回转式干燥机出料筒体偏心原因分析及修复技术

孙靖哲 张 博 宋 杨 燕 文 张文杰

(1.天华化工机械及自动化研究设计院有限公司；2.兰州石化公司设备维修公司)

蒸汽管回转干燥机因处理能力大、密封性能好、操作弹性大、热效率高及运行稳定等优点被广泛应用于炼油化工、食品、冶金及建材等行业颗粒状物料、粘性膏状物料或含水量较高的物料(溶液物料)的干燥当中。干燥机制造与安装精度关乎到设备的安全性、稳定性和可靠性。由天华化工机械及自动化研究设计院有限公司为某石化公司设计制造的用于干燥粗对苯二甲酸(CTA)物料的φ3 800mm×29 500mm氧化蒸汽管干燥机(M311-2)，其出料筒体在运行过程中出现振动冲击大、出料箱部位有摩擦异响、密封整体泄漏严重及出料箱和旋转接头摆动幅度大等故障，初步判断为出料筒体发生偏心。笔者分析了故障产生的原因，结合设备本身，从出料筒体同心度出发，探求设备修复技术，以达到设备长周期稳定运行的目的。

1 结构及故障现象

蒸汽管干燥机由筒体(包括壳体、蒸汽管、汽室和锤击器)、进出料螺旋(也可根据物料特点选择溜槽式进料)、进出料端密封、加热系统、传动系统(包括电机、减速机、齿轮、托轮、托轮挡轮和滚圈)和润滑系统组成[1]。它是一个带有大量蒸汽加热管(同心圆方式排列3 圈加热管)的间接加热型干燥设备，在其进料端和出料端均有隔离空气的密封结构。其主体是略带倾斜并能回转的转筒体，湿物料由其一端加入，经过转筒内部时，与通过筒内的加热壁面有效地接触而被干燥，干燥后的物料由导料板导入随筒体一起转动的出料螺旋后被排出。

该蒸汽管回转干燥机基本参数为：

筒体内径 3 800mm

筒体长度 29 500mm

传热面积 1 612m2

机身转速 3.8r/min

安装倾斜度 1/40

筒体材料 316L

设备自重 250t

该蒸汽管干燥机运行几个月后出现以下3个方面故障：

a.出料箱内侧孔环与密封轴套抱死，轴套磨损，填料处冒烟，填料破坏，物料泄漏；

b.止转杆弯曲，止转销垫板焊缝撕裂；

c.出料箱的定位支撑脱落，出料箱旋转，管线破坏，金属软管破坏，泄漏严重。

直接表现为运行不平稳，振动冲击大；出料箱部位有出现摩擦声；密封不好，整体泄漏严重；出料箱、旋转接头摆动幅度较大。

2 拆检状况及分析

出料部位出现明显跳动，判断出料箱内壁密封部位圆跳动较大，或者是出料筒体(包括过渡法兰)圆跳动较大，还有可能是出料箱和出料筒体都有较大的圆跳动。

2.1出料箱拆检及分析

先对出料箱内壁两密封面的圆跳动进行测量(图1)，以轴承支架连接法兰端面为底面、以轴承支架连接法兰外径为基准找正，百分表测量数据见表1。

图1 出料箱标记示意图

表1 出料箱原始数据统计表 mm

以整圆的对点分析对照表1数据，可以看出下1面中C-G对点的圆跳动偏差为0.25mm且最大，其圆心偏向于G点方向；下2面中C-G对点的圆跳动偏差为0.48mm，其相邻的D-H对点的圆跳动偏差为0.75mm且最大,其圆心偏向于G点和H点方向；上2面中C-G对点的圆跳动偏差为0.80mm且最大，其圆心偏向于G点方向；上1面中C-G对点的圆跳动偏差为0.80mm且最大，其圆心偏向于G点方向。

据此可以得出：4组数据的圆跳动偏差均小于1.00mm，符合要求；4个面均偏向于同一个方向，即可知上下两密封面的同心度较好；认为出料箱内密封面符合要求，不需要修复。

