腈纶真空水洗机轴颈磨损分析及其修复

腈纶真空水洗机轴颈磨损分析及其修复

申孝羽

（中国石化股份有限公司安庆分公司，安徽安庆 246001）

摘要：介绍了腈纶真空水洗机的作用、技术参数、结构和故障现象。通过对真空转鼓过滤机轴颈磨损原因分析诊断，对转鼓轴颈磨损部位采取高分子修复剂填充与在线镶套复合修复法进行修复，使该滤机投入正常运行。

关键词：轴颈；磨损；修复

Repairing Worn Journal Of Acrylic vacuum

washing machine

Shen Xiao-yu

(Anqing Branch of Sinopec Corporation, Anqing, Anhui 246001)

Abstract: The role, technical parameters, structure and fault phenomena of acrylic vacuum washing machine were introduced. By analysising and diagnosising Journal Wear of Vacuum drum filter , filling polymer repair agents and online inlayed composite repair method to repair coule make the filter machine into normal operation. Keywords: journal; Wear; repair

安庆分公司腈纶部聚合装置4条聚合生产线采用的是美国STELLING公司工艺技术。它将丙烯腈、醋酸乙烯、甲基丙烯磺酸钠加以共聚生产聚丙烯腈，它含聚合、脱单、水洗等工序。其主要设备均为单台生产。水洗工序主要由真空转鼓过滤机（该部称之为水洗机）来完成。水洗机将聚合釜反应生产的聚丙烯腈浆料，经过脱单工序处理后，在该机上洗去未脱净的残余单体及可溶性杂质及低聚物，达到工艺要求。水洗机由真空泵提供负压，对转鼓内部抽真空，使转鼓内外形成压差，丙烯腈浆料、杂质、小分子等随液相抽到转鼓内，固相附着在转鼓表面，完成固液相分离，随后滤饼又由脱盐水溶解，经搅拌后进入下道工序。该真空转鼓过滤机由美国EMCIO公司生产，能连续生产，过滤面积10.5m2，处理量达18～

24m3/h，能满足该装置连续生产的需要。

真空转鼓过滤机是转筒式过滤干燥机械，转鼓直径1.8米，转鼓长度1.83米，含两端轴长达2.8米。转鼓两侧的支承轴为空心结构，轴颈部位经过加工处理后，作为滑动轴承轴颈。主、从端轴颈尺寸分别为279.4毫米（11英寸）、 406.4毫米（16英寸），转鼓轴瓦材料为浸油胶木，哈弗结构，采用脂润滑。转鼓重约4吨，正常转速3～5转/分，是典型的重载低速设备（如图1）。

1 故障现象

该厂真空转鼓过滤机于1995年投用，多年来运行较为平稳，但在近二、三年的检修中，先后发现该机转鼓轴颈出现磨损现象。由于该机转鼓重达4吨，外形尺寸庞大，安装位置特殊，移出检修需大型吊装设备、施工难度大，且移出检修工期长，影响生产，因此一直未做彻底的检修。整机拆卸、移出、吊装、安装复位难度都非常大，且外出加工修复需要的工期也较长，也是生产所不允许的。为了维持设备运转，改善润滑状况，增加轴瓦的更换次数等等，虽能延缓轴颈磨损速度，但无法从根本上消除设备隐患。

2007年5月，真空转鼓过滤机A台蜗轮蜗杆减速机油温出现异常升高现象，并且呈现出上升的趋势，最高时温度近90℃，继续运行会损坏减速机。停车检修后发现真空转鼓轴颈磨损非常严重，与轴瓦结合面均出现深度磨损，部分部位深度达3～4mm，（磨损情况如图2所示）。如果再继续运行，对转鼓过滤机的损

