搅拌设备制造检验技术探讨.doc

《搅拌设备制造检验技术探讨.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《搅拌设备制造检验技术探讨.doc（25页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、、p。搅拌设备制造检验技术探讨刘德玲齐鲁石油化工公司 机械厂 一九九九年八月囊内容提要：本文以独山子石化公司顺丁橡胶装置中的凝聚釜FA一203为线索，分析了搅拌设备的搅拌系统设计、制造存在 的问题及原因；对搅拌系统各有关部件的设计、制造、检 验及设备的组装、试运转提出了控制要点及改进措施，并 在成功制造出口搅拌设备中进行了验证，为今后搅拌设备 的制造组装提出了较为全面的要求，提供了切实可行的工 艺技术和操作方法。一、前言搅拌设备在石油化工生产中的应用非常广泛，如物料的混合、溶解、传 热、聚合反应、制各悬浮液、催化剂及制造乙烯、聚丙稀、合成橡胶等工艺 过程，都装备着各种型式的搅拌设备。近几年来，

2、我厂给齐鲁石化公司及公司外如张家1：3制药厂、新疆独山子 石化公司、济南炼油厂、淄博化工厂等制造了百余台搅拌设备，用户反应良 好。但多年来，也存在一些问题，一直困扰着我们。特别是97年给独山予石 化公司承制的顺丁橡胶装置中的凝聚釜FA一203，由于设计、工艺、制造、检 验、运输等诸方面的因素，致使设备安装后出现较多问题，造成很大返修， 搅拌轴与罐体中心严重偏斜，轴系运转极不平稳，远远达不到设备使用要 求。针对这些问题，本文将列举搅拌设各的一般结构型式及要求，对搅拌设 备制造中存在的主要问题特别是搅拌系统平稳运转的问题进行分析、研究， 提出设计、制造控制要点及改进措施。 二、搅拌设备的结构型式及

3、搅拌系统的要求1、搅拌设备的结构型式 在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，因此本文研究的是用途广泛且常见的立式机械搅拌设备。 搅拌设备主要由搅拌系统、轴封和搅拌罐三大部分组成，其结构如图1。f传动装置：电机、减速机及机架、联轴节、上轴承、底轴承，搅拌系统 搅拌轴搅拌器、，搅拌设备j轴封：填料密封或机械密封L搅拌罐：罐体及附件1搅拌器2一维俸蜮套埘拌轴*压出譬6支彦7一人孔8一釉封扣停动装曩图1搅拌设备结构图2、搅拌系统各部件的结构及要求 搅拌设备罐体的设计、制造按乐力容器安全技术监察规程、GBl50钢制压力容器、CDl30A5带搅拌设备设计技术规定、HG5一1551搅拌 反应釜技术条件

4、及相关标准的要求进行，制造使用中束发现问题，本文不 予阐述。本文研究的重点为搅拌系统及轴系安装基廖一罐体凸缘。搅拌系统 主要研究搅拌轴、搅拌器及底轴承，其一般结构及要求分述如下：(1)搅拌轴搅拌轴的 般结构型式及技术要求如图2。；鄢 件J国敞N固冀 矿j 疆蜊宦!I 。一1一：4一s1气：L 夤“，i 力777 ji1“*私：I-。1一一r涮誊i帮ol!M r寻芒、4z求耳胃窜孕，皑它=、喇匿峰叫疆H矗书、 f；。叫婶羊爿节墓H h，xk_珥耳一堪鼍，。N。叮 。曩皿，罐喾_窑肇鼙时节时市寸n0，蘩!擎嚣。苫竺罨霉蝌灯巾吖吨搅拌轴主要技术要求如r： a1主要轴颈的尺可精度要求 与联轴器、轴封、

5、轴承、搅拌器桐配合的轴颈，典尺寸精度要求都较高，如图2中的中130+_0012和cDllo篇002琵。b、相位置精度要求各配合轴颈对支承轴颈有较高的同轴度要求，如图2中多处的匝匝亟圃。c、表面粗糙度要求 各配合轴颈表面的光洁度要求较高，其粗糙度R值一般为6316pm，特别是填料密封处轴颈的光洁度要求更高，其R值一般为3204#m，如图2中的扩(可7)、孑(v8)。d1直线度要求搅拌轴的直线度要求因转速不同而异，当转速n为100-一1000rmin时， 其直线度应小于O 1mmm；当n为10(Train以下时，其直线度应小于O15 mmm。如图2技术要求中的直线度允差小于O8ram。e1硬度要求

