LIGHTNIN 搅拌器安装技术及应用

焦鹏伟，靳裕承

（中国石油兰州石化公司，甘肃兰州 730060）

0 引言

兰州石化公司3.5 万吨/年特种丁腈橡胶装置项目，其动设备安装工程A600 单元和700 单元，共有美国LIGHTNIN 搅拌器22 台，该搅拌器结构独特，桨叶轴从减速机上部直接穿过，长径比较大，刚性较差，上下两轴承间距大，并且首层桨叶距离罐底较近，底轴承承载动载荷较大。因此，三足稳定式底轴承（以下简称底轴承）安装定位精度要求高。如果底轴承定位安装出现偏差，则会引起底轴承与上轴承的同轴度出现安装偏差，会造成运行过程底轴瓦磨损过快、搅拌器运行振动大等不良后果，严重的甚至可能出现搅拌器浆叶轴断裂等事故。对以上特点、难点进行分析研究、采取有效措施，针对性地制定解决方案，设计制作底轴承安装专用工装，从根本上解决底轴承安装的技术问题。

1 美国LIGHTNIN 搅拌器简介

LIGHTNIN 搅拌器主要由电机、减速机、联轴器、填料密封、桨叶轴、搅拌桨叶、轮毂、底轴承、调整垫板等组成，其中桨叶轴、搅拌桨叶、轮毂、底轴承、垫块等部件均进行抛光处理，表面光洁度较高。

LIGHTNIN 搅拌器有如下特点：

（1）具有独特机械设计和机构紧凑的优点，适用面广，操作方便，其桨叶轴从上部直接穿过减速机并固定。检查更换底轴承、轴弯曲检查、更换轴等工作不需要拆除电机、减速机等设备，特别是轴封的维修和更换无需把搅拌器从罐上移开，30 min即可更换轴封，无需抽出轴，只需松开螺栓，从而使检修时间缩短。

（2）桨叶轴长度大、轴径细，长径比较大，刚性较差。

（3）底部轴承底座采用三足支撑式结构稳定，轴瓦材料为四氟（即四氟乙烯），具有使用周期长等优点。

（4）搅拌器安装精度要求高，垂直度、水平度要求小于0.25°，轴端径跳动小于0.5 mm/m。

（5）桨叶安装高度在0～600 mm 内不同位置固定，适用不同的介质工况。

2 搅拌器的安装

2.1 搅拌器基础验收

（1）对胶浆混合罐搅拌器基础进行验收，特别是预埋螺栓的位置、标高、露出长度、间距和垂直度进行测量记录，验收标准符合GB/T 50231—2009《机械设备安装工程施工及验收通用规范》。然后进行搅拌器底座安装前的放线，偏差≤2 mm。

（2）待基础验收完毕后，为降低安装施工成本，经过认真分析认为可采用双螺母锁紧调的整方法，而不是传统的垫铁找平。该方法节约120 mm×60 mm 规格的安装垫铁500 组左右（一平两斜为一组）。并使用鉴定合格的水准仪将预埋地脚螺栓锁紧调节螺母调整在同一安装标高（偏差≤2 mm），进行下一步施工工序减速器就位工作。该施工方法得到业主、监理和工程部的一致认可。

2.2 减速器就位

将胶浆混合罐减速器依次用25 t 吊车就位，通过锁紧调节螺母调整调标高、找平减速器安装底座，待纵、横水平度达到0.10/1000 mm 以内后（不大于0.25°），均匀对称紧固地脚螺栓。

2.3 搅拌器桨叶轴安装

（1）将桨叶轴缓慢下放进低速齿轮座上的定位肩内，并使联轴器上的安装孔与齿轮座上的螺孔对正，把4 mm 厚的垫片放置在止推板下方，用提升螺栓将桨叶轴头高出低速联轴器上端1～1.5 mm（作为减速机轴找垂直的基准）。然后使用钳工水平（精度0.02 mm/m）测量调整水平，因为该型搅拌器轴较长，垂直度测量需增加搭设脚手架工作量，因此为减少不必要的施工量，用轴端测量水平来代替垂直度的测量，待减速器调整完成后，松开低速联轴器紧固螺栓，将桨叶轴放置在齿轮座的定位肩内，在螺钉上涂上防咬合剂，然后按照扭矩要求拧紧螺栓。

（2）测量搅拌桨叶轴的下端径向跳动，架设划针测量数值小于0.5/1000 为合格，然后再用百分表检查填料密封处的轴密封径向跳动不大于0.20 mm 为合格。若检查下端径向跳动大于0.5/1000 或轴密封径向跳动大于0.20 mm，则说明轴存在弯曲，需厂家解决处理。

2.4 搅拌桨叶安装

（1）桨叶安装从上往下安装，当轴上安装桨叶时，将三片叶片（凸面向上）各自放在轮毂耳的下面。叶片附有稳定片，将稳定片放在叶片下面一起用螺钉、螺母安装好。防松垫圈，则应将其垫在螺母之下。在安装叶片时需要特别注意，把每片叶片的根端紧靠在轮毂耳下的凸出定位块上，并在拧紧螺钉、螺母时确保没有易位。正确的叶片定位对搅拌效果有重大影响，因此必须按照桨叶图纸和指导说明安装，确认桨叶方向与轴的旋转方向相符合。

（2）叶片能牢固地安装在轮毂上而不松动，主要靠拧紧紧固件时能按扭矩拧紧，否则叶轮运转时受到变幅很大的流体不稳定的反作用力，进而造成叶片松动脱落、影响正常生产进行。

