魯奇氣化爐煤鎖下閥傳動(dòng)軸外竄原因分析及技術(shù)改造

　　文章分析了魯奇第IV代氣化爐煤鎖下閥傳動(dòng)軸外竄原因，判斷出傳動(dòng)軸在設(shè)計(jì)上存在的缺陷，通過在煤鎖下閥軸端增加止推軸承，進(jìn)而減少甚至杜絕煤鎖下閥傳動(dòng)軸外竄，確保氣化爐的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

　　山西潞安煤基合成油有限公司氣化車間加壓氣化裝置是德國魯奇公司的第四代產(chǎn)品，國產(chǎn)化以后由化二院設(shè)計(jì)，國內(nèi)制造生產(chǎn)。煤鎖是氣化爐配套的帶壓加煤關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著氣化爐的進(jìn)料工作，在循環(huán)進(jìn)料期間，煤鎖下閥必須關(guān)嚴(yán)才能進(jìn)行加煤操作，即煤鎖下閥必須動(dòng)作靈活到位，無異常。由于煤鎖加煤次數(shù)非常頻繁，煤鎖內(nèi)工作壓力一直處于0～3MPa之間循環(huán)間隙充泄壓，從而造成煤鎖下閥傳動(dòng)軸軸端面一直處在3MPa的間隙外推力下工作，致使軸肩及墊環(huán)異常磨損而導(dǎo)致軸外竄，最終因軸銷與軸承摩擦，造成下閥軸不動(dòng)作而停車，這一問題給氣化爐連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行帶來極大的隱患和故障。

　　同類企業(yè)—山西天脊集團(tuán)和河南義馬煤氣化廠的氣化爐煤鎖也存在類似情況，都是出現(xiàn)故障后被迫停車處理。為此，經(jīng)過真空技術(shù)網(wǎng)(http://genius-power.com/)的專家反復(fù)研究和摸索實(shí)踐，在對(duì)煤鎖下閥軸外端面增加止推軸承，消除了煤鎖下閥軸外竄的現(xiàn)象，取得了明顯的效果。

1、煤鎖及煤鎖下閥結(jié)構(gòu)

1.1 、煤鎖

　　煤鎖是將煤倉內(nèi)的煤間歇加入氣化爐的壓力容器。上部與煤倉相連，下部與氣化爐相連。煤鎖外徑3000mm，總高3800mm，壓力3.16MPa，容積12.1m³。結(jié)構(gòu)中間為圓柱形筒體，上部連接蝶形封頭，上、下進(jìn)出口處各有煤鎖上、下閥控制。側(cè)向接有煤鎖充、泄壓管線及驅(qū)動(dòng)煤鎖下閥動(dòng)作的傳動(dòng)軸。

1.2、煤鎖下閥

　　煤鎖下閥為圓盤閥，閥座固定在煤鎖與氣化爐相連法蘭內(nèi)側(cè)，閥頭與閥桿用螺栓連接，閥桿在煤鎖導(dǎo)向筒內(nèi)有兩個(gè)滑動(dòng)支撐點(diǎn)，導(dǎo)向筒的支撐架固定在煤鎖內(nèi)壁上，導(dǎo)向筒內(nèi)的閥桿與煤鎖內(nèi)的內(nèi)擺桿90°滑動(dòng)連接，內(nèi)擺桿與軸通過中間銷連接，軸延伸到煤鎖外，通過煤鎖外的液壓驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)閥頭上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)下閥開關(guān)功能。

2、煤鎖下閥傳動(dòng)軸原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行情況

2.1、煤鎖下閥傳動(dòng)軸原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

　　煤鎖下閥原設(shè)計(jì)為通過液壓驅(qū)動(dòng)裝置—外擺桿—傳動(dòng)軸—內(nèi)擺桿—閥桿的同步動(dòng)作達(dá)到下閥的開關(guān)功能。由于煤鎖是壓力容器，且頻繁地間歇加煤，煤鎖下閥傳動(dòng)軸又是由煤鎖內(nèi)部延伸到外部，即煤鎖下閥軸是由高壓端伸到常壓端的，所以煤鎖下閥傳動(dòng)軸勢必要有向外的間歇?dú)鈮和屏ψ饔迷诿烘i下閥軸上(傳動(dòng)軸的軸端面受力約40kN)。原設(shè)計(jì)是由安裝在煤鎖下閥傳動(dòng)軸常壓端的軸承套、軸承、墊環(huán)等裝置與煤鎖本體通過螺栓連接，墊環(huán)與傳動(dòng)軸的軸肩用直徑8mm的銷釘定位，通過墊環(huán)與軸承的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來達(dá)到軸向固定和保護(hù)下閥軸正常使用的目的。其中軸材質(zhì)為35CrMo，軸肩倒角為R4mm，直徑為129.5mm;墊環(huán)材質(zhì)為35號(hào)鋼，其與軸肩配合倒角為R6mm，僅用1個(gè)直徑為8mm的銷釘與軸肩定位;軸承材質(zhì)為QT500-7(見圖1)。

