强氯精氯化釜搅拌铜套磨损分析与改进

廖华水

【摘 要】氯化釜是强氯精生产过程中的主要设备，在使用中发现氯化釜搅拌铜套磨损严重，严重影响生产的连续性。通过对故障情况进行分析，认为搅拌摆动大是磨损的主要诱因。提出对氯化釜冷却水铜套改为压盖轴承座型式，并对支座轴承加装润滑机构，更换低转速电机，对日常使用维护人员加强培训，制定使用维护章程，并提高维修人员的维修技能等主要改进措施。经验证，改进措施行之有效，大大减低了维修率。

【关键词】氯化釜；铜套磨损；压盖轴承座；加装润滑机构；降低搅拌转速

南宁化工股份有限公司精细化工厂主要生产任务是生产高效广谱的消毒剂——三氯异氰尿酸（俗名强氯精）。三氯异氰尿酸是氯代异氰尿酸系列产品之一，学名三氯-均三嗪2，4，6（1H，3H，5H）三酮，英文名稱Trichl0ID-isocyantlric Acid.简称TCCA，纯品为粉末状白色结晶，有效氯理论含量91.54%，工业品有效氯含量不低于85%，活性氯含量比漂白粉高2～3倍。TCCA的杀菌性能优异，是新一代的广谱、高效、低毒的杀菌剂，漂白剂和防缩剂。主要用于饮用水，工业循环水、游泳池、餐馆，旅店、公共场所，家庭、医院、禽蛋和防治鱼病变等的消毒杀菌。

1 强氯精的生产工艺简介

氰尿酸（英文缩写：CA）与液碱反应生成氰尿酸三钠盐（简称：三钠液），氰尿酸三钠盐再与氯气反应生成三氯异氰尿酸，通过结晶，干燥而制成粉状成品。该反应主要是在氯化釜中完成的，氯化釜作为强氯精生产过程中的主要设备，一旦发生故障，必将严重影响整个生产。

2 设备概况

氯化釜是由釜体、搅拌桨、搅拌电机、减速机、支座以及支点（包括冷却水套、内嵌铜套）等六个部件组成。

该釜支座与搅拌间通过联轴器联接，搅拌支点处为冷却水套内嵌铜套，采用的是简单密封和滑动摩擦，可以减少冒氯气并限制搅拌桨摆动幅度。在实际使用过程中发现搅拌横向摆动大，铜套处不时有尖锐金属摩擦声，铜套磨损率很高，平均三个月就要更换，严重影响了生产的连续性。

3 铜套磨损原因分析

该氯化釜属于大型搅拌反应釜，容积7000L，搅拌长度3.6m，支座2.3m。经长期使用观察，发现由于原支座传动轴轴承初始设计无润滑机构，轴承在运行一段时间后，轴承缺油发热，造成轴承的损坏，使传动轴产生横向摆动。与之刚性相连的搅拌也随着摆动，造成铜套支点处摩擦力变大，加快了铜套的磨损。而铜套的磨损使搅拌与铜套间隙变大，又加大了摆动，这样形成了恶性循环，使铜套磨损率大大提升，一个铜套往往使用不到二三个月就需更换，造成了生产的被动。

另一方面由于采用了悬臂长轴结构，并且没有设置中轴承和底轴承，轴端挠性大。而搅拌支点采用了冷却水套内嵌铜套，搅拌与铜套直接接触，产生滑动摩擦。由于加工及现场安装条件的限制，并不能使搅拌严格对中，搅拌实际上处于不规则的圆周运动，这样势必会造成铜套的磨损。

4 对策

减小搅拌的摆动，势必也会减少铜套的磨损。传统的搅拌设备设计过去一直采用设置中轴承和底轴承的措施，这样固然可以减小轴端挠度，但是却大大增加了多点对中的难度。现场考察证明，多点对中的安装质量很差，因为转轴被约束在不对中的支撑中勉强的运转，结果磨损极为严重，往往平均三个月就需停车检修。对于大型搅拌反应釜的中轴承和底轴承都因尺寸较大耗材较多，再加上需与氯气等强腐蚀性物料接触，一般碳钢、不锈钢材料难以适用，需用到昂贵的金属—钛，其更换费用相当昂贵。不仅如此，对中不良的中轴承和底轴承，必然造成电耗的明显增加。耗材耗时耗电是中、底轴承带来的严重问题。

这里主要采用四个措施：1、采用更合理的支点形式；2、支座轴承增设润滑机构；3、降低搅拌转速；4、提高员工技能，加强日常维护。

4.1 采用更合理的支点形式

原先氯化釜搅拌支点由铜套与压盖配套组成，中间敷与填料。随着运行时间的增长，填料被很快磨损，铜套与压盖之间间隙变大，搅拌摆动也变大，形成恶性循环。现将氯化釜搅拌的支点由原来的铜套型式改为压盖轴承座型式，去掉冷却水套。改造前后的搅拌示意如下图1。

图1氯化釜搅拌冷却水套铜套改造

由于采用了固定支点固定搅拌，并将原先的铜套改为调心轴承，使搅拌摆动时能自动对中，并使滑动摩擦转为滚动摩擦。经实际使用，搅拌摆动在允许的范围内，设备运行平稳，连续运行半年无异常。

4.2 支座轴承增设润滑机构

支座轴承使用一段时间后就需要加黄油，否则支座轴承就会加快磨损，磨损的支座轴承同时也会加快冷却水套铜套的磨损。但设备原有设计中没有加油口，难以加黄油。氯化釜冷却水套铜套进行改造的同时，在支座轴承盖上加装黄油杯，可以定时加油，以减小支座轴承磨损。

4.3降低搅拌转速

搅拌转速越高，离心力也越高，支点受力就大，出故障概率就高。因此在满足工艺要求下，取转速的最低值，无疑能降低故障率。在本设备中，降低转速只能从减速机及电机着手。由于减速机在制造过程中，其输入输出比已固定，只能更换整个减速机，更换成本高，不划算。在减速机输入输出固定情况下，改变电机转速可以加装调速器及更换电机。加装调速器，成本高昂，加上现场安装环境恶劣，也不合适。剩下只能更换电机，更换的电机可以用到其他部门，也不至于造成闲置浪费。

4.4提高员工技能，加强日常维护

好的设备必须同时有好的使用维护人员，才能让设备更好的服务于生产，拥有更长的使用周期。在氯化釜的使用过程中，经常能发现人员的操作不规范，为贪图方便省略操作步骤。如电机启动前应该试点动，但员工都是直接启动，很容易造成设备故障，酿出安全事故。在氯化釜维修中也出现了许多问题，如联轴器装好按要求需打表，校验同轴度，但现在都是目测，很难保证精准度。诸如此类，还有许多。

针对以上问题，为保证氯化釜的完整率，降低检修率，制定了新的使用维护检修章程，并进行每月考核奖惩。每月对班组及检修人员进行培训，半年一次技能考核。

4 结语

通过对氯化釜冷却水铜套改为压盖轴承座型式，并对支座轴承加装润滑机构，在工艺许可要求下更换低转速电机，对日常使用维护人员加强培训，制定使用维护章程，同时对维修人员进行技能提高。通过这些改进措施，在试验的半年中设备运行平稳，搅拌摆动小，无异常噪声，无一次因搅拌故障而检修。实践证明，该改进是成功有效的，大大降低了设备的检修频率，保证了生产的连续性，创造出了巨大的经济效益。

参考文献

[1] 赵军，段成红.化工机械基础.北京：化学工业出版社.2011.

[2]朱有庭，曲文海，王浦义.化工设备设计手册.北京：化学工业出版社.2004.