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淺談耐高溫機械密封工藝在旋轉式閃蒸干燥機主軸羊毛氈軸封改造中的應用

2010-11-25

校企聯合課題研究論文
（合作單位：安徽蚌埠高級技工學校培訓科　安徽省蚌埠市泰格技術有限公司）

　　摘　要：針對旋轉式閃蒸干燥機主軸承箱經常出現的成因進行分析，提出了采用機械密封工藝在旋轉式閃蒸干燥主軸羊毛氈軸封改造中的應用。
　　關鍵詞：耐高溫機械密封工藝；旋轉式閃蒸干燥機；主軸；羊毛氈軸封
　　旋轉式閃蒸干燥機，由于是用鼓風機將空氣吹入熱交換器進行加熱到所需要的溫度設定值，加熱后的熱空氣以適當的氣流速度從旋轉式閃蒸干燥機底部進入攪拌粉碎室，由于攪拌和熱空氣的吹浮，對物料產生強烈的剪切，碰撞摩擦而使物料微粒化，從而強化了傳熱傳質的過程。干燥室內螺旋旋轉的氣流夾帶，使物料向上運動，顆粒較大的物料運動至頂部時，干燥室頂部設置有物料分級器，由于分級器的作用，把較大的顆粒回落到底部并參與上述的運動過程，在上升過程中進一步干燥。干燥室內氣固兩相間作旋轉流動，固相慣性大于氣相，固氣兩相間的相對速度較大，強化了兩相間的傳熱傳質，物料由干燥塔頂部進入擴散式旋風分離器進行物料收集，極少一部分的微小粉塵隨氣流進入回轉布袋反吹除塵器進行收集回收，熱空氣則由引風機引出排空的全過程。在這樣的工作環境下，由于主軸軸封是采用了羊毛氈作為密封主軸承的工藝，在高溫運行中，物料進入軸承而受損壞，對旋轉式閃蒸機工作可靠性有著極嚴重的影響，所以制做工藝及質量必須給予足夠的重視，而采用耐高溫耐摩擦材料制作機械密封提高其可靠性是一種簡易可行的方法。
　　一、可靠性問題提出
　　我公司擁有旋轉式閃蒸干燥機60型、80型和85型三種型號。其中80型旋轉式閃蒸干燥機調速電動機功率為15KW、三角皮帶傳動，工作時轉速800r/min，鉸刀直徑600mm、主軸直徑95mm、軸長1400mm，塔內溫度480℃，2001年安裝投入生產運行后，多則一個月，少則一個星期就出現電機超電流、主機振動、有異常響聲，曾經多次向生產廠家反映，生產廠家來人維修仍解決不了問題。2002年7月又出現同樣的問題，這次在沒有生產廠家的幫助下，由我組成維修小組進行拆除一步一步解體，針對軸承箱進料損壞軸承進行研究，并采用了自行設計、精心制造的一套機械密封裝置成功地解決了這個問題，且該套密封裝置一直運行至今。
　　二、故障成因及工藝分析
　　1、故障表面現象
　　當我對發生故障的軸封進行拆檢時發現，多次發生軸承箱進入物料的原因是生產廠家在軸承壓蓋內徑開一羊毛氈槽，用于油封占了故障九成以上，是設計缺陷的根本原因，從而引發了我去研究這個問題。
　　2、故障發生的外部因素
　　80型旋轉式閃蒸干燥機，由于主塔高8000mm，，塔身直徑1200mm，主軸細長鉸刀直徑大。當電機起動運行到中速200r/min，因鉸刀平衡度差、層次多，產生振動，當達到高速800r/min，振動減少。當塔內溫度升高到280℃時，由鼓風機經塔內鉸刀下部送入高溫氣流，同時加熱了軸承箱上部軸承，也就是羊毛氈壓蓋與軸承部位，軸承箱配有自來水冷卻，但上部軸承還是有120℃左右的溫度，而羊毛氈壓蓋溫度就有200℃左右。當塔內物料攪拌干燥成細粉后，由引風機引出，在除塵器的作用下分離物料與氣體，但還是有物料在壓蓋軸封之間，在高溫環境下，采用羊毛氈作為主軸的軸封是導致物料進入軸承的主要因素。
　　3 、改進前工藝結構分析及故障內因
　　塔內軸承箱與物料的分離工藝，是采用了簡單的圓錐形帽，作為防護罩，當氣流通過時把物料引出，在鉸刀旋轉過程中，離心力的作用部分，使物料順著錐帽軸孔掉到羊毛氈蓋上，這才是故障發生的內在因素。
　　三、采取改進工藝
　　1、需要解決的關鍵問題
　　我認為要解決以上故障關鍵在于防止錐帽上部的主軸孔進料問題，所以采取的工藝措施必須考慮如下兩個關鍵問題。
　　(1)、如何保證機械密封靜環與動環在錐帽和主軸上的固定。
　　(2)、制作機械密封材料的選用。
　　2、采取的工藝
　　考慮到機械密封的制作工藝不是太復雜，成本低可就地取材，有較高的耐壓、耐摩材料，對物料無污染等特點，結合自己多年來在維修中積累的經驗，我決定采用機械密封的優點和可靠性，使上述要求能得到保證，在具體的實施中采取了以下的技術措施：
　　(1)、制作材料的選用是靜環(材質是石磨、四氟材料)，動環、彈簧與彈簧座(材質是不銹鋼)。
　　(2)、拆除原有錐帽進行改造，制作不銹鋼法蘭、打孔、攻絲、焊接在錐帽上，安裝時找準垂直度、平行度，緊固。
　　(3)、將制作好的機械密封靜環與法蘭座緊固在錐帽法蘭上，而將動環彈簧和彈簧座套入主軸上壓縮到合適位置后，用三顆螺絲頂緊。
　　四、改進后的效果
　　從2002年7月到2006年10月，經四年多的運行，上述機械密封工藝改進后的旋轉式閃蒸機還有60型一臺，因產量少停用了。而80型旋轉式閃蒸干燥機一直正常運行到今天，用此工藝制作一套連工帶材料，不足200元，就可徹底解決曾經一個月大修兩次的問題，其經濟效益自然也不言而喻。
　　五、結束語
　　綜上所述，通過對這幾臺設備出現故障后，在拆除過程中，認真觀察現象，找出它們存在的根本原因，是采用了羊毛氈本身工藝選材不良，并有的放矢地采用了切實可行的耐高溫而又耐磨損的機械密封工藝及技術措施去解決了問題。

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