循环水冷却系统传动装置安全性技术改造

张浩民，汪学荣，何林林

（1.兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730060；2.中国石油兰州石化公司，甘肃 兰州 730060）

中石油兰州石化公司动力厂循环水系统凉水塔上的风机为露天安装，且风机端及中间节（电动机端可装防护罩）处在塔内，热蒸汽自下而上，对联轴器腐蚀严重，成为安全隐患。

一、改造前膜片

由于电动机到风机的距离较大（2 000mm），中间（空轴心）较长，其与电动机及风机端的联轴器之间安装的膜片组是传动的关键部件，也是易损件。改造前膜片结构如图1所示，原膜片材料为1Cr18Ni9Ti，系冷轧半硬态（1/2硬态） 不锈钢带，厚度δ=0.3mm，有25片整体式膜片和连杆式膜片两种，用自制套筒、套圈在压力机上铆装成膜片组。其优点是刚度大，能传递大的扭矩；在轴向和角向有较大的挠度补偿能力，并有一定的吸振、减振作用，而且不需要润滑，寿命长，传动效率高，具有节能效果。这种冷轧不锈钢带虽然强度高，但是价格昂贵，结构单一，柔性欠佳，使用中若出现断裂，膜片甩出，将对操作者的安全造成影响。

图1 改造前膜片结构

二、改造后的膜片

为了减少成本，改善使用性能，扩大应用范围，将昂贵的不锈钢金属材料改为较便宜的以非金属材料为主的各向异性复合材料。此改造摒弃了以往各向同性的金属材料膜片，在结构上兼有金属与非金属的优点，强度和柔度大，且结构简单，体积较小。结构上的特殊性决定了产品的生产工艺与以往的膜片不同。先固定金属部件后注入非金属，使异性材料能够充分地结合在一起。膜片结构见图2。

新型各向异性材料膜片联轴器的膜片主要是由基体（聚氨基甲酸乙酯）、不锈钢片（δ=0.4mm，形状为圆环状）、不锈钢丝（d=0.5mm）、螺栓孔套筒组成，是一种可以代替金属膜片的新型联接装置。

利用现代设计方法，在一定载荷和已知膜片结构、尺寸及相关参数下，运用美国ANSYS公司的有限元分析软件——ANSYS对各种现场使用中出现的可能应力进行分析，以合理选材，合理确定结构形式和尺寸，确保膜片受力情况分析有据。应用疲劳损伤公式（兰德格拉夫公式、道林公式计算膜片寿命）及计算机进行编程运算求解，从而进一步对膜片进行寿命分析，并估算出所需的各向异性材料膜片联轴器的疲劳寿命，达到了设计性能指标。

此膜片的基本工艺为：先制造零部件如不锈钢片、螺栓孔套筒，然后按图纸要求进行组合固定，最后放入模具注入基体，冷却成型。

图2 改造后膜片结构

非金属膜片样品试做成功后，对公司现存的两塔循环水冷却系统传动装置进行了改造，并对夏天的整机运转情况进行了跟踪检测记录，对两种联轴器膜片运转情况进行了综合比较。主要参数比较见表1。

此外，其他性能也得到显著改善，截至目前运转情况良好，振动、噪声、运转周期、腐蚀等情况均有所改善，

表1

补偿径向、轴向、角向偏差的性能，吸收和减弱来自主机的振动及运转平稳性明显优于改造前。

[1]陈榕林.机械设计应用手册 [M].科学技术出版社，1995.

[2]成大先.机械设计图册 [M].化学工业出版社，2001.

[3]张翠风.机电设备维修技术 [M].积雪工业出版社，2001.