水平带式过滤机异常故障分析

路云军

（中国石油兰州石化设备维修公司，甘肃兰州730060）

水平带式过滤机异常故障分析

路云军

（中国石油兰州石化设备维修公司，甘肃兰州730060）

对于水平带式过滤机常见故障的发生，设备使用和维护人员能采取有效措施去控制和排除，保障装置生产平稳运行，但因没有合理有效的措施去解决异常故障，将造成关键部件发生损坏，人力、配件费用浪费。本论述从故障现象、故障原因、解决故障过程几方面，对水平带式过滤机发生的两种非常见故障进行研究，提出利用排气节流功能回路解决气缸“撞缸”现象、增加控制线路中短缺的延时功能解决减速机“打齿”故障、预防及故障排除措施的实施解决“打滑”的方法，为解决此类异常故障提供理论与实际操作的依据。

水平带式过滤机；异常；故障

水平带式过滤机运行过程中除一些常见故障外，不时出现一些异常故障。本论述针对水平带式过滤机突发的异常故障进行分析，提出合理的解决办法，保障设备长周期平稳运行。经统计，水平带式过滤机异常故障可分为电气控制和机械两方面，具体故障现象表现为：设备在正常进料量的情况下，设备负荷突然增加，造成电动机和减速机、气缸运行异常；设备驱动或止动机构突然性能下降，造成装置无法平稳生产，处于波动之中。

1　电动机和减速机、气缸运行异常故障现状分析

1.1设备基本情况

X套分子筛装置过滤机滤1/1，型号：RT3.0×11.2 m2，介质：分子筛胶体，过滤面积：11.2 m2，制造厂家：LAROX公司，投运时间：2008年10月。

1.2故障现象

2015年4月下旬，催化剂厂X套分子筛装置，一台固定盘式过滤机发生气缸损坏故障，由于气缸缸筒配件处于采购阶段，短期内只能降量生产，而NaY产品的急需，使得另一台移动盘式过滤机处于超负荷状态生产，在设备运行过程中，初步暴露滤盘不时发生停车现象。维护人员初步判断设备近期一直处于满负荷运行，部分时候进料量的突然增加，在最高20 Hz运行频率的条件下，滤盘上积料增多，负荷逐步增大，超出两台DN200气缸的驱动力时，滤盘被物料“压死”，无法后撤，设备被迫停车。于是双方协商，制定了短时间负荷增加时，提高电动机的运行频率，由原来20 Hz增加到30 Hz，在实施此措施后，停车故障频次得到明显的下降。在设备运行一天后，维护人员在巡检时发现进料量为12 t，运行频率30 Hz，主气缸无法平稳后撤，“撞缸”现象严重，同时减速机在主气缸后撤时发出“打齿”异响。面对这种非正常运行状况，维护人员针对故障制定了处理措施：

（1）首先利用气动控制回路的理论，对气动控制方式进行改进，消减主气缸“撞缸”现象。

（2）对过滤机逻辑控制顺序进行改动，消除主气缸后撤时，减速机发生“打齿”异响。

1.3处理措施的理论分析

1.3.1设备采用的主气缸为双作用气缸，控制为“差动回路”方式

调速的一般方法是改变气缸进排气管路的阻力，利用调速阀等流量控制阀来改变进排气管路的有效截面积，实现调速控制。增加的速度控制回路属于气动控制中的功能回路，分为进气节流控制和排气节流控制两种方式。

（1）进气节流时，当进气腔急剧增大，进气节流阀调节不合理，虽限制了供气速度，使得进气腔压力降低，但容易造成气缸的“爬行”现象。

（2）排气节流时，在负载保持不变或微小变动的条件下，运动比较平稳，调节节流阀的开度即可调节气缸往复运动速度。从节流阀的开度和速度的比例性、初始加速度、缓冲能力等特性来看，双作用气缸一般采用排气节流控制。

维护人员选用FESTO公司的消声节流阀GRU-1/2，将其安装于两位五通电磁阀的排气口，即原来的消声器处，考虑电磁阀的排气接口为G1"，节流消声器接口为G1/2"，维护人员加工了一件外丝G1"内丝G1/2"的过渡件，配合节流消声器的安装。

1.3.2移动盘式水平带式过滤机逻辑控制顺序

驱动电动机启动，滤布拖动滤盘前行，此时真空阀处于打开状态，排空阀关闭。滤盘行进至前位检测开关处，PLC接受信号，控制所有真空阀关闭，排空阀打开，再内部延时控制滤盘后撤，滤盘后撤至后位检测开关处，PLC接受信号，控制排空阀关闭，真空阀打开，滤盘前行，依次循环执行。

