聚丙烯裝置粉末干燥器軸封泄漏原因分析及改進(jìn)措施

張志國(guó)，雷霞

（中國(guó)石油蘭州石化公司石油化工廠，甘肅蘭州 730060）

關(guān)鍵字：粉末干燥器 泄漏 填料函

粉末干燥器是聚丙烯裝置中的重要設(shè)備之一，屬于低速重載大型轉(zhuǎn)動(dòng)密閉性設(shè)備，主要作用是通過內(nèi)部蒸汽夾套管的加熱，使聚丙烯粉料中的揮發(fā)分從0.5%（w）左右降低到0.1%（w）。某公司聚丙烯裝置粉末干燥器已運(yùn)行了多年，近年頻繁出現(xiàn)軸封漏粉料的現(xiàn)象，不僅給裝置的生產(chǎn)、操作、產(chǎn)品質(zhì)量帶來了一定的影響，而且大量粉末泄漏到現(xiàn)場(chǎng)還存在很大的安全隱患。文章重點(diǎn)分析了聚丙烯裝置粉末干燥器軸封泄漏的原因，并提出了解決方法。

1 粉末干燥器工作原理

聚丙烯裝置粉末干燥器主要由殼體、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、抄板、葉片、旋轉(zhuǎn)接頭及傳動(dòng)裝置等組成，由一臺(tái)75 kW的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速相同（14.99 r/min）轉(zhuǎn)向相反。整機(jī)傾斜安裝在地基上，傳動(dòng)側(cè)略高于排料側(cè)，其傾斜角為2°，葉片端部的抄板將物料攪起時(shí)，物料逐漸向低處運(yùn)動(dòng)，使物料流動(dòng)起來。在物料流動(dòng)過程中，蒸汽夾套管對(duì)物料進(jìn)行加熱，使其中的揮發(fā)分汽化，然后由與物料逆向流動(dòng)的氣態(tài)載體（N2）帶出殼體完成粉末干燥[1]。

2 軸封泄漏原因

隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，軸封填料更換的難度越來越大，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，原來可以很順利更換的22 mm×22 mm的盤根填料，后來只能壓扁才能完成，且更換填料的周期也越來越短，最后間隔時(shí)間為一周，一周后需每8 h清理回收從軸封處泄漏的聚丙烯粉末，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境極差。每次更換填料時(shí)粉末干燥器必須停運(yùn)30 min，嚴(yán)重影響了裝置的正常運(yùn)行。

檢查填料函時(shí)發(fā)現(xiàn)，填料函和軸的同心度出現(xiàn)很大偏差，軸上部和填料函之間的間隙為25 mm，軸下部和填料函之間的間隙為19 mm，填料函和軸之間的正常間隙應(yīng)均勻且值為22 mm。粉末干燥器在長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中出現(xiàn)軸下沉，主要有以下3個(gè)原因：

1）軸承磨損嚴(yán)重，間隙變大

軸承在潤(rùn)滑不充分的情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，造成滾珠或保持架磨損，軸承間隙變大。經(jīng)檢查軸承運(yùn)轉(zhuǎn)自如、潤(rùn)滑良好，無明顯磨損現(xiàn)象，可排除軸承磨損因素，見圖1。

2）軸頸磨損

軸承卡澀，軸承內(nèi)圈和軸頸之間的摩擦力不足以抵抗?jié)L珠和軸承內(nèi)圈之間的傳動(dòng)力，軸承內(nèi)圈和軸頸出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成軸頸磨損。經(jīng)檢查軸承內(nèi)圈和軸頸沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的痕跡，軸頸沒有磨損現(xiàn)象，見圖2。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)軸承

圖2 現(xiàn)場(chǎng)軸及軸承支架

3）軸承座下沉

兩軸的旋轉(zhuǎn)依靠鏈條傳動(dòng)，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸通過一副分別安裝在主動(dòng)軸和從動(dòng)軸最遠(yuǎn)端的同步齒輪實(shí)現(xiàn)同速反向旋轉(zhuǎn)，同步齒輪的重量為0.87 t。長(zhǎng)期運(yùn)行過程中軸承座支架在較重同步齒輪的重力作用下逐漸拉伸變形，造成軸承座下沉。

3 解決措施

3.1 提升軸承座

提升軸承座固定螺栓。改變軸承座固定螺栓的位置可以改變軸承座的位置，通過實(shí)際測(cè)量軸下沉了3 mm，如果要彌補(bǔ)這個(gè)間隙，軸承座固定螺栓需要整體上移3 mm。如何定位固定螺栓的位置，并保證12顆螺栓孔中心在同一個(gè)圓周上，現(xiàn)場(chǎng)條件很難實(shí)現(xiàn)。即使能夠準(zhǔn)確定位，現(xiàn)場(chǎng)開孔作業(yè)的精度也無法達(dá)到施工要求，所以提升軸承座無法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。

3.2 改造填料函

粉末干燥器的填料函體積小易拆卸，填料函外徑450 mm，內(nèi)徑394 mm。填料函和軸間隙不均勻造成盤根填料無法均勻充滿填料函空腔，密封效果不好。填料函底部圓孔和軸的間隙為5 mm[（360–350）/2]，大于軸下沉量（3 mm），軸和填料函之間還有2 mm的安全距離，理論上可以通過改變填料函的尺寸來達(dá)到填料函和軸之間間隙均勻的目的。軸承座不作檢修，軸中心線不變，填料函要鑲在殼體上，填料函外圓中心線也固定，只有改變填料函內(nèi)圓中心線，使其下降3 mm與軸中心線重合。填料函固定螺栓孔以填料函外圓中心線為軸均布，保證填料函能固定在殼體上。填料函壓蓋螺栓孔以軸和填料函內(nèi)圓中心線為軸均布，保證填料函壓蓋軸間隙均勻，作用在填料上的壓力均勻分布。填料函底部圓孔以軸和填料函內(nèi)圓中心線為軸，保證最深一圈填料受力均勻。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)可以將填料函制作成一個(gè)偏心圓，如圖3所示。

圖3 填料函改造前后對(duì)比

新制作的填料函代替原填料函安裝到粉末干燥器上，回裝盤根填料時(shí)無需對(duì)填料經(jīng)行壓扁，縮短了安裝時(shí)間、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。經(jīng)過連續(xù)3個(gè)月運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)粉末泄漏，滿足了生產(chǎn)要求。填料函改造前后粉末干燥器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)對(duì)比見表1。

表1 填料函改造前后粉末干燥器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

通過表1可知，此次改造未對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶來額外負(fù)擔(dān)。

4 結(jié)論

聚丙烯裝置粉末干燥器軸封泄漏的內(nèi)在原因是設(shè)備在長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中產(chǎn)生了軸下沉現(xiàn)象，造成填料函內(nèi)圓與軸不同心，使得盤根填料無法起到密封作用。消除填料函內(nèi)圓與軸不同心現(xiàn)象是關(guān)鍵。通過制作偏心填料函解決了粉末干燥器長(zhǎng)期漏料的問題，保證了裝置的正常生產(chǎn)運(yùn)行。