圖1 煤鎖下閥軸原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

2.2、運(yùn)行情況

　　在煤鎖間歇加煤運(yùn)行過程中，煤鎖經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，就會(huì)出現(xiàn)煤鎖下伐傳動(dòng)軸的軸肩與墊環(huán)之間的定位銷釘磨損或折斷，造成墊環(huán)與軸肩做相對(duì)運(yùn)動(dòng)而磨損，致使軸外竄(經(jīng)實(shí)測：外竄量不得大于27mm，否則中間銷將與煤鎖內(nèi)壁接觸摩擦最終卡死，導(dǎo)致下閥不動(dòng)作)，進(jìn)而導(dǎo)致煤鎖下閥不能正常動(dòng)作，影響氣化爐的正常加煤，自2008年8月氣化爐開車以來，因處理煤鎖下閥軸外竄，氣化爐被迫降負(fù)荷多次，直接對(duì)系統(tǒng)連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行帶來隱患，另外煤鎖下伐所處位置溫度高、檢修空間狹小且為高空作業(yè)，給檢修帶來了極大的困難和勞動(dòng)強(qiáng)度。

3、煤鎖下閥傳動(dòng)軸外竄原因分析

　　煤鎖下閥傳動(dòng)軸外竄主要是煤鎖下閥傳動(dòng)軸軸肩與墊環(huán)磨損嚴(yán)重，達(dá)到一定程度后(墊環(huán)幾乎磨損掉，軸肩磨損嚴(yán)重)，軸承套、軸承和墊環(huán)的組合達(dá)不到軸向固定保護(hù)下閥傳動(dòng)軸的作用。

　　通過對(duì)損壞的傳動(dòng)軸檢查和分析，以及與其他使用魯奇第IV代氣化爐的生產(chǎn)單位比對(duì)，初步認(rèn)定為：①傳動(dòng)軸軸肩和墊環(huán)的配合存在問題，墊環(huán)與軸肩只用一個(gè)直徑為8mm的銷釘定位，銷釘在受力的情況下極易折斷，造成墊環(huán)與軸肩摩擦磨損，而按設(shè)計(jì)是墊環(huán)與軸承摩擦;②傳動(dòng)軸材質(zhì)需改進(jìn);③墊環(huán)材質(zhì)較軟，極易磨損;④傳動(dòng)軸承受的壓力過大，墊環(huán)和軸承的組合不足以消除傳動(dòng)軸外竄。

4、煤鎖下閥傳動(dòng)軸的改造

　　通過現(xiàn)場勘查、分析及可行性論證后，決定在目前條件下，采取如下措施：①將墊環(huán)與軸肩結(jié)合面間斷焊接，消除銷釘折斷以后致使墊環(huán)與軸肩旋轉(zhuǎn)摩擦;②將傳動(dòng)軸最外端加裝止推軸承(選用止推軸承型號(hào)為9069324)，止推軸承固定在軸承固定架上，軸承固定架與氣化爐下閥傳動(dòng)軸的支撐架選用M30螺桿做固定拉桿，一端與下閥傳動(dòng)軸支撐架焊接，另一端用螺帽固定。為方便定位及距離的調(diào)整，將固定架設(shè)計(jì)為橫向開槽和縱向使用螺桿的可移動(dòng)式固定法(見圖2)。

圖2 煤鎖下閥軸改造后結(jié)構(gòu)

5、煤鎖下閥傳動(dòng)軸改造后使用情況及效果

　　煤鎖下閥傳動(dòng)軸改造后使用效果十分明顯，加止推軸承以后，氣化爐的并運(yùn)率和負(fù)荷率逐步提高，扭轉(zhuǎn)了生產(chǎn)的被動(dòng)局面。近一年內(nèi)，未再發(fā)生下閥傳動(dòng)軸外竄現(xiàn)象。五臺(tái)氣化爐并運(yùn)率達(dá)到了95%以上，單爐負(fù)荷率達(dá)到了設(shè)計(jì)的125%，總產(chǎn)氣量達(dá)到了原設(shè)計(jì)的130%。實(shí)現(xiàn)了氣化爐的長周期連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6、需進(jìn)一步改造的設(shè)想

　　自改造以來，效果比較明顯，但是在使用當(dāng)中，也存在一些需進(jìn)一步改進(jìn)的地方，具體如下：

　　①因所用的固定拉桿，一端是與下閥傳動(dòng)軸的支撐架采用焊接的方式連接，焊縫有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

　�、谑┕な窃诂F(xiàn)場手工組對(duì)，所裝止推軸承與傳動(dòng)軸的中心存在一定的偏差，軸承滾珠與軸承外圈又是錐面配合，使用一段時(shí)間后，滾珠會(huì)出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。

　　③因中心的偏差，會(huì)造成2根固定螺桿存在受力不均勻的情況，出現(xiàn)拉斷的現(xiàn)象。

　　鑒于以上情況，今后可考慮在軸承套、墊環(huán)和軸肩的位置上做改進(jìn)，選用相應(yīng)的軸承進(jìn)行內(nèi)部鑲嵌，以消除在其外部安裝止推軸承所帶來的不足。