2.2出料筒体拆检及分析

拆去金属软管、旋转接头、各种管线和出料箱后，对出料筒体的两密封面的圆跳动进行测量(图2)，百分表测量数据见表2。

图2 出料筒体标记示意图

表2 密封面原始数据统计表 mm

以整圆的对点进行分析对照，从表2中可以看出A面中60～240°对点的圆跳动偏差为10.10mm且最大，其圆心偏向于240°方向；B面中60～240°对点的圆跳动偏差为7.50mm且最大,其圆心偏向于240°点方向；C面中60～240°对点的圆跳动偏差为6.85mm且最大，其圆心偏向于240°点方向；D面中60～240°对点的圆跳动偏差为2.10mm，其相邻的30～210°对点的圆跳动偏差为2.70mm且最大,其圆心偏向于240°点和210°点方向；E面中60～240°对点的圆跳动偏差为2.90mm且最大，其圆心偏向于240°点方向；综合分析A、B、C、D、E面中的数据，还可以看出150～330°两对点一线中的偏差最小，即可认为150～330° 线为标准线。

分析可知，A、B、C面的圆跳动较大，D、E面的圆跳动较小，而且均偏向于240°点方向。

现场可以看出出料筒体外部密封轴套磨损严重，从而导致密封不严，再加之其圆跳动较大，须对外部密封轴套进行更换；更换的新轴套外侧电焊点焊，里侧小电流间断密封焊(防变形)。新轴套更换后，对出料筒体的两密封面的圆跳动再一次进行测量，测量数据见表3。

表3 换新轴套新轴承后数据统计表 mm

以整圆的对点进行分析对照，从表3中可以看出B面中60～240°对点的圆跳动偏差为9.10mm，其相邻的30～210°对点的圆跳动偏差为9.65mm且最大,其圆心偏向于240°点和210°点方向；C面中60～240°对点的圆跳动偏差为7.30mm, 其相邻的30～210°对点的圆跳动偏差为7.40mm且最大,其圆心偏向于240°点和210°点方向。对比上述数据可知，内侧轴套的圆跳动在3mm以内，而外侧轴套比内侧轴套的整体同心度偏差较大，需进行修复处理。

3 故障原因分析

结合故障现象、拆检和机体测量数据，干燥机出料筒体发生偏心是造成设备故障的直接原因。而筒体发生偏心由以下几个方面所引起:

a.出料不均，物料给出料筒体带来连续变化的载荷，加之设备长时间转动，连续变化的载荷就会改变材料的抗疲劳强度，导致筒体发生变形[2]；

b.筒体本身存在一定的应力，在连续变化的载荷作用下应力会释放，导致筒体发生变形；

c.筒体本身存在一定的偏心，在连续变化的载荷和筒体长时间摆动的作用下，使偏心变大，从而也会导致变形。

4 同心度修复技术

4.1外侧半轴体焊接反变形处理

由拆检测量知，以内侧轴套外表面为基准面，则外侧轴套30°点和60°点方向的表面向圆心方向偏移，因此可以通过焊接0°点、60°点方向上的筋板来修复外侧轴套的偏心度。

可做一直板条为参照，一侧紧靠内侧轴套30°点表面点焊，另一侧悬臂于外侧轴套30°点外表面并留出B点位置(图3)，以便焊接反变形时作参照及反变形过程中测量B点的圆跳动值。因为设备中出料筒体上0°点、60°点、120°点、180°点、240°点、300°点方向上有筋板(图3)，所以可以把直板条焊接于30°点方向上。焊接时，可以通过边焊接边测量的方法，每次测量后通过分析测量数据来确定下一次焊接的情况。

