現場切削在大型設備檢修中的應用與思考

朱建新，鄭賀伍，李 茹，羅海貴

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

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現場切削在大型設備檢修中的應用與思考

朱建新，鄭賀伍，李 茹，羅海貴

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

詳細介紹了使用便攜式機床或自制切削裝置，創新性地開展大型設備現場切削技術的應用，并對現場設備切削進行了總結和展望。

大型設備;切削裝置;現場切削;檢修

我公司是大型純堿生產企業，大量裝備了蒸汽煅燒爐、化灰機、化渣機等大型的旋轉設備，用于純堿的生產。在長周期連續運行中，這些設備經常出現磨損或損壞，需要停車檢修。在多次的檢修過程中，我們通過不斷摸索，使用便攜式機床或自制切削裝置，對以上的大型設備創新性地開展了現場切削修復，收到了良好的效果，并為不停車切削技術的應用積累了經驗。

1 現場切削概述

在現代機械制造中，切削加工是將金屬毛坯加工成具有一定尺寸、形狀和精度的主要加工方法。而精密零件的加工，主要利用機床進行切削加工，來達到所需的加工精度和表面粗糙度。切削加工通過切削運動來完成，常見的切削方法有車、銑、刨、磨、鉆、鏜、插等。在一般的檢修工藝中，設備磨損或損壞后的切削加工修復，需要將修復部件拆下送機加工車間，在機床上進行加工修復。但是，為降低設備停車帶來的經濟損失，在設備檢修過程中，將便攜式機床或自制切削裝置安裝到檢修現場，對待修復部件進行切削加工作業，通常稱之為現場切削。

2 現場切削的應用

2.1 現場鉆削應用

2.1.1 煅燒爐汽軸取斷絲

更換1#輕灰煅燒爐旋轉接頭時，發現旋轉接頭與汽軸連接用的四條螺栓疲勞斷裂，斷絲留在汽軸里無法取出，致使旋轉接頭無法及時更換，這種情形按慣例只有更換汽軸。但更換汽軸至少需五天時間，嚴重影響生產，而且更換汽軸的費用高昂。為此，決定采用現場鉆削。借用旋轉接頭鋼結構架鋪設槽鋼制成底座，將Z32K萬向搖臂鉆床找正并以壓板固定其上，以進汽軸螺孔端面為基準，用彎尺找正調整萬向搖臂鉆搖臂與主軸，使其達到最佳位置。實測螺孔尺寸后制作了一塊臨時鉆模，借用汽軸完好螺孔將其找正固定，使其為鉆頭導向。采用特殊角度麻花鉆鉆削，將斷絲鉆掉，再用M30絲錐進行攻絲，僅用3 h就將進汽軸斷絲取出，大幅提高了設備檢修效率，并避免了更換汽軸帶來的巨大經濟損失。

2.1.2 煅燒爐爐尾底座修復

2#輕灰煅燒爐爐尾底座內固定調整塊用的M30內螺紋磨損，使用Z32K萬向搖臂鉆床進行修復，將鉆床立柱從工作臺上拆下，制作適合鉆床裝配空間的底座后現場安裝。利用自制加長鉆頭鉆底孔，然后攻M36內螺紋后恢復使用。3#輕灰煅燒爐爐尾底座因軸承座改型，需要重新加工M30螺孔，因現場空間狹小，我們使用結構緊湊的J1C-SZ01-49型磁座鉆進行現場鉆孔，然后手動攻絲，使經改造的馱輪組很快投入運行，取得了很好的效果。

2.2 現場車削應用

在車床上車削工件，主軸通過夾具將動力傳遞給工件使之做旋轉運動，稱為主運動，刀具相對工件做走刀運動，稱為進給運動。因此，利用旋轉設備自身的轉動做主運動，利用自制的車削裝置做進給運動，就可能對其回轉表面進行車削。

2.2.1 發電機集電環修復

三友熱電公司的25MW發電機組發電機轉子集電環外壁由于與電刷接觸而磨損，使與電刷接觸處產生大量非正常火花，嚴重威脅機組運行。鋼制集電環外圓分布螺旋槽，套裝在發電機轉子上。對其進行修復，若在車床上加工，需連同發電機轉子一同抽出送機加工車間。而其拆裝、找正難度是很大的，必將造成長時間停車。面對作業空間狹窄、材質鋼號不明、斷續切削等不利因素，通過自制底座，將CM6140車床小拖板斜向下方安裝，調整汽輪機到合適轉速，使用硬質合金車刀，手動進給進行車削，歷時約4 h的連續作業，使集電環回轉表面的圓度、圓柱度及表面粗糙度等精度得以恢復。車削裝置如圖1所示。