6、 对填料密封处的轴颈，不同的材料应具有不同的硬度要求，40号、45号、40Cr及2Crl3等材料的轴在加工前应进行调质处理，硬度HB应达到190250，如图2技术要求中的liB192。对于不锈耐酸钢一一般应为 HB400500，在不能只j热处理手段获得硬度的情况下，应进行局部镀铬、氮 化或喷涂等表面硬化处理。(2)搅拌器 搅拌器的结构形式及种类很多，常见的有直叶、荆叶双桨式搅拌器，框式搅拌器，直叶、斜叶、弯叶圆箍涡轮式搅拌器，推进式搅拌器，直叶、斜 叶、弯叶丌启涡轮式搅拌器，二叶后掠式搅拌器等。本文以结构较复杂的弯 叶丌启涡轮式搅拌器为例，其结构及要求地图3”4硅l采。I甩开I密口爿“碍fI一

7、筋板2一单桨叶3一轮毅4一复合桨叶 图3弯叶开启涡轮式搅拌器(3)罐体凸缘 罐体凸缘分为整体式和分装式，整体式凸缘结构如图4。其凸缘水平基准面与罐体中心轴线的垂直度应小于其外径的11000。(4)底轴承 在搅拌设备中常用的底轴承结构见图5。幽5安装底轴承时，应先将轴承支架与罐体、搅拌轴进行对中，然后与设备 底部焊接在一起。3、搅拌系统装配后的总要求 搅拌没备的搅拌系统装配后总的运转要求是：搅拌轴旋转方向符合设计图纸要求，不得反转：电机的电流稳定，无超限波动；设备运转平 稳，无不F常的震动及噪音(85dB(A)；电机、减速机、轴承等处无 严重发热现象，一般不应超过大气温度+40，且不得超过80

8、4C；轴密封 处的轴向窜动量一般为02 mm；泄漏量、眠22x痂骄(3)按临界转速校核：a)当量车南径d。 经计算最粗轴长与辆总长之比为10，小于15：按次粗轴长与轴总长之比计算为80，大于50，所以取=】。d出oV2毒一萄：L 1244ramb)临界转速n，：4681(js一211(】2 1ii蒿寻一!一=31 136 rmi“1弦+訾ai3b(3ai+4bi)Wi山以上计算町知：最危险截面的设计轴径d=110d，所以其搅拌轴设计 满足强度、刚度要求r辅转速1 15dmin在峪l界转速嘶以F，阂此，FA203 搅拌轴没计安全可靠。1，3搅拌轴的加工制造 搅拌轴是搅拌l使备的主要内件，承担着传

9、递扭矩，带动一层或多层搅拌器在罐内甚至罐底对物料进行搅拌的作用，所以搅拌轴的直线度、搅拌轴与轴封、轴承等相配合轴颂的尺寸公差、)杉位公差等加T精度，宜接影响着整 台搅拌没备的运转精度。搅拌轴加i：要点：针对搅拌轴特点及要求，其加工工艺方法相当重要，以F简述其加工要点：a)毛坯应校直 细长的搅拌轴一般采用热轧圆钢卜料，校商可使车削余 最均匀，减轻车削时的振动；b)根据材质逊行相应的热处理 如搅拌轴材料采用40、45号钢和40Cr 时，一般进行调质处理t对奥氏体不锈钢辅应进行固溶化处理等，以改善切 削1陆能，削除热轧应力和校直应力：c)半精车、精车时要以轴线(两端中心孔)为基准进行装央、加工；d1