由于滤盘后撤时，减速机发生“打齿”现象，可以判断为过滤机负荷过大，造成负荷过大的因素主要有两方面：一是进料量超出设备原设计负荷；二是滤盘与滤布之间的真空没有泄尽。

从近一周的操作运行记录观察，进料量一直在10～12 m3/h之间，固含量120～140 g/l，换算后设备的负荷为9.6～11.2t/h，滤饼厚度在2.5～4 cm。

在频率没有提高以前，减速机发生“打齿”现象没有明显暴露，但运行频率在27 Hz以上时的，此现象逐渐严重，为此，在没安装节流消声器前，对现场设备运行情况进行测量，前后检测开关的间距即滤盘的行程为592 mm,系统风压0.35 MPa,运行中风压波动范围0.03 MPa。滤盘前行时间平均为13 s，后撤时间平均为2 s,在15 s的时间内，主气缸切换阀和真排空阀切换两次，造成真排空阀切换非常频繁，感觉在真排空阀切换瞬间，滤盘就向后撤，滤盘与滤布之间的真空无法得到有效排泄，增加了过滤机滤盘后撤瞬间的负荷，延长真排空阀切换后与滤盘后撤之间的延迟时间，在此种运行条件下，将能消除后撤瞬间真空带来的额外负荷。维护人员选用OMRON公司H3CT-8H24VDC的时间继电器。

1.4故障处理过程

安装节流消声器，调节节流旋钮，控制排气口的流量，但在设备试运行过程中，发现气缸后撤时间没有明显延长，气缸的“撞缸”现象一直存在，进一步调节系统风压，将0.35 MPa的压力调低到0.3 MPa，气缸后撤变得平稳，气缸的“撞缸”现象得到缓解，碰撞的力度减轻,减速机的“打齿”声响也有降低。

安装时间继电器，手动调节时间1 s,减速机的“打齿”现象偶有发生，声响明显降低。但相比其他同类型的过滤机，设备一直处于异常运行之中。为此，特规定了进料量、运行频率、真空度等操作参数，使设备处于较为平稳的运行状态中。在固定盘过滤机气缸安装到位后，该设备的运行频率被控制在20 Hz左右，设备的异常现象没有再次发生，对设备的运行参数进行了现场实际试验和测量，得到表1的数据。

滤盘的行程为592 mm,系统风压0.31 MPa,运行中风压波动0.02 MPa，进料量11.24 m3/h左右，固含量120～140 g/l,滤饼厚度3.2 cm。

表1　x套分子筛滤1/1运行数据

通过对实验数据的分析，可看到随着运行频率的增加，前行和后撤的时间同趋势减少，后撤时间最少可达2 s，如减去时间继电器的延时1 s，其后撤时间在1 s左右，如系统风风压增大，将可能造成设备处于异常运行状态，“撞缸”和“打齿”的故障必然发生。

2　打滑异常故障分析

2.1设备基本情况

X套微球装置过滤机滤2，型号：BF-20/15，介质：微球胶体，过滤面积：35 m2，制造厂家：德国BHS公司，投运时间：1996年10月。

2.2故障现象

2011年3月1日X套微球装置滤2发生打滑故障，短时间产量低于18 t/班都无法运行。对设备空载试运行时，设备各部分机构没有故障现象，由于止动辊配件无法短时间加工到位，对真排空系统、张紧机构、驱动气缸部件进行逐项检修，同时在转向辊的部位增加止动机构，在止动辊上采取缠滤布增加摩擦系数，对表面材质硬化的滤布进行更换等措施，设备产量达到22 t/班。4月中旬，在设备停工检修期间更换衬胶止动辊，其后故障一直没有发生。

2.3打滑故障原因分析

过滤机打滑故障是设备上的滤布与过滤的产品不能连续向同一方向运行，或运行中发生停顿、向相反的方向运行。经过多年对水平带式过滤机的维护与检修，在设备各部件未发生明显硬件故障时，打滑故障多发生在过滤面积大于30 m2的过滤机上，尤其一些使用年限在10年以上的设备时有发生。

固定盘式过滤机驱动气缸向前运行时滤布同向前行，同时止动辊利用摩擦力和张紧气缸保持张紧状态阻止滤布反向移动，气缸后撤时滤布在张紧气缸与真空吸力的作用下蓄布到过滤机进料端，依次循环运行。打滑故障发生在当主气缸向前运行时滤布没有同向前行，滤布与驱动辊之间产生停顿或向相反方向运行，张紧气缸反向运动。

