聚丙烯裝置粉末干燥器軸封泄漏原因分析及改進措施

張志國，雷霞

（中國石油蘭州石化公司石油化工廠，甘肅蘭州 730060）

關鍵字：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備之一，屬于低速重載大型轉動密閉性設備，主要作用是通過內部蒸汽夾套管的加熱，使聚丙烯粉料中的揮發分從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行了多年，近年頻繁出現軸封漏粉料的現象，不僅給裝置的生產、操作、產品質量帶來了一定的影響，而且大量粉末泄漏到現場還存在很大的安全隱患。文章重點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、主動軸、從動軸、抄板、葉片、旋轉接頭及傳動裝置等組成，由一臺75 kW的電動機驅動，主動軸和從動軸轉速相同（14.99 r/min）轉向相反。整機傾斜安裝在地基上，傳動側略高于排料側，其傾斜角為2°，葉片端部的抄板將物料攪起時，物料逐漸向低處運動，使物料流動起來。在物料流動過程中，蒸汽夾套管對物料進行加熱，使其中的揮發分汽化，然后由與物料逆向流動的氣態載體（N2）帶出殼體完成粉末干燥[1]。

2 軸封泄漏原因

隨著設備運行時間的增長，軸封填料更換的難度越來越大，經過檢查發現，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，現場環境極差。每次更換填料時粉末干燥器必須停運30 min，嚴重影響了裝置的正常運行。

檢查填料函時發現，填料函和軸的同心度出現很大偏差，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均勻且值為22 mm。粉末干燥器在長期的運行過程中出現軸下沉，主要有以下3個原因：

1）軸承磨損嚴重，間隙變大

軸承在潤滑不充分的情況下長時間運行，造成滾珠或保持架磨損，軸承間隙變大。經檢查軸承運轉自如、潤滑良好，無明顯磨損現象，可排除軸承磨損因素，見圖1。

2）軸頸磨損

軸承卡澀，軸承內圈和軸頸之間的摩擦力不足以抵抗滾珠和軸承內圈之間的傳動力，軸承內圈和軸頸出現相對運動，造成軸頸磨損。經檢查軸承內圈和軸頸沒有相對運動的痕跡，軸頸沒有磨損現象，見圖2。

圖1 現場軸承

圖2 現場軸及軸承支架

3）軸承座下沉

兩軸的旋轉依靠鏈條傳動，主動軸和從動軸通過一副分別安裝在主動軸和從動軸最遠端的同步齒輪實現同速反向旋轉，同步齒輪的重量為0.87 t。長期運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，通過實際測量軸下沉了3 mm，如果要彌補這個間隙，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圓周上，現場條件很難實現。即使能夠準確定位，現場開孔作業的精度也無法達到施工要求，所以提升軸承座無法在現場實現。

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圓中心線為軸，保證最深一圈填料受力均勻。為了實現這個目標可以將填料函制作成一個偏心圓，如圖3所示。

圖3 填料函改造前后對比

新制作的填料函代替原填料函安裝到粉末干燥器上，回裝盤根填料時無需對填料經行壓扁，縮短了安裝時間、降低了勞動強度。經過連續3個月運行未發現粉末泄漏，滿足了生產要求。填料函改造前后粉末干燥器驅動電機運行參數對比見表1。

表1 填料函改造前后粉末干燥器驅動電機運行參數對比

通過表1可知，此次改造未對驅動電機帶來額外負擔。

4 結論

聚丙烯裝置粉末干燥器軸封泄漏的內在原因是設備在長期的運行過程中產生了軸下沉現象，造成填料函內圓與軸不同心，使得盤根填料無法起到密封作用。消除填料函內圓與軸不同心現象是關鍵。通過制作偏心填料函解決了粉末干燥器長期漏料的問題，保證了裝置的正常生產運行。