坏将是破坏性的。

2 原因分析

造成真空转鼓过滤机轴颈磨损的原因是多方面的，主要有以下几个方面。

（1）正确材质的轴瓦，对保护转鼓轴颈、提高轴瓦使用周期非常关键。轴瓦材质过于疏松，则很容易被磨损，增加轴瓦更换频次，加大检修成本；轴瓦材质过于坚硬，则会加大轴颈的磨损，造成机体损坏。轴瓦材料应选用软硬适当、抗腐蚀能力强、自润滑好的材料。该厂运行初期采用的是油浸胶木，表面经抛光处理，材料软硬适当，摩擦系数小，对轴颈影响小，后来该材料在供应上出现短缺，改用PVC材料，PVC硬度偏高，自润滑能力较差，对转鼓轴颈造成一定程度的损伤。

（2）聚合物淤浆是带有腐蚀性的悬浊形物料，滤机工作时，物料附着在转鼓表面，转鼓顶部有水洗喷淋装置，高速喷射的喷淋水喷淋到物料表面，会有少量聚合物淤浆溅至轴颈位置，对轴颈和轴瓦造成腐蚀，特别的，物料是带有颗粒性质的聚合物，容易在轴颈部位淤积，部分物料进入摩擦副，形成磨粒，加剧对轴颈和轴瓦的磨损。

（3）转鼓转速低，负荷重，转鼓轴颈部位采用脂润滑，采用人工加脂。如上所述，物料进入转鼓摩擦副后，不仅加剧轴瓦轴颈的磨损，还会堵塞轴瓦上的润滑脂流道，造成润滑脂不能被送至润滑部位，从而形成干摩擦，加剧轴颈的磨

损。

（4）由于该机是连续生产，转动部件多，在日常的维护消缺中，如果转鼓水平度装配未达到要求，会造成转鼓和轴颈倾斜，使轴颈与轴瓦接触面积减少，造成局部受力部位压力增大而使轴颈磨损加剧，形成偏磨。

修复目标：应对磨损严重的轴颈进行彻底修复，恢复轴颈原有尺寸，并确保轴颈表面具有较好的机械强度和耐磨性；其次，要消除现行工况下造成轴颈磨损的外在影响因素，确保轴颈长周期运行。

3 轴颈修复

对磨损部位进行堆焊，再采用车削或磨削的方法达到规定尺寸。但是，大型可移动在线车削工具很少, 且现场工艺管线较多，检修空间狭小，即使有设备也无安装位置，再者，在线加工质量也很难达到要求，因此此方案不可行。电刷镀虽然能克服上述困难,但修复后的镀层结合强度比较低，耐磨性差,且镀层的厚度有限，因此不能用来修复磨损严重的转鼓轴颈；至于脉冲显微熔结法和自熔电极焊接法,虽很好的弥补了以上2种方法的不足,但同样存在大面积修复磨损面时难度大、工作效率低的问题，修复后需要机加工来达到工艺要求。高分子修复剂在线修复技术可以对磨损轴颈进行修复，修复后无需进行机械加工即可达到规定尺寸，检修时间短，对生产影响很小。另一方面，高分子能很快与修复基体结合，不会对修复件造成应力和变形，结合强度高，耐磨性能好。但由于修复过的高分子表面粗糙度较高，达0.64μm以上，作为滑动摩擦付表面的修复存在先天缺陷。

高分子修复剂填充与在线镶套复合修复法是首先按轴颈尺寸制作出镶套件（轴套），然后在轴颈磨损面上涂装高分子修复剂至一定厚度，再将轴套套装在已涂满高分子修复剂的轴颈上，待修复剂基本干燥成型后，将轴套两端面与与轴颈间断焊接，加强轴颈与镶套件间的连接强度，避免镶套件与母体脱离。该方法的优点是轴套可以预先加工成型，能保证表面的机械强度及粗糙度，高分子修复剂能很好的填充满原轴颈与轴套间的空隙，且修复剂具有很好的连接强度和耐压性，能保证轴套不受力变形。通过分析认为，该修复方法是可行的。

（1）轴套的制作[3]

轴套材质采用00Cr17Ni14Mo2Ti，轴套厚度δ=7mm，外表面精车至表面粗糙度Ra0.16μm，再经过镀硬铬处理，镀铬层不少于0.15mm，硬度ＨＶ７0０以上，