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PTA干燥机进料机螺旋轴断裂原因分析及修复

更新时间:2009-03-28

PTA干燥机属大型回转设备,由螺旋进料机、筒体、传动装置、支承装置、出料螺旋及汽室等几部分组成,螺旋进料机的作用是将来自于上游(压力过滤机)的物料连续推进至干燥机筒体内[1-3]。近期在生产过程中发生螺旋进料机螺旋轴螺带断裂事故,给生产企业造成较大的经济损失。

1 现场观察损坏设备

设备停车后,马上对设备进行检查。首先,打开螺旋进料机壳体下端的排污口,发现有大量液体掺杂物料排出,而且下料口处物料呈糊状,初步分析是物料含湿量过高。其次,拖出螺旋轴,对断口处进行观察,发现螺带断裂发生在螺旋轴前端(靠近筒体端),而且断口都是拉裂,有的断裂螺带支承杆已经被拉弯,可以认定是螺带支承杆在回转工作过程中受力很大。

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2 螺旋轴强度校核

由于螺旋轴支承杆弯曲、断裂,首先考虑的就是螺旋轴的强度问题,推料能力是否合格,计算过程如下[4-6]

2.1 螺旋轴扭转强度校核

 

式中 гT——扭转剪应力,kN;

q——集中载荷,kN/m ,q=P/Ls=36;

TMAX——传递最大扭矩,N·m;

Conclusion: hybrid technologies are characterized by a shorter duration of surgical intervention,a low amount of blood loss and a lower incidence of complications in the early periods.These findings open new prospects for revascularization in persons with severe comorbid pathology.

Wn——抗扭截面模数;

P——轴传递的功率,kW;

n——轴的转数,r/min;

在螺旋轴上取试块,对螺旋轴化学成份进行复检,化学成分复检结果见表1,符合SUS316L材料的规定。

d——空心轴内径,m;

[г]——许用扭转应力,MPa。通过扭转强度校核可以满足设备运行要求。

2.2 螺旋轴推料能力校核

 

式中 σ——弯曲应力,MPa;

M——弯矩,kN/m,M =q×Ls2/24=0.093 75;

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WyWx——抗弯模量,m3

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[σ]——许用应力,MPa,[σ]=117 。

(3)组对焊接螺旋轴螺杆、螺带。

P——螺带推力,kN,P=9;

 

a——螺带截面宽度,m,a=0.014;b——螺带截面长度,b=0.2 m;

Ls——两支撑杆间螺带垂直投影,m,Ls=0.25;

通过推料能力校核可以满足设备运行要求。

综上所述,通过螺旋轴扭转强度校核与推料能力校核,螺旋轴完全符合设备满负荷运行要求。

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3 螺旋轴化学成分复检

D——空心轴外径,m;

 

表1 螺旋轴化学成分复检Tab.1 Spiral axis chemical composition review table %

  

化学成分 C Si Mn P S Ni Cr Mo标准 ≤0.030 ≤1.00 ≤2.0 ≤0.035 ≤0.03 12.0~15.0 16.0~18.0 2.0~3.0螺旋轴 ≤0.024 ≤0.41 ≤1.28 ≤0.005 ≤0.022 12.63 16.8 2.24

4 干燥机运行参数检测

调取干燥机停车前的运行螺旋进料机电流(A)记录情况,发现螺旋轴螺带断裂前夕螺旋进料机电流波动很大,为60~130 A(正常运行电机电流应该在60~70 A间波动);再联想到螺旋进料机壳体排污口打开时有很多水掺杂物料一起流出来,螺旋进料机下料口处物料成糊状,就可以确定滤饼含湿量明显很高。

5 螺旋轴失效原因及结论

螺旋轴强度校核满足使用要求,材料满足标准要求,设备失效的原因是化工工艺出现问题。上游进入螺旋进料机滤饼掺杂大量的水,使滤饼成糊状,大大增加了物料的黏度,在物料推送过程中,出料末端形成了堆积,堆积率过大,使螺旋轴推料的阻力成倍增加,超出了螺旋轴所能承受的范围,最终导致螺旋轴螺带断裂。

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6 螺旋轴修复及工艺流程完善

6.1 螺旋轴修复

(1)清理损坏的螺旋轴表面,不允许存在物料残渣;损坏的螺旋轴螺杆、螺带割除。

(2)确定损坏的螺旋轴螺杆、螺带数量,重新制造螺旋轴螺带、螺杆。

α——螺带螺旋升角,(°),α=17°;

42例患者中有38例腹腔积血,其中肝挫裂伤,肝内血肿伴包膜下血肿20例,单纯肝包膜下血肿4例。肝挫裂伤CT图像表现为肝内斑片状,裂隙状,星芒状低密度影,肝脏显示边缘梭型,新月形液性密度影。脾挫裂伤、脾包膜下及脾周血肿15例,CT图像显示脾密度不均,脾内条状及星芒状低密度影。胰腺损伤1例,CT图像显示;胰腺损伤处体积增大,边缘模糊。肠及系膜损伤2例,CT显示损伤部位肠管壁增厚,肠管内见积液,周围肠系膜密度曾高。42例中合并肾上腺损伤,肾上腺形成血肿3例。

焊接按如下要求:

① 螺带焊接前打磨坡口,要求坡口形式为焊透结构,焊后螺带表面做100 % PT检测,按NB/T 47013.5—2015标准,Ⅰ级合格。

② 螺杆焊接要求对称焊接,减小应力集中,焊后表面做100 % PT检测,按NB/T 47013.5—2015标准,Ⅰ级合格。

③ 螺带及螺杆施焊过程中要求锤击除应力,而且焊接要严格控制层间温度,减小焊接变形。

(4)螺旋轴表面抛光处理[7-10]

6.2 工艺流程完善

通过设备失效原因的分析,确定螺旋轴螺带断裂是滤饼含湿量过高造成的,通过整改干燥机上游设备,完善工艺流程,使滤饼含湿量降到能满足干燥机工艺要求,设备开车后平稳运行。

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7 结束语

在干燥机重新投入运行后,笔者对运行情况进行了密切跟踪,发现在保证干燥机工艺参数的情况下,2013年初至今设备一直运行良好,各力学性能都能满足使用要求,给生产厂带来了很好的经济效益。

参考文献

[1]潘永康.现代干燥技术[M]. 北京:化学工业出版社.

[2]金国淼.化工设备设计全书-干燥设备[M]. 北京:化学工业出版社.

[3]GB / T 150—2011. 压力容器 [S].

[4]单辉祖. 材料力学教程 [M]. 北京:高等教育出版社.

[5]成大先. 机械设计手册 [M]. 北京:化学工业出版社.

[6]邓法金. 大学物理(第二版)[M]. 北京:化学工业出版社.

[7]NB/T 47013.5—2015,承压设备无损检测 [S].

[8]周振丰. 金属熔焊原理及工艺[M]. 北京:机械工业出版社.

[9]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册(第三版)[M]. 北京:机械工业出版社.

[10]HG/T 20584—2011,钢制化工容器制造技术要求[S].

 
刘旺,郎勇,李春宝
《化工设备与管道》 2018年第01期
《化工设备与管道》2018年第01期文献

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