10、要使用合理的装夹方法、合理的装央工具和辅助工具，如中心架、跟 刀架、鸡心夹、弹性活顶尖等：e1根据粗车、半精车、精车，合理安装刀具，柑牟、半精车时刀尖应高 于工件轴线O2O4mm；精车时刀尖应低十工件轴线O1O3mm。并应采 用先进的切削方法，如采用反向走刀切削法；n根据轴的材料选择合理的刀具材料及刀具几何形状； g)选用合理的切削用量及冷却润滑液； h)对填料密封处的轴颈应进行硬化处理，如涂镀、氮化等。14搅拌轴的存放保管 由于搅拌轴细长，极易弯曲变形，如FA一203凝聚釜搅拌轴，加工之后检测弯曲度符合图纸要求，但长途运输至新疆组装时发现其直线度严重超 标，弯曲达l lmm之多。因此，搅拌轴

11、加工完毕，在待装配期问，应垂直吊 放。若需卧置运输，则应制作专用支座包装，采用多个支承，且一定要找水 平和找三各支承中心线的同轴度，并考虑防震、防弯曲变形、防锈及表面保 护措施。2、搅拌器的制造检验 为了使搅拌器在搅拌作业时平衡可靠，搅拌桨叶的布置必须具有对称性、均匀性。因此组成搅拌器的搅拌桨叶应具有相同的形状和相同的重量： 组对、组焊时要采用专用工装及严格的焊接方法来控制搅拌器的焊接变形； 加工时同样要利用工装，以中心为定位基准，保证各部位加工余量对称均 匀：搅拌器制成后一般要做静平衡试验，达到随遇平衡为合格。搅拌器的质量均布，除设计时保障外，主要还得靠制造时加以控制。 本文主要以弯叶开启涡

12、轮式搅拌器为例阐述其控制要点。21优化设计 设计时应使六片桨叶均匀对称，但设计图上往往是以复合桨叶的结合面及单桨叶的内曲面进行六等分的，如图3中的等分半R300，不是绝对均匀，所以在制造时，应改进为均以桨叶厚度中心层面等分，如图3中的等分7半径R 300，这样桨叶重量分布更加均匀对称，与轮毂组焊时，各桨叶厚度中心层面均能通过搅拌器中一tl,轴线，桨_中心线里端头与轮毂接触点正好是 切点(图3中a点)，桨叶里端与轮毂吻合最佳，两侧坡口大小均匀对称，各 桨叶外端加工余量均匀。22搅拌器制造要点221轮毂、桨叶、筋扳的加工 轮毂应先粗加工；桨叶应用胎具压制或按曲率半径大小卷制成圆筒进行切割，保证相同

13、桨叶的曲率半径一致：桨叶、筋板周边均应进行机械加工， 以保证桨叶宽度公差及筋板外形尺寸，不可只靠剪板、气割而成。各件留适 当余量，轮毂的结合面、桨叶的坡口及筋板外形按图纸加工成，轮毂内孔、 端面、桨叶外圆面待搅拌器组焊后精加工。222搅拌器组对、施焊、加工要点f1)胎具设计搅拌器组对、加工必须使用专用胎具，如图8。工、壬幽816胎具中,t：qL尺寸与轮毂外径应配车，配合间隙应小于o1mm，六组桨叶 及筋板位置按搅拌器图纸设计，由定位管(销)定位，压板螺栓固定。(2)组对施焊 将搅拌器轮毂装入胎具孔内，将各桨叶和筋板在胎具上按 图纸所示位置摆好，间隙留匀，保证桨叶的中心层面晕端与轮毂接合面对 准

14、，压板螺栓固定，然后点焊一校正一对称施焊。为避免焊接变形，一定要 先点焊，且校正，再对称施焊，必要时应进行退火处理和校形。(3)精加： 再次利用胎具精加：f：轮毂端面、内孔及搅拌器桨叶外圆，保 证外圆与内孔同心，质量对称均匀。23静平衡试验 搅拌设备的转速一般都较低，涡轮式搅拌浆的适用转速大约在50300rmin范围内，据带搅拌设备设计规定附录G可知，只需做静平衡试 验，一般要求达到随遇平衡为合格。试验操作要点： a)利用可调静平衡试验台(支架)； b)试验支架的两导轨一定要用框式水平仪找水平； c)要使用专用芯轴，芯轴与搅拌器相配合轴颈的要求与搅拌轴该部位轴颈要求相同： d)试验时应将搅拌器

