焙燒爐進料轉閥運行效果差的原因分析及改進措施

羅立武，閆俊杰，姚云輝，李 鵬

（中國石化催化劑有限公司長嶺分公司，湖南岳陽414000）

焙燒爐轉閥是1種封閉式的粉末狀固體輸送設備，將閃蒸出來的粉末，通過均勻轉動的閥芯葉片輸送到焙燒爐內進行焙燒。由于轉速與葉片容積是一定的，輸送量穩定，物料均量地進入爐內是不會引起爐子工況波動的。同時，焙燒爐進料轉閥是分子篩生產系統的獨生子設備，設備運行效果直接影響著整套裝置的安全穩定運行。

某公司分子篩生產裝置第3條生產線中焙燒爐進料轉閥的工作間隙較大，爐內有高溫焙燒氣流形成的正風壓，風壓會將部分物料憋壓從圓周間隙處返回（即內漏），影響轉閥給爐子進料的效果，使得進料不均勻。同時，間隙會讓爐內熱量大量損失，影響產品焙燒效果，會使爐子工況不穩，溫度發生較大波動，爐子竄動頻繁，運行很不平穩，帶來大量的維護檢修工作量及可能帶來爐子開壞的重大設備事故［1～3］。

1 故障現象及原因分析

在進料轉閥故障檢修過程中，對該轉閥進行數據檢測，發現閥體的轉子直徑與閥腔內徑間隙大，達到了3 mm。同時，轉子與腔體同心度差，偏心嚴重，最大間隙2.5 mm，最小處0.5 mm，因此工作精度在出口爐內的正風壓下進料效果變差。風壓、間隙、同心度是影響轉閥進料的主要因素。

1.1 風壓問題的影響

轉閥出口的焙燒爐內風壓是物料在焙燒過程中形成熱氣流，是正壓，會使粉狀物料下料不暢。在轉閥轉子圓周間隙過大時，風壓甚至會將物料憋壓返回，產生內漏，另外風壓會損失部分熱能，影響焙燒效果。

1.2 轉子與閥體的間隙問題

間隙是為了防止轉子與閥體熱脹程度不一樣或轉子因制造誤差和裝配定位誤差而產生卡死盤車不動。間隙小了會卡死，間隙大了則物料在正風壓作用下返回，還會使爐內熱力損失。

根據線性熱膨脹公式a=［L1-L2］×?T/L1，算出在該工作介質溫度下，轉子與閥體不發生熱脹卡死的最小極限間隙X2等于0.25 mm。轉子與閥體各部位的尺寸和形位加工誤差及各部裝配定位誤差產生轉子與閥體偏斜不同心的現象，使間隙不均勻，存在最大與最小間隙，最小極限間隙對應最大極限間隙，2者之差就等于最大偏心值T［偏］的2倍，即XI-X2=2T［偏］。轉子與閥體間隙見圖1。

1.3 影響同心度的問題

在轉閥中，影響同心度的因素有6個方面［4-7］。（1）軸承內圈與轉軸，外圈與軸承座孔配合情況；（2）軸承座軸心線與端蓋定位止口中心線重合情況；（3）端蓋定位止口中心線與閥體孔的定位止口中心線重合情況；（4）閥體2端止口中心線與閥體孔軸線重合情況；（5）軸承、葉輪轉子的徑向跳動情況；（6）在軸承采用的是特殊專用的防塵式整體座式軸承時與軸承座孔對中情況，結構見圖2。

圖2 轉閥結構示意圖

（1）軸承內圈與軸是緊配合，對中精度很高，外圈與軸承座孔配合為過渡配合，對偏心的影響誤差值Ta很小，可忽略不計。

（2）轉閥的軸承座與端蓋就是2個單獨零件焊接成1體后，要求軸承座軸線與端蓋定位止口中心線重合。焊接過程中存在焊接應力和變形，及焊接前的對中定位不當或夾緊不夠，都會使2軸線不重合和偏斜。在該轉閥中，存在較嚴重的焊接變形及定位夾緊不當產生的軸線偏離誤差值Tb。

（3）轉閥2端蓋與閥體的定位對中是依靠端蓋上的止口與閥體2端止口的配合來完成的，是間隙配合。有多少間隙就會有多少定位誤差，配合間隙引起的定位誤差值等于直徑間隙值的50%。

該轉閥中的2端蓋與閥體止口直徑間隙值分別為1 mm，1.2 mm，2端蓋定位誤差分別是0.5 mm和0.6 mm，則2端蓋止口中心線對2閥體中心線不重合偏差值最大為Tc=0.50+0.60=1.10 mm，見圖3。

圖3 閥體同心度偏差

（4）閥體2端的止口直徑D1與D2只能在2次裝夾加工中才能夠加工出來，即先加工完1端的止口直徑尺寸D1與閥腔內徑尺寸D3，再調頭裝夾找正定位，加工另1端的止口直徑D2。D1與D3是在同道工序中加工出來的，同軸度很高，而D2重新裝夾了，是另1道工序，此2道工序的裝夾定位基準不重合，則有定位基準不重合誤差存在。在該轉閥中，也存在此種誤差Td。

