凝聚釜搅拌轴断裂原因分析及对策

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1、石油化工设计设备技术PetrochemicalDesign2012，29(3)24～25凝聚釜搅拌轴断裂原因分析及对策张硕人，修志强，李建军(中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京102500)摘要:主要针对凝聚釜搅拌系统中的关键部件———搅拌轴，在较短的时间内，在同一部位连续发生断裂的原因进行详细的分析。找出搅拌轴的断裂主要原因是因轴承磨损后，调节拉杆损坏，造成轴变形，挠度加大，引起附加交变应力，而产生疲劳破坏所致。针对这一原因，采取了变更中间轴承、底轴承材质及改进调节拉杆结构等措施，以提高搅拌轴的运转时间和寿命。关键词:搅拌轴断裂轴承调节拉杆北京燕山石化股份有限公司

2、橡胶一厂顺丁橡m。电机功率:75kW;减速机输出轴转速:115r/min;胶装置投产于1971年，现有4条生产线，单线最工作电流:约110A。断裂轴零件见图2。搅拌桨大生产能力为40kt/a，其中凝聚装置采用双釜压叶结构见图3。断裂处在下轴径125与100突［1］差式连续凝聚工艺(见图1)。1号凝聚釜中颗变处。粒水通过釜间泵输送至2号凝聚釜，经搅拌器混合后，由颗粒泵输送至后处理装置，完成凝聚装置工作。图2断裂轴零件示意搅拌轴的材质选用2Cr13钢(符合GB8732—88标准规定)，经调质热处理制造而成。(2)制作工艺要求:1)轴的直线度允差0．37mm;2)轴上装配面的同

3、轴度允差按GB1184—80《形状和位置公差》第8级公差等级选取0．05mm，搅拌轴化学成分见表1。表1搅拌轴(2Cr13)的化学成分%项目CSiMnPSCr实测结果0．190．230．330．0200．00812．81GB8732—880．16～12．00～≤0．60≤0．600．0300．030图1双釜压差式凝聚示意标准规定0．2414．001－1号凝聚釜;2－正常操作液位;3－2号凝聚釜;2轴的断裂原因分析4－出料口;5－断裂处;6－中间轴承及调节拉杆;7－档板;8－底轴承及支架;9－胶液入口由于搅拌轴断裂处在两CBY－D(宽叶)搅拌顺丁装置有4条生产线，每条生产线工况

4、条桨中间，中间轴承下部，下轴联轴器根部;则考虑件和凝聚釜的结构完全相同。2004年发生两次搅从强度校核及搅拌辅助件结构分析原因。拌轴断裂，停车约50h。严重威胁正常生产。收稿日期:2012－01－05。作者简介:张硕人，男，1994年毕业于北京燕山石油化1搅拌轴基本情况工学校化工机械专业，工程师，现从事设备管理工作。(1)凝聚釜搅拌系统工艺参数:凝聚釜总体尺联系电话:010－69347632;E－mail:zhangshuoren．yssh寸:全容积为60．7m3，釜内径3m，釜体总高9．1@sinopec．com第29卷张硕人等．凝聚釜搅拌轴断裂原因分析及对策·25·1/3

5、1/3d=1．72×(Mte/［τ］)=1．74×(7741．83/42)=97．89(mm)(1)2．1．2按扭转变形计算搅拌轴直径工程上以单位长度的比扭转角γ不得超过许用比扭转角［γ］作为扭转的刚度条件。即:γ=3(Mt/G0Jp)×180×10/π≤［γ］(2)式中γ———轴扭转变形的扭转角，(°)/m;G0———切变模量，对于碳钢及合金钢G=47．94×10MPa;4Jp———截面的极惯性矩，mm。4将Mt=953000P/n和Jp=(πd)/32代入式图3搅拌器结构示意(2)，整理后得按刚度计算所需的最小搅拌轴径:(a)、(b)分别为第一、第二层CBY－D浆;(c)

6、第三层涡轮浆3实心轴直径d={［(9552×10P×180)/2．1强度校核1/4(nπ)］/(［γ］πG0/32)}=1536．6{P/(［γ］2．1．1按扭矩和弯矩合成核算轴的强度1/4πG0n)}(3)搅拌轴载荷见图4，图中各符号为:Mn———传式中:n———搅拌轴转数，取115r/min;动装置的传递扭矩;Mt'———每个叶轮受流体作用P———搅拌传递功率，75kW。力的切向合力矩;FP———所有可能存在的轴向载计算中选取［γ］=0．7，d=1536．6{P/(［γ］荷合力;FRu———每个叶轮受流体作用力的径向合1/44πG0n)}=153．6{75/(0．7×7．

7、97×10×力;Fe———由轴和叶轮组合质量偏心产生的离心1/4115)}=89．87mm;选用100的搅拌轴径从扭力;Mb———所有轴向和径向合力弯矩。全部载荷转强度上满足要求。共产生3部分应力，即剪应力τt、拉(压)应力σP2．1．3根据临界转速核算搅拌轴轴径和弯曲应力σb。剪应力和拉(压)应力波动变化将轴自重及搅拌器重转化到轴的中点。根据较小，一般只在±15%数量级上变化，而弯曲应力［2］雷列能量法可得(见图4):的波动应力则是合成弯曲应力的主要成分。W=17Q/35(4)式中:W———轴重量的