15、所有联接件(如螺钉、键)装配齐全： e)找平衡，在轻的一侧适当位置用油泥配重凋平衡，称泥重，在该部位补焊同等重量的金属，或在重的一侧适当位置去掉多余金属，达到随遇平衡为止。3、封头凸缘的组焊加工 封头凸缘用于连接罐体与轴系，它与罐体中心的垂直度、同轴度直接影响搅拌轴的平稳运转。因此封头凸缘组焊加工应注意以F两个步骤及要点：a)封头有人孔、物料入口、接管等较大孔时，应先行孔、组焊，或先纽 焊一段短节，校形后找J下封头下端面及中心，并划出卜端面DHA；基准线及凸缘位胃线，再组对、组焊粗加工过的凸缘。决刁：可在凸缘与封头组焊或加工 后，再开孔组焊，FA203就是一个教训。b1凸缘粗加工后与封头组焊时

16、，应保证相应的I司轴度、垂直度璺求，并 应在消除热应力之后进行加工。加工时以封头。F端面基准线及中心找正，撑 封头111径一次装央精加工成封头下端商、坡f及凸缘与机架、轴封相配合的平面、凸台外圊、止I 1等备基准而，或先加：【i成封头下端面及坡(_1，再调头以。F端面定位装央车成凸缘备基准面，保证封又F端面及凸缘各配合基准面 与封头中止r线的乖宣度及i刊轴度，见图9。幽94、凸缘封头组件与简体的组对焊接 利用工装胎具找正凸缘封头、简体的中心，准确组对，删隙留均匀，对称点焊，检查、找正，再对称施焊，采并j小规范及较一1、的线能量进行多遍焊接，尽量减少焊接变形，以保证一j缘封头与筒俸中心线的垂惑度

17、、同轴度。凸缘封头组件与筒体组焊后凸缘平面与罐体中心轴线的垂肖度应小于其 外径的110(70。5、底轴承的结构改进 底轴承R起辅助支承作用，要求其结构能够在安装后不破斟：轴原有的垂商度和同轴度。为避免图5所示底轴承的不足，应将底轴承改为如图10所示盼自动调心球面轴承，此结构轴承能将轴系安装时产生的对中误差自动消 除，减小振动，使设备运行平稳可靠。幽106、机架、联轴节加工 机架、联轴节加工控制要点：机架与减速机、轴承盒、罐体凸缘相连接、相配合的上、中、下三层安装定位基准平面及孔在加工时应统一装夹、 加工基准，保持上、中、下三平面的平行度及jL、止口中心的同轴度以及平 面与孔、止口的垂直度。两半

18、联轴节内孔应进行配车，以保证其同轴度。六、搅拌设备的组装要点及试运转要求搅拌设备的运转精度，除保证罐体凸缘及轴系各零部件的制作精度外， 还要保证设备的组装精度。组装后应进行试运转，以检查各项指标。1、组装要点 (1)改进组装试车工装，设计制作组装试车用：I=装底座、平台。 (2)将搅拌设备罐体竖立固定于工装平台上，将搅拌器先放入罐内。凸缘平面用水平仪找水平，以凸缘基准面为准，利用用工装，采用吊线坠的 方法，检查凸缘基准面与罐体的垂直度、同轴度至符合要求。19(3)按轴上各件顺序安装轴承、联轴节等，要点是调整好轴承间隙，符 合标准要求。(4)以凸缘平面、凸台外圆为定位基准，安装减速机架。注意位置

19、放 正、问隙调匀。(5)将搅拌轴组件吊入罐内，注意调匀轴承盒与机架、轴与轴封、轴封 与凸缘止口的问隙。正确安装搅拌器。(6)安装电机、减速机，要点是放正减速机座，调匀与机架的间隙：组 对联轴节，使减速机轴与搅拌轴的同轴度控制在O05mmm内。(7)盘车检测轴封处径向跳动及轴下_端偏摆量符合图纸或第二章第3条 的要求。(8)盘车找正底轴承位置，点焊盘车校IF一对称施焊，最后盘车， 达到运转灵活。2、试运转要求 搅拌设备在组装后必须试运转，以考查组装的准确性和预先发现问题。试运转一般以水代料进行，空载试运转应不少于2小时，然后罐内充水达到 工作液面高度，并使罐内达到工作压力状态，进行负载运转。负载