（5）軸承的徑向跳動一般在0.02 mm以內，而葉輪轉子的加工徑向跳動在0.01 mm以內，2者的徑向跳動誤差Te=0.02+0.01=0.03 mm。

（6）軸承采用專用的防塵式整體座式軸承時，軸承與大蓋—軸承座孔的安裝連接定位不是直接由軸承外圈來完成的，而是由整體座式軸承的鑄鐵座端蓋上的止口與軸承座孔的配合來實現，同Tc一樣，也會有配合間隙引起的定位誤差。爐3轉閥的2軸承蓋止口與軸承座孔配合間隙為1 mm，定位誤差為0.50 mm和0.50 mm，則2軸承中心線與座孔心線不重合偏差Tf=0.50+0.50=1.0 mm。

以上6個方面對轉閥的對中誤差影響效果不同，其中Ta和Te誤差是加工過程中存在的加工精度誤差，數值很小可忽略。而Tb、Tc、Td、Tf等誤差值較大，累積的對中誤差最大達到2 mm以上，裝配中常常偏磨或是卡死不盤車不動。因此，必須對此4處誤差進行2次加工，最大限度地減少各自的誤差值，控制對中誤差總量值以提高裝配精度。

2 轉閥改造措施

通過對影響進料效果的3方面因素分析，風壓是生產焙燒過程中形成的，是不能避免的，只能通過控制轉子與閥腔的最大極限間隙來降低風壓的影響。因此對3個方面因素的改造實際就成了2個方面的改造，即同心度與間隙的處理改造。

2.1 同心度的處理改造

（1）閥體2端止口對閥腔體軸心不同心誤差Td的改造，具體是檢測D1和D2止口對閥體腔孔徑D3的軸心對中情況，必有1個止口對中好，另1個差些，假設D1對中性好，就以它為裝夾基準，進行裝夾，精找正，夾緊后，對止口D2進行車削加工，加工得到尺寸D2*1比D2大2 mm。

（2）Tc是配合間隙引起的誤差，可通過2次車削加工，減小配合間隙值來降低Tc值。即對2個大蓋端面進行車削，分別形成長2 mm的第2止口，其直徑尺寸為D1-0.05 mm和D2*1-0.05 mm。如此2端大蓋止口直徑配合間隙值保證為0.05 mm，其引起的定位誤差分別為0.025 mm和0.025 mm，則2個新止口中心連線對閥體2止口中心線不重合偏差值Tc1=0.025+0.025=0.05 mm。

（3）軸承座軸心線與端蓋定位止口中心線對中誤差Tb的改造，加工過程中，第2止口加工裝夾時，須以與大蓋焊接成1體的軸承座孔為裝夾定位基準，精找正后再加工出直徑尺寸D1-0.05 mm和D2*1-0.05 mm，保證端蓋第2止口的同心度，降低焊接變形及焊接應力引起2軸心線偏斜誤差Tb。

2.2 處理間隙的改造

間隙的處理改造就是重新確定能滿足使用要求的轉閥腔體與轉子葉片的直徑間隙值。

轉子與閥體不熱脹卡死的最小極限間隙為0.25 mm，改造后最大極限偏心誤差為0.18 mm，則轉子與閥體最大極限間隙為0.43 mm，即轉子葉片直徑與閥腔內徑間隙為0.68 mm。當轉子葉片直徑與閥腔內徑間隙為0.68 mm時，改造后轉子與閥腔的裝配最小極限間隙為0.25 mm，最大極限間隙為0.43 mm，既不會熱脹卡死，也不會有大的物料返回內漏和熱力損失。

由于轉閥腔體內壁較薄，再次車削加工會降低其強度及引起變形，只能對轉子葉片采取加工措施，即對轉子葉片外徑進行電焊堆焊后,再進行車削加工，加工得到的轉子直徑尺寸控制在比閥腔內徑D3小0.68～0.70 mm。

解決徑向尺寸問題后還需解決軸向問題。在大蓋第2止口的加工與專用特殊軸承鑄鐵座第2止口的車削加工中，軸向尺寸發生了變動，可在各第2止口尺寸加工的同時，將原止口端面相應的軸向車削下去2 mm或3 mm，以保證各新止口的配合深度不變，這樣就能保證改造后軸向間隙及軸向竄量跟改造前一樣。

3 結束語

經改造，提高了輸送效率，減少了產品泄漏流失，提高了產品收率及降低泄漏粉塵的環境污染，改善了作業環境。減少熱能損失，降低產品能耗。轉閥裝配精度的提高，減少了其裝配偏磨現象和間隙過大造成的被異物卡死或卡物將閥腔內壁拉毛現象，及相應帶來的大量設備配件修復工作和避免偏磨的調試對中工作，降低設備修復成本維修頻率，使焙燒爐獲得穩定的工況及運轉平穩，對產品的焙燒均勻，產品質量穩定。避免轉閥輸料不穩定而使爐體竄動引起重大機械事故，造成突發性停工生產損失及大量的搶修工作。