图3 焊接位置示意图

焊接参照直板条的各项参数为：

筋板材料 316L

筋板规格 700mm ×360mm ×16mm

L初始值 4.1mm

焊条材料 A022

焊条规格φ4.0mm

输入电压 380V

设定电流 164A

修复工艺如下：

a.如图4所示，对1号位置进行划线堆焊，焊后冷水急冷(急冷的方式能使变形最大)，塞尺测量L=4.1mm，结果L没有变化。故采用碳弧气刨刨坡口再焊接的方法。

b.对1号焊缝用碳弧气刨刨出坡口，坡口宽8mm，深5mm，然后焊接并急冷，塞尺测量L=4.0mm，变化不大。继续采用碳弧气刨刨坡口再焊接的方法，加大坡口尺寸，增加焊接量，使焊接变形更大。

c.对2号位置进行划线、碳弧气刨刨坡口，坡口宽12mm，深7mm，然后焊接，焊后冷水急冷，塞尺测量L=2.7mm，变化明显。继续采用该方法，再次加大坡口尺寸。

d.为防止焊后的1号焊缝和2号焊缝局部预热后应力释放而导致筒体变形恢复，对离2号焊缝大概20mm的3号位置进行划线、碳弧气刨刨坡口，坡口宽20mm，深10mm，然后焊接并急冷，粗测量L=0.0mm。为了更精确地反映内外轴套的同心度，用百分表测量B点和D点的圆跳动值，结果显示B点与D点在30～210°方向上有偏差，同心度差0.50mm左右 ，相对较小；在0～180°方向上有最大偏差，同心度偏差为1.00mm。

e.对4号位置进行划线、碳弧气刨刨坡口，坡口宽8mm，深5mm，然后焊接，焊后冷水缓慢冷却(防止变形过度)，用百分表测量B点的圆跳动值，结果显示B点与D点在30～210°方向上有偏差，同心度差0.45mm ，相对较小；在0～180°方向上有偏差最大，同心度偏差为1.00mm。

f.对4号焊缝进行碳弧气刨刨坡口，坡口宽12mm，深7mm，然后焊接，焊后隔3min左右(其温度大概降到1 600℃)用冷水急速冷却(防止变形过度)。用百分表测量B点的圆跳动值，结果显示B点与D点在30～210°方向上有偏差，同心度偏差0.10mm ；在0～180°方向上有最大偏差，同心度偏差为0.75mm。此数据已符合要求。

图4 出料筒体焊接位置示意图

为除去焊接产生的应力，防止设备因长时间运行其焊接应力自身释放并产生更大变形，于是对焊接处进行整体热处理，拆掉直板条，打磨点焊处至光滑，温度140℃，保温30min，用百分表测量B点、E点、F点的圆跳动值(表4)。

表4 热处理后的数据 mm

由表4数据可知，B点与E点同心度最大偏差为1.00mm ，符合要求；轴承调整后F点的最大圆跳动值为1.85mm ，符合要求。

4.2过渡法兰测量及修复

用百分表测量设备法兰A点的圆跳动值(表5)。

表5 设备法兰圆跳动值 mm

由表5列出的数据可知，设备法兰在0～180°方向上有最大偏差，同心度偏差为2.60mm ，圆心偏向于0°方向。这种情况可以采用偏心3.5mm的偏心过渡法兰连接，通过调整偏心法兰可以抵消设备法兰的偏心量，从而使其偏心达到最小值。

更换新的偏心过渡法兰后，百分表测量过渡法兰外径的圆跳动值(表6)。

表6 新过渡法兰圆跳动值 mm

由表6数据可知，过渡法兰的最大同心度偏差为0.55mm ，符合要求。蒸汽管干燥机出料筒体同心度修复工作圆满完成。

5 结束语

通过蒸汽管干燥机现场同心度的测量修复实践，发现设备的同心对于回转设备的运行特性有重要影响。设备制造精度和安装精度是保障设备良好运行的基础；循序渐进、分步骤的测量与修复方式能有效准确地确定设备故障特点，为确定下一步的维修工序提供数据支持；外侧半轴体焊接反变形处理是修复技术的关键，碳弧气刨刨坡口再焊接并迅速冷却方法能有效完成变形修复处理。

[1] 孙松青.CTA回转式干燥机的结构改进与运用探讨[J].合成纤维工业，2010，33(1)：51～53.

[2] 郑巍巍.转筒干燥机裂纹产生原因分析及解决方案[J].大氮肥，2013，36(2)：127～130.