斗轮堆取料机回转轴承更换施工工艺

胡培森 欧荣年

国投中煤同煤京唐港口有限公司

1 引言

斗轮堆取料机是港口、电厂等散料堆场的关键工艺设备，在生产中发挥着重要作用，一旦发生故障不能作业，整个装卸流程就会断开，给使用单位带来经济损失。臂架式斗轮堆取料机由行走机构、回转机构、斗轮机构、俯仰机构等组成，可实现堆料和取料功能[1]。堆取料机回转机构由回转支撑、回转驱动装置、润滑装置和安全控制装置等组成，主要功能是支撑其上部件的重量和载荷，并在驱动装置带动下实现上部结构的左右回转运动[2]。

某公司2-2号臂架式斗轮堆取料机采用回转大轴承支撑结构，轴承安装在回转体和回转平台之间，回转体可以通过回转轴承做±110°回转。该回转轴承是三排圆柱滚子组合转盘轴承，2011年生产，轴承代号为130.50.5000.03K，直径5 290 mm，高度268 mm，重7.8 t，采用双线集中润滑方式(见图1)。自2012年投产以来，该堆取料机担负着堆取作业任务，已连续运行9年，期间一直按计划对回转大轴承进行润滑保养，未进行过检修，在后期使用中，悬臂回转角度在-45°～-20°时出现轴承异响，回转卡顿现象。检查回转驱动装置正常，判断轴承损坏，需更换回转大轴承。

图1 回转轴承

2 施工方法选择

该轴承更换采用回转体整体顶升方式进行。

堆取料机回转体是回转平台以上除尾车外所有机构的统称，包括悬臂、斗轮、配重等，总重796 t，高21 m，堆取料机悬臂臂长50 m，配重臂长30 m。回转体重量大、结构复杂，不能采用解体拆除再回装的方法，在综合考虑了安全和施工难度等问题后，决定采用回转体整体顶升加滑移更换轴承的方法[3]。

根据图纸及现场测量数据，如果不拆除齿圈，所需顶升高度为120 mm，如拆除齿圈，所需顶升高度为60 mm，为降低倾覆风险，选取拆除齿圈方案。

根据堆取料机设计计算书，回转平台以上重量795.469 t，大臂仰起最高角度时重心位置在大臂方向距回转中心8.5 mm处，即俯仰角度最高时，大机重心与回转中心偏差最小，倾覆风险最小，所以在大臂最高角度时进行顶升作业。

3 准备工作

3.1 人员及工属具准备

人员需配置2名起重工负责设备的吊装，2名电焊工负责支撑结构的拆除与焊接，2名电工负责临时用电，2名钳工负责设备的拆除、检查、安装，6名普工配合技术工种完成相应工作。对维修人员进行现场岗位技术培训，加强质量意识教育，组织学习有关规范、标准、规程，进行安全交底。

工属具方面，准备500 t千斤顶3台，300 t千斤顶2台，用于回转体顶升；55 t吊车1台、25 t吊车1台，用于吊装大轴承、工具、备件；磁力钻1台，用于拆除齿圈螺栓；1 t和5 t倒链各6条，用于牵引轴承；电焊机2台，用于支撑装置安装及割除；2 m长割枪2把，用于割除回转大轴承外圈螺栓；1 000～2 500 Nm力矩扳手2把，用于紧固轴承螺栓；另外准备扳手、锤击扳手、大锤、撬棍、垫铁、千斤顶护板、镀锌管等。

3.2 施工工艺流程

回转大轴承更换工艺流程为：确认千斤顶顶升点→准备顶升回转体、拆装轴承所用的备品备件→拆除尾车漏斗→拆除回转驱动装置→拆除回转齿圈→搭建维修平台→拆除回转轴承护罩、螺栓、润滑管路→顶升回转体→回转轴承滑移更换→回转轴承安装找正→回转体整体回落→紧固回转轴承螺栓→恢复回转齿圈→安装回转驱动装置→润滑管路及其他各部件恢复→恢复漏斗→试车竣工验收。其中顶升回转体、回转轴承滑移更换是关键步骤。

4 关键施工技术

4.1 顶升回转体

4.1.1 确定顶升点

利用3台500 t 、2台300 t液压千斤顶将堆取料机回转平台上方回转体顶升，使回转平台与回转轴承分离，继而拆装回转轴承。根据图纸和实际情况，确定5个顶升点(见图2)，A、B、C3个顶升点使用500 t千斤顶，D、E两点使用300 t千斤顶。回转轴承从B、C之间进出。