圖1 集電環車削示意圖

2.2.2 煅燒爐滾圈修復

我公司現有11臺蒸汽加熱煅燒爐，是制堿行業中最大型的旋轉設備。煅燒爐爐體的重量通過兩個滾圈傳遞給四個馱輪，使滾圈承受很大的接觸應力，長時間運行后出現較大面積的點蝕，且同時伴隨著較大的磨損，因此，滾圈損壞主要是外圓的精度被破壞。所以，煅燒爐在長期運行中，滾圈的外圓面不同程度出現大量凹坑及平行于爐體軸線的橫向溝痕，使爐體產生嚴重的震動，不但使托輪組使用壽命大為縮短，而且降低生產負荷，嚴重時將造成停車。按傳統的檢修工藝，若恢復滾圈表面質量，只能采取將滾圈拆下外協加工或更換新滾圈。但是，這將導致設備停車檢修工期漫長，給企業造成很大的經濟損失。為此，公司決定采取現場車削的方法修復滾圈損壞的外圓面。結合設備結構特點及生產特性，通過多次測繪，設計制作了無級調速自動進給車削裝置。并利用該裝置對爐尾滾圈外圓嚴重磨損而影響生產的3#爐進行了現場車削。圖2為現場車削示意圖。

圖2 滾圈現場車削示意圖

該滾圈車削裝置由我公司自行設計、制造、安裝、調試，它由C630A小拖板、自制拖板、靠模、進給傳動機構、床架組成。此裝置結構簡單，布局合理，操控容易，環境適應性強，在國內制堿行業尚屬首創，并第一次應用在大型設備現場切削中。在成功地對3#爐滾圈進行現場車削后，認為方案可行，效果顯著。此后，對多臺輕灰和重灰爐滾圈進行了現場車削，收到了滿意的效果。

我公司除了煅燒爐，其他如化渣機、化灰機、干燥機、水合機都安裝滾圈馱輪傳動裝置，我們通過制作不同床架以適應不同規格馱輪，使用同一進給、傳動、靠模裝置先后對水合機、化渣機滾圈進行了現場車削，均取得了較好的效果。

3 效果評價

通過對現場切削在大型設備檢修中的應用實例，總結出采用現場切削方法具有下列優點：

3.1 保證加工精度

被修復的回轉表面以設備自身的旋轉軸線為中心轉動，相當于在車床上對主軸的自加工，因此，沒有裝夾和找正誤差，使被加工面與設備的旋轉中心同軸度與車削運動無關，避免了安裝時找正不理想帶來的同軸度超差的問題。

3.2 減少停車時間

采用現場切削，被加工件不需拆卸，省去了拆卸、安裝等過程，減少了停車時間，并且有的現場車削是在生產狀態下進行。如車削煅燒爐滾圈外圓時，只是在車削裝置安裝、拆除時停車，而在車削時，為了得到合適的切削速度，最多只需調整煅燒爐收量運行，而對爐體運行沒有其他影響，這樣有充分的車削時間，使車削質量易達到使用者要求。我們曾經對一臺爐滾圈進行了長達一個月的車削。這一點是停車采取焊接或其他修復方法無法相比的。

3.3 節省檢修費用

現場切削大都采取螞蟻啃骨頭方法，小機床切削大設備。采取現場切削法修復φ4176 煅燒爐滾圈外圓、25MW發電機轉子等大型工件，可為公司節約大量的外委加工費用。

3.4 效益巨大

采取現場切削方法，經濟效益是非常明顯的。以煅燒爐滾圈現場車削為例，對輕灰爐滾圈車削所帶來的效益是以百萬元計的。尤其是在煅燒爐因爐體震動加劇被迫收量運行時，當采取其他辦法無法降低爐體震動時，現場車削作為不停車檢修工藝，其產生的社會效益也是積極和深遠的。

4 總結與思考

通過對煅燒爐、發電機組等成功應用現場切削作業，積累了豐富的加工經驗，為其他大型設備的檢修提供了借鑒。但是，目前現場切削加工工藝只限于車削和鉆削，鏜削、銑削、磨削等現場切削加工工藝還未有具體實施案例；限于加工設備和待加工設備的精度較低原因，經現場切削加工的設備加工質量不高；靠模法現場車削滾圈盡管應用已經很普遍，但靠模的作用機理還沒有可借鑒的研究成果，仍處在摸索階段，很有必要在車床上進行模擬實驗，取得影響加工精度的具體數據；應用靠模法車削滾圈，出現車削質量問題時，尤其是車出對爐體運行危害極大的多邊形時，還不能準確判斷原因并立即采取對應措施；應用靠模法能否車削馱輪值得進行可行性研究和實施。

5 應用前景展望

隨著切削加工工藝與設備技術的不斷進步，總結現有現場切削經驗，研制和購置經濟適用的新裝備，學習和探索現場切削的新工藝、新方法，不斷拓寬現場切削的應用范圍，提高加工精度，將是我們今后工作的重點。特別是結合激光熔敷、冷焊、金屬噴涂、刷鍍等修復工藝，并積極利用CAM/CAD等智能制造技術，必將拓寬現場切削范圍，提高修復效果。目前我公司擁有多種煅燒爐、濾堿機、壓縮機等大型旋轉設備和靜止設備，隨著我們對大型設備利用現場切削進行修復的工藝和方法的不斷完善和推廣，必然對公司生產的穩定運行做出更大的貢獻。

[1] 潘鴻恩，孫錫吾. 純堿生產設備檢修與防腐[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，1991

TQ114.15

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1005-8370(2016)05-20-03

2016-07-08

朱建新(1969—),高級工程師，唐山三友化工股份有限公司制修車間四級專家。