20、试运应不 少于4小时，并注意在负荷改变后各部件运转情况的变化，检查以下指标符 合图纸或第二章第3条的要求：(1)电机的电流、电压； (2)电机、减速机、外露轴承的温升及发热情况； (3)搅拌轴的偏摆情况，特别是轴封部位的径向跳动及泄漏量； (4)检查(听)电机、减速机有无异常声响，罐体内搅拌是否平稳、有无噪声； (5)用振动仪测量电机、减速机及罐体的振动情况。 总之，达到设备电流稳定，无不正常的噪音及震动、无泄漏、运动部件无严重磨损发热，设备运转安全、平稳。七、出口搅拌设备的成功制造1998年我厂承接了日本的4台搅拌反应器，工号分别为R132，v-R135，其 中R134(代号1308)规格较

21、大，筒体直径达m4t00 mm，筒体高度达6700 mm，轴长7500 mm，搅拌器直径中1700 mm；设计压力27 Kgcm2：电机功 率37KW，电压380伏。施工过程中，严格按第五章中的控制要点及措施进行制造、检验及组 装，顺利完成制造任务，试验检测结果如下：(1)按要求装水试运转5小时，之后在37Kgcm2的试验压力下进行水压 试验，保压60min及在284Kgcm2试验压力下进行气密试验，保压10 min， 均无泄漏；(2)轴封处径向摆动为005mm，窜动量为O15mm； (3)轴下端偏摆18mm(无底轴承)，达到并超过用户要求，见图1 1及图13b；搜撙拨小lj教蒸沁j璺!i臼色

22、 弓让遗砭q撑皇、(巩|三ii，霸冠到分tz坷化讳曩H、I乏由g砂t； 。”噬!垦塑下AH纽虹19垒丑：、c(哩!l。ij研牡切也私，叶t t飒1，乏L：；td稚上H耳9矗旃露岳“4l；08一、08mm置洚龋_声“li堕一j5牛”一口 嘲，州社#l耳。I1斗dZ一2 f#m旦一舭一一哪一眦剞M哟礼 m”玎代H I蓑：|；晰獭狐，0P0一一_i；峥、Ji拿幽1l(4)在大气温度558。C的情况下，测得的电机、减速机、轴承、轴封及 罐体处的温度(见图12)：电机：105245，温升：14。C； 减速机：9521，温升：11，5；幽12 轴承：10519。C，温升：85： 轴封：1l16，温升：5：

23、 罐体：1516，温升：1。(5)电流：6269A，在7A内波动； 电雎：385400V，在20V内波动；(6)用振动仪分别测量电机、减速机、罐体上、下部位，见图13，测得 的振动量分别为aITI。=5m：b。、=3；Gr。ax=2；dma。=l,urn。主基勤墨11：佥?旦垂盥塑建生! 鱼一oL且啦动ij挝至、e9 7二1 1萋一一t备皋r，1”燃一一一一一 熊鸨|迅鲋l一一一照5吵n坳星莓划垦蟮j。卜) 鬻等Z m斗圆a)b)剀】3以二检测结果均狂规定要求范围之内，基本上无振动、无噪音、无泄 漏，电流、电压均在额定范围内且波动很小，发热部件温升轻微；轴的摆动 量在要求范围内，设备运转平稳。

24、设备运往使用厂家，安装未发现问题，投用后运转良好，受到用户好评。22八、结束语通过对搅拌设各制造现状、FA一203问题的分析及FA203的修复结果， 说明问题分析及修复措簏正确可靠。本文提出的搅拌设备、特别是搅拌系统 的制造检验要点、改进措施及要求，经f本4台搅拌釜成功制造实践，证明 其切实可行，能够保证达到设计和使用要求，为今后搅拌设备的设计制作提 供了证据和经验并提供了切实可行的操作方法。为确保设备的安全平稳运 转，除上文提出的控制要点及要求外，还应在设备运输方面采取一定的措 施，以防轴系变形；在安装方面应将地基找正；在使用方面应按设备操作规 程安全正确操作，并加以维护保养，使设备运行处于最佳状态。 九、主要参考资料1、机械零件设计手册2、搅拌设备设计3、搅拌设备设计技术规定4、机械加工工艺人员手册5、设计图纸