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时间:2020-03-23
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1、652化工机械2010年聚丙烯粉末加热器热轴的结构改进杨海青+王瑞赵旭路原睿张万尧(中石化洛阳分公司)(天华化工机械及自动化研究设计院)摘要对聚丙烯粉末加热器热轴的泄漏原因做了分析,并对其进行了改造,取得了良好的效果。关键词加热器聚丙烯热轴结构改进中图分类号TQ051.8+92文献标识码B文章编号0254—6094(2010)05JD652m5聚丙烯粉末加热器(M301)是三井工艺聚丙烯装置的核心设备,其功能是将聚丙烯粉末中含有的己烷、丙烯及AT-cat等挥发分加热干燥。粉末加热器性能不稳定会造成聚丙烯掺混料仓挥发分超标,对聚丙烯装置
2、的安全生产构成了巨大威胁,国内某公司聚丙烯装置粉末加热器采用整机进口,目前其热轴泄漏严重,并已停止加热,造成聚丙烯粉末挥发分严重超标。为确保该装置的正常运行,对原有聚丙烯粉末加热器热轴结构进行更新改造设计的工作迫在眉睫。1设备结构简介聚丙烯粉末加热器是一种单轴圆盘式间接加热低速搅拌型⋯干燥设备(图1),主要由壳体、上盖、端板、热轴、传动系统及旋转接头组成,其中空心圆盘和转动轴组成的热轴是该设备的核心,轴管规格为西510mm×25mm,转子由34个外径为咖1400mm、内径咖510mm、厚度为5mm的空心圆盘拼焊组成。图1圆盘干燥机结构
3、示意图2设备存在的问题聚丙烯粉末加热器在生产过程中发现聚丙烯粉料挥发性严重超标,经过查找确认设备转子出现泄漏,抽出转子试压查漏和100%着色检查,发现转子圆盘上出现大量麻点,并已大面积腐蚀,尤以圆盘内圆弧过渡处为甚(图2),经过多次补焊漏点仍不能完全解决聚丙烯粉末挥发性超标问题。针对聚丙烯粉末加热器的泄露原因进行分析研究,从泄露部位和损坏现象判断,损坏的原因是轴管刚度不足引起的疲劳应力集中。·杨海青,男,1966年2月生,工程师。河南省洛阳市,47lol2。第37卷第5期化工机械653热轴叶片主要泄漏点图2泄漏点示意图3热轴的结构设计
4、计算假定原热轴进料端轴头坐标为O(戈轴),则进料端端板横坐标为959,第1个叶片的横坐标为1371,第34个的横坐标为5991,出料端端板坐标为6483,出料端轴头横坐标为7222,将34个圆盘载荷简化为由第1个圆盘起至最后1个圆盘止的均布载荷施加于长5490mm(两端板间距)的简支梁模型上(图3),热轴受力情况如图3~5所示。图3原设备热轴承受栽荷示意图——0.O‘\0.0O.0\.(mm)3714.45—24921.3图4原设备热轴承受剪应力示意图0图5原设备热轴承受弯矩示意图由图5可见,原设备热轴的的危险截面处于坐标3714.4
5、5处,此处所承受的弯矩最大,根据公式计算此处的挠度为,=1.54mm,根据文献[2]第2卷轴的校核相关内容可以知道,原设备热轴最大允许挠度为y。。:。=1.66mm。已知原来的聚丙烯粉末加热器电机功率为30kw,热轴实际可操作转速为14.8r/min,综合考虑热轴的弯矩和扭矩作用,则热轴的计算直径d为:3广—:=========;d:21.68./尘坠盟丝×士:323.5mm~盯√1一a4式中肘——轴在计算截面所受弯矩,N·m;沙——校正系数;r——轴在计算截面所受扭矩,N·m;盯——轴的许用弯曲应力,MPa;a——空心轴的内径d。与
6、外径d之比。热轴的弯曲应力盯。为:M矿.=号=9.23MPa二式中z——轴危险截面的抗弯和抗扭的截面系数,cm’o热轴轴管材料为20钢,查表可知其在设计温度185℃下的许用弯曲应力[矿]=40MPa,盯。<[矿]。因此,热轴的弯曲应力强度足够。热轴的扭转角为:下.咖。7350可亡万“·2刈0。30向查表可知,热轴许用扭转角为0.5—1o/m。因此,热轴的扭转强度足够。热轴危险截面的静强度安全系数S。为:qS.=—二生=18.12~/50+s:式中S。——只考虑弯曲时的安全系数;S。,——只考虑扭转时的安全系数。查表可知,热轴许用安全系
7、数为1.5。因此,热轴的静强度安全系数.s。校核通过。新型热轴轴管规格为咖560mm×40mm,转子由34个直径为币l450mm、内径为咖560mm、厚度为8mm的空心圆盘压制而成。假定新型热轴进料端轴头菇轴坐标为O,则进料端端板坐标为959,第1个叶片所处坐标为1371,第34个叶片所处坐标为5991,出料端端板坐标为6483,出料端轴头坐标为7222,将34个圆盘载荷简化为由第1个圆盘起至最后一个圆盘止的均布载荷施加654化工机械2010年于长5490mm(两端板间距)的简支梁模型上(图6),热轴受力情况如图6—8所示。1IliI
8、jlIA—I一b口(mm)1l口5口l冀71599l削8372图6新型热轴承受裁荷示意图O.O‘\\.O.00.0X\\.(mm)37l4.45—4276∈.3图7新型热轴承受剪应力示意图69’r25.61.厂‘‘、\.
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