搅拌反应器轴承结构改进

2018-10-21朱辉

中国化工贸易·中旬刊 2018年10期

朱辉

摘要：本文介绍了兰州石化公司催化剂厂搅拌反应器运行的现状，通过对搅拌反应器罐顶轴承易损坏问题进行研究，分析出导致设备故障出现的原因，提出了具体改进措施，通过对设备的改造，有效地延长了设备的使用周期，保证了装置长周期运行，为企业带来了良好的经济效益。

关键词：反应器;罐顶轴承;锈蚀;轴

1 故障原因分析

该设备在搅拌过程中，物料中的水蒸气经扩散进入轴承盒内，凝结成水滴，造成轴承锈蚀，同时造成润滑油乳化或变质，失去润滑作用，轴承产生干磨，造成轴承失效。

1.1 轴承锈蚀

该搅拌机罐顶轴承型号为30314，为圆锥滚子轴承，水蒸汽进入轴承盒后，经凝结后形成水滴，水滴直接进入轴承内，造成轴承锈蚀。

1.1.1 大气中相对湿度的影响

相对湿度是指在某一温度下，空气中的水蒸气的含量（g）与在该温度下空气中所能容纳的水蒸气的最大容量（g）的比值。空气中相对湿度的大小是金属腐蚀的最重要因素，因为它影响金属表面水膜的形成和保持的时间。天气越潮湿，大气中相对湿度越高，则金属生锈也越快;当相对湿度增大到一定限度时，金属腐蚀的速度突然上升，这个相对湿度的数值称为临界相对湿度。而临界相对湿度是随各种金属的种类及其表面状态而有所不同的。一般来说，钢铁生锈的临界相对湿度是75%，空气中相对湿度越高，吸附在金属表面的水膜越易形成并且越厚。水膜厚度与腐蚀速度的关系图中区域，金属表面上水膜极薄，腐蚀速度很小;区域、之间，腐蚀速度最大;区域中，实际上金属浸入水中，腐蚀速度并不是最大的。这是因为水膜薄时，氧易透过水膜，腐蚀速度大，但在水膜超过一定厚度时，氧透过水层到金属表面速度慢，腐蚀速度因此变慢了。当大气的湿度超过金属的临界湿度时，金属就易生锈。

1.1.2 温度和相对湿度变化的影响

温度和相对湿度变化是影响大气腐蚀的重要因素。影响着水的蒸发和凝聚、水膜中气体和盐类的溶解度、电化学反应的速度等。一般来说，温度高，金属腐蚀加快，但是它与相对湿度的大小及其变化有很大的关系，只有在高温又是高湿的条件下，金属最易生锈。然而高温不是高湿的情况，金属是不易生锈的。温度和相对湿度同时对金属腐蚀的影响可用下式表示：A=（H-65）×1.054T/10

A-锈蚀率（比较用数据）;H-空气中的相对湿度（%）;T-表示温度（℃）。

当相对湿度为65%时，A= 0;当相对湿度低于65%时，无论温度变化多大，从上式看都不会引起腐蚀;只有在相对湿度大于65% ，金属有腐蚀的情况下，温度每升高10℃，锈蚀率提高一倍。温度更大的影响表现在有较大的变化时，引起金属表面的凝露，如昼夜温差大，或气温的突然下降，冬季产品由暖室搬到室外，都将引起金属表面产生凝露现象，特别是周期地产生凝露，腐蚀最为严重。

1.2 润滑脂失效

由于该罐灌顶轴承在罐内，当罐内液面超过或接近标定液位时，距离罐顶轴承最小距离为10mm，操作不当就会产生冒灌现象，水蒸气及物料进入润滑脂后，导致润滑脂变质，润滑脂变质后，粘度会改变，油膜破穿，润滑脂的分隔功能和附着特性便会消失，这样产生的后果，造成钢球与内外滚道直接触碰，旋转时发生磨损，从而引起噪声增大，进一步造成軸承失效。

2 改进措施

2.1 主轴改造

将主轴加长300mm，使罐内水蒸气和物料与轴承彻底隔离，从而解决轴承失效问题。以轴为研究对象，研究轴的弯曲变形，实际上是研究轴弯曲时截面的位移。它的横截面的位移有两种，一是轴在变形时，其各个横截面都发生了绕各自中性轴的转动，转过的角度θ称为截面的转角。由于不同的截面有不同的转角，因而才使轴由直变弯。二是轴在变形时，它的各个横截面的形心出现了不同程度的位移，由于轴的变形很小，所以截面形心的位移可用该点的横向位移来代替，这就是轴产生的挠度。挠度产生的直接影响是：①轴承载荷加大，致使损坏;②轴在弯曲变形时，出现运行跳动，造成轴承破坏，甚至是对轮、减速机破坏;③轴弯曲磨损机体外壳，使得外壳寿命过程缩短。根据搅拌轴的形式，建立绕曲线方程：

y=-qx/24EI（l3-2lx2+x3）

解得轴的最大挠度：

ymax=5ql4/384EI，θA=ql3/24EI，θB=ql3/24EI。

改造前：

l=3.4 ymax=5q（3.4）4/384EI

θA=q（3.4）3/24EI，θB=q（3.4）3/24EI。

改造后：

l=3.7ymax1=5q（3.7）4/384EI。

所以：

ymax=ymax1= 5q（3.7）4/384EI

θA=q（3.7）3/24EI，θB=q（3.7）3/24EI。

由此得出，改造后的挠度大约是改前后的1.4倍，转角大约是改造前的1.3倍，变化不大，对设备正常运转影响很小。