图2 顶升点示意图

4.1.2 试顶

将人员分为5组，每组2人，各负责操作一个千斤顶，顶升过程中有专人统一指挥，确保5个千斤顶顶升高度一致。预顶升2 mm，顶升完成后观察30 min，检查5个千斤顶工作状态、顶升点附近钢结构、顶升点处焊缝、千斤顶上的垫片等处有无变形、开焊情况。

4.1.3 顶升

试顶完成后，开始正式顶升。每组顶升人员必须在总指挥的命令下工作，确保5个顶升点均匀顶升，观察并测量千斤顶起升高度，每轮次顶升2～5 mm，同时将防护板放在千斤顶柱塞周围，形成刚性支撑，保证千斤顶在卸压或顶不起来的情况下不会造成回转上部的侧翻，并根据顶升高度调整防护板组合。最终顶升62 mm，放置好垫块、千斤顶防护板，然后千斤顶缩回2 mm，使防护板、垫块压实。顶升完成后安排专人每隔3 h测量顶升高度，观察千斤顶及钢结构有无变化，并做好详细记录。

4.2 回转轴承滑移更换

4.2.1 拆除旧轴承

在轴承上方钢结构上挂3排倒链，每排2个，用于轴承进出。可加工吊装轴承用的工装，该工装的一端可以穿入轴承内圈螺栓孔，另一端用倒链挂住，可以将轴承吊出轴承槽，轴承下方平面上放置镀锌钢管，起到导向作用，用倒链逐渐将轴承拉出，最后用25 t吊车大小钩配合吊出。

4.2.2 安装新轴承

首先将轴承槽清理干净，给新轴承加油。将轴承吊至环形钢结构下方，内侧用2条倒链拉拽，逐渐使轴承向轴承槽移动，快进入轴承槽时需注意S软带对位。软带是轴承热处理过程中形成的不可避免的软区，软带位置需放在非主要承载的区域，内圈和外圈的S软带应避免重合。先将外圈S软带对准大机回转零度时尾车方向，即与地面皮带中心线对齐，待轴承进入既定位置后旋转内圈，使内圈S软带和悬臂成90°夹角。

4.2.3 轴承螺栓紧固

用倒链挂住轴承，离轴承槽水平面约10 mm距离，调整位置以便穿螺栓。轴承外圈有78颗M36×335螺栓联接，内圈78颗M36×400螺栓联接。将外圈螺栓孔对位后插入螺栓，拧上螺母，内圈螺栓的前后左右方向各预穿1条螺栓，待回转体下降到原位后将剩余螺栓插入并拧上螺母。螺母安装遵循由里向外、交叉对称的顺序，首先用普通敲击扳手将全部螺栓初步拧紧，然后用扭力扳手拧紧至1 050 Nm(50%规定扭矩值)，然后再按顺序拧紧至1 500 Nm，待恢复回转动作后再将螺母拧紧至2 100 Nm，运行2周后对螺栓扭矩值进行检查。

5 安全风险控制

5.1 风险分析

本次维修涉及如下风险:设备倾覆、受限空间作业、动火作业、高空作业、起重作业等，有可能造成机械伤害、人员伤害、火灾事故、起重伤害等，大机倾覆风险是本次维修防控重点。维修期间将总重796 t、高21 m的回转体顶升60 mm，维修难度大、风险高，如遇到大风等恶劣天气，有可能造成设备倾覆。

5.2 风险控制

关注天气预报，选择风小天晴的天气顶升，同时做好应对恶劣天气的准备。

为消除倾覆风险，保障设备安全，将所有可移动、可转动部位全部固定，包括大机锚固、行走夹轨器夹紧轨道、回转体左右两侧用倒链与回转平台拉紧、俯仰液压缸锁止。

为防止大机误动作造成人员及设备伤害，将大机所有动力电源断开，包括行走驱动、回转驱动、悬皮驱动、俯仰驱动、斗轮驱动电源等，并进行挂牌闭锁。

顶升回转体过程中有专人统一指挥，放置千斤顶防护板，做好监护。顶升过程中，观察千斤顶工作状态、顶升点附近钢结构变形情况、顶升点加强板及焊缝、千斤顶保护板及垫片等，如发现异常、异响，立即停止顶升工作。

做好安全交底及现场检查工作，每日召集当日维修人员召开安全交底会，强调安全注意事项及风险防控措施，会议内容记录存档。

6 结语

堆取料机回转大轴承检修更换项目在计划工期内安全、高质、高效完成，证明了本方案切实可行，安全准备工作扎实可靠，管控措施落实到位。此次回转大轴承更换方案，为行业内类似维修提供了宝贵经验。