2.5 底轴承安装技术

2.5.1 结构特点

LINGTNIN 搅拌器底轴承为外套内销式，这种结构既可以防止介质中的颗粒进入轴套，也便于检修同时支撑稳定。传统搅拌器底轴承为外销内孔。

2.5.2 安装技术难点

经对LIGHTNIN 搅拌器底轴承结构特点和特性进行认真分析，认为其结构特点决定了其底轴承与上轴承的安装同轴度较传统搅拌器要求更高、难度更大，特别是底轴承很难实现精确定位，即如何确保底轴承与上部轴承的同轴度要求。经过认真研究分析后认为，以浆叶轴为基准来找正底轴承可以保证底轴承与上轴承的同轴度，就可确保安装质量要求。同时认为，有两种方法可以实现，分别为测量法和工装法。

（1）测量法。测量法安装即桨叶轴处于自然垂直状态下，通过0°、90°、180°、270°四个位置分别测量轴套外边缘与轴销的距离来定位底轴承，但是发现底轴承的四氟套为热装，并且由定位销固定，现场根本无法拆卸。咨询厂家也不允许对轴承四氟套进行拆卸，但不拆卸四氟套就无法使用测量法。

（2）工装法。设计制作工装并采用相应的施工工艺，保证搅拌器上下轴承安装同轴，满足LIGHTNIN 厂家安装技术要求。

2.5.3 解决底轴承安装技术问题的思路

该LIGHTNIN 搅拌器结构特点，决定了其底轴承与上轴承的安装同轴度较传统搅拌器要求更高、定位更难。安装底轴承必须克服传统施工经验，需设计制作工装找同轴，这套工装能够实现轴承座依靠自重沿搅拌轴向下自由滑落，且不产生任何水平径向力，从而保证底轴承座的与上轴承的同轴。

2.5.4 底轴承安装工装的设计制作

根据研究出的解决方法，首先对轴端的相关尺寸进行了测量，然后通过认真的研究分析设计出了一套工装（图1）。设计制作底轴承的安装工装，为突显提质增效，特委托机加工半圆抱箍规格Φ64 mm、Φ75 mm、Φ90 mm 三种，其他零件均使用废旧的螺栓和钢板制作，这样就节省了机械加工费用和材料费用，大幅降低套工装的制作成本。

图1 底轴承工装总图

2.5.5 底轴承安装实施方法

（1）检查桨叶轴端径向跳动合格。

（2）组装好底轴承垫板等部件。

（3）将底轴承部件插入桨叶轴端轴套内。在插入时在轴瓦间隙处（原径向间隙0.38 mm）四氟衬套上加0.10 mm 厚的一圈不锈钢皮，以缩小轴承衬套与轴套的径向间隙，减小同轴度偏差。将底轴承固定在底轴承三角支架上，均匀地紧固3 条M12 螺栓。

（4）工装安装：①在安装工装半圆抱箍内衬垫3 mm 厚的橡胶皮一圈，保护桨叶轴与半圆抱箍接触面，并固定在轴端相应位置，均匀紧固半圆抱箍连接螺栓；②因轴销内孔为20 mm，故需要放置一块垫板，确保球面调整螺栓与底轴承为点接触，然后调整螺栓使轴承座缓慢上滑，直到三足支撑稳定轴承座的3 条支腿悬空，高于胶浆池底预埋的安装垫板约5 mm。

（5）待工装安装完毕后，在联轴器处缓慢均匀盘动输出轴使桨叶轴转动2～3 圈。

（6）在桨叶轴端的水平0°和90°方向各架设一副百分表，并将数值调零，单手逆时针旋动调节螺母，使底轴承座缓慢下降并观察百分表指针摆动，当轴承座的某一条支腿碰触到池子底面上的安装垫板时停止旋动调节螺母。

（7）点焊。将第一条支腿垫板与池子底面预埋钢板接触点进行点焊定位。

（8）另两条支腿用不锈钢垫片垫实，加垫片时在底轴承座上表面放置钳工水平仪观察水平确保水平在0.06 mm/m 以内，然后点焊定位，百分表数值变化小于0.10 mm。

（9）对3 条支腿进行焊接，采取分段对称间断焊接措施，防止产生焊接变形。焊接过程中利用百分表全程监测焊接变形。

（10）3 条支腿焊接完成后，使用钳工水平仪复测底轴承座上表面水平。

（11）拆除工装，取掉搭设的百分表和轴套中的不锈钢皮，进行盘车检查，发现转动灵活、盘车阻力小且无卡涩现象。

（12）工装改制。待Φ64 mm 的搅拌器全部安装完毕后，将Φ64 mm 的半圆抱箍更换为Φ75 mm，并将原工装上横杆切断焊接即可，依次微动改制工装即可满足LIGHTNIN 搅拌器安装需求。

3 安装质量检查

在施工过程中已全程监测底轴承的水平和桨叶轴的变化情况，满足技术文件要求，确保了施工质量。最后手盘动匀速均匀转动减速机的输入轴，减速机轴转动灵活、盘车阻力小、无摩擦死点，说明安装效果良好。

4 结束语

本文探讨了LIGHTNIN 搅拌器的安装技术，着重解决底轴承的安装技术难点，设计制作底轴承安装工装并制定了相应的安装工艺。经过实践检验证明，该工装和相应的工艺措施能够实现底轴承精确安装定位，确保LIGHTNIN 搅拌器的安装质量，可以推广至此类的搅拌设备安装施工项目。此外还以国家相应的标准规范作为施工依据，针对不同的施工单元、不同的施工条件加以融会贯通，切实达到其使用要求，从而提高施工效率，保证施工质量、试车安全性以及装置安全稳定、长周期运行。本次安装过程得到业主、监理和厂家代表的一致认可。