2.3.1滤布影响原因分析

催化剂滤布可分机织滤布和无纺滤布。机织滤布是由经纱和纬纱编制而成，无纺滤布是将纺织纤维或者长丝进行定向或随机撑列，形成纤维网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。

无纺滤布工作面光滑，微孔分布均匀、密度好、过滤效果快、耐酸碱性优良，在强度、紧度、厚度等方面具有独特的风格，尺寸稳定性极佳，滤布宽度可达5 m，适用于各种宽度的水平带式过滤机。

机织滤布透气性、透水性良好，不宜堵塞，滤饼易剥离，再生效果好，但滤布易磨损。

在微球生产过程中，几乎全部采用无纺滤布，止动辊和驱动辊与滤布摩擦力就由两种材质之间的摩擦系数和接触面的压力决定。

在分子筛生产过程中，机织滤布和无纺滤布都有采用，无纺滤布采用较多，由于转产频繁，以及滤布孔隙变形后不能及时更换滤布，加上水洗机构使用循环水，造成滤布粘料，致使驱动辊与滤布之间的摩擦系数发生波动，相同作用力下，驱动辊与滤布之间的摩擦力变小。

2.3.2衬胶因素分析

BF型水平带式过滤机的止动辊表面都衬了一层橡胶，原装配件表面采用的材料为乙丙胶（EPDM）衬胶，由于磨损和意外损坏，止动辊进行了衬胶修复，表面采用了常用的丁晴胶（NBR）衬胶，更换后达到了原先的使用效果。

对比两种橡胶材质性能、特点，EPDM与NBR相比，高温上有50℃的差距，实际使用环境中，由于驱动辊和止动辊处于的环境温度常年在80～85℃，部分时候高达90℃。在实际使用过程中，两者之间的耐候性和耐磨性也有一定差距，相同环境、工艺条件下止动辊上的衬胶发生硬化、磨损的效果有明显的不同。如X套微球装置滤2修复的止动辊，使用三年后丁晴胶部分磨损严重，部分硬化，而Y套微球装置滤2的止动辊衬胶已使用十多年，手感依然保持弹性，磨损也不明显。

2.4故障处理措施

通过上面原因的分析，为减少故障处理的时间和人力无故的浪费，对于打滑故障，维护人员可以采用以下措施去处理故障。

（1）橡胶老化失效

相对其他因素,此故障人力、时间耗费较多，会造成装置生产波动，对此故障的处理需要采用预防为主，对于环境恶劣的止动辊、驱动辊最少需半年对橡胶材料检查一次，磨损明显或橡胶硬化时，需提前更换。

（2）真排空系统切换不正常

此故障是造成拖带打滑故障的常见原因，一般在发生拖带打滑故障时首先检查真排空系统切换是否正常，真空蝶阀是否关闭严实，可通过排空蝶阀是否漏真空去判断。如进行检修可依据检修作业规程进行检修。

（3）张紧机构的张紧气缸存在问题

在排除上述故障后，可通过打开张紧气缸前后进气接口，依次接入压缩风判断是否密封圈损坏，轴封是否破损。如进行检修可依据检修作业规程进行检修。

（4）滤盘上负荷过大

一般易于处理，在清除积料后，设备将运行正常。

（5）滤布过滤效果不好

当滤布过滤效果不好造成负荷增加，维护人员需要根据不同的产品物料的化学和物理性质、过滤精度、滤饼的剥离性能，滤布再生性能等特性综合考虑，发生故障时及时更换滤布。

3　结束语

水平带式过滤机异常故障发生，常常使操作与维护人员无法判别出故障的要因，提出有效的解决措施。异常故障也造成设备处于异常的运行状态中，严重时致使关键部件发生不可修复的损坏，装置运行发生波动。从这两项异常故障的分析、处理过程来看，规范合理的操作规程，预防性的准备非易损配件，定期的设备维护，都可有效地减少异常故障的发生。但在异常故障突发时，从机电仪三方面同时入手处理，可有效地控制设备运行状态，防止次生故障的发生。

［1］RT型水平带式过滤机使用操作手册［S］.LAROX有限公司.

［2］张永弟.液压差动回路的设计缺陷［J］.流体传动控制，2007（4）.

［3］谢宜莲.带式过滤机的技术改进和优化［A］.第十届催化剂设备年会论文汇编［C］.2011.

［4］三套分子筛装置培训教材［S］.兰州石化催化剂厂，2004.

TF351.3

A

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.11.011

2016-8-21

路云军（1975-），男，汉族，江苏丹阳人，大学本科，工程师，主要从事过滤机维护及其应用方面的研究工作。