聚酯吉玛圆盘反应器轴封处轴与轴套运行不同步的原因分析及应对措施.pdf
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1、第36 卷第4 期2023-07doi:10.3969/j.issn.1008-8261.2023.04.016聚酯工业Polyester Industry聚酯吉玛圆盘反应器轴封处轴与轴套运行不同步的原因分析及应对措施Vol.36 No.4July.2023成浩宇(仪征化纤有限责任公司,江苏扬州2 119 0 0)摘要:文章针对仪征化纤公司购买的圆盘反应器在日常运行中出现轴和轴套不能同步转动、轴封处漏气等一系列影响生产的问题进行探讨,分析了该类问题出现的具体原因,提出了通过调整工艺参数和设计一套专用夹具解决此类问题的方案以及专用夹具在日常使用和维保中的注意事项。通过优化工艺控制、安装防转动夹具
2、的方式解决了轴套转动问题,有效保障了生产的稳定运行,创造了一定的经济和社会效益。关键词:聚酯圆盘反应器;轴封中图分类号:TQ050文献标识码:A文章编号:10 0 8-8 2 6 1(2 0 2 3)0 4-0 0 51-0 40前言仪征化纤有限责任公司现有八套吉码公司设计的聚酯生产线,采用典型的五釜工艺流程,通过两段13酯化、两段预缩、一段终缩聚获得聚酯熔体供直接纺丝或切粒机造粒。其中缩聚反应主要在圆盘反应器中进行。由于缩聚反应时对于真空度有着很高的要求,因此轴封的密封性能对于整个圆盘反应器至关重要。目前圆盘反应器在运行中经常出现轴和轴套不能同步转动、主轴沿着轴线方向窜动等现象,导致轴封处空
3、气吸人,极大地影响了生产的稳定运行。因此,本文对仪征化纤有限责任公司反应器轴封处轴与轴套运行不同步的原因进行分析,并对应对措施进行探讨。1圆盘反应器轴封组成圆盘反应器固定端轴封图如图1所示,滑动端轴封图如图2 所示。圆盘反应器轴封由轴套(4),分配环(8),双支撑(9),单支撑(10),四氟环(11),隔环(13),油封(14),0 型圈(16),轴承(17),垫片(2 0),圆螺母(2 2)等组成。其中轴套和轴之间的密封是通过垫片(2 0)和轴头0 型圈(16)两道密封实现。轴封安装时轴套压紧垫片(2 0),轴套的端面上有2 只M8的轴向销钉与隔环(13)相连,同时轴上安装有一只M12的径向
4、销钉与隔环(13)相连接。用两个圆螺母(2 2)压紧隔环(13),同时隔环压紧0型圈(16),从而保障了反应器内部的真空。收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 6。作者简介:成浩宇(19 9 6-),男,江苏仪征人,本科,助理工程师,研究方向为聚酯设备管理。20/119/8/1014/图1圆盘反应器固定端轴封图Fig.1Fixed end shaft seal diagram of disk reactor图2 圆盘反应器滑动端轴封图Fig.2 Diagram of the shaft seal at the sliding endof the disk reactor2圆盘反应器主轴的固定端
5、与活动端设计圆盘反应器主轴以固定在端盖上的轴承支撑,为了适应筒体与轴受热情况的不同,在加热时,筒体的温度高于轴的温度,在冷却时,筒体温度下降但轴还未冷却下来,因此轴承的设置必须适应这种变化,在物料进口侧为固定轴承,在轴温度发生变化时此点不发生位移,而在另一端为活动轴承,允许轴在此1716/2252处伸长或缩入。3圆盘反应器轴与轴套间漏气的现象吉玛装置的圆盘反应器在使用中多次出现反应器主轴向活动端位移窜动的现象,同时还伴随着密封垫片(2 0)失效、轴封处0 型圈(16)被撕扯破坏的情况,导致外界空气通过轴和轴套之间的间隙进入反应器内部,造成反应器真空波动,使产品关键控制指标黏度受到影响偏离控制范
6、围。检查发现产生这种情况时往往都伴随着M12的径向销钉或M8的轴向销钉的剪断。以M12径向销钉剪断为例,轴和轴套间的配合为H7/f7的小间隙配合。反应器主轴为了带动轴套旋转主要是依靠轴和轴套之间配合的摩擦力以及M12的径向销钉,使得轴套和轴同步转动。当轴套受到的阻力过大无法和轴保持同步时,就会剪断M12的径向销钉,当M12的径向销钉被剪断时,原本压紧轴套的圆螺母本应是锁在轴上和轴一起转动,但由于轴套和轴无法保持同步,轴套与主轴产生了相对转动,转动的轴套又旋松了两只圆螺母。同时由于轴套和轴无法同步运转,0 型圈(16)会受到轴套的撕扯,容易导致O型圈受损。这种异常情况如果出现在轴承固定端,轴承固
7、定主轴的作用失效。设备安装时,圆盘反应器主轴中心线与水平线存在0.33的倾斜,轴承固定端比活动端高出约30 mm,一旦固定端失去轴向固定作用,主轴就会向活动端窜动,使得密封垫片(2 0)失效,导致反应器内部吸人空气。4原因分析轴套和轴无法同步运行的原因包括:(1)圆盘反应器生产的负荷较高,轴承承受了更大的载荷,产生了较大的摩擦阻力。轴承转动时的总阻力是由部件之间的滚动和滑动摩擦构成,包括滚动体和滚道之间的接触、滚动体和保持架之间的接触以及滚动体和引导面之间的接触。摩擦的大小又取决于载荷、轴承类型和尺寸、转速、润滑剂的特性和用量等。滚动轴承摩擦力矩:M=M,+M,+Mseal+Marg式中:M为
8、总摩擦力矩;M为滚动摩擦力矩;M,为滑动摩擦力矩;Msea为密封件的摩擦力矩;Marag为油浴润滑中拖拽损失、搅动和飞溅等导致的摩擦力矩。滚动摩擦力矩和滑动摩擦力矩的大小均与载荷密切相关。圆盘反应器在设计之初单台圆盘反应器聚酯工业的生产负荷在10 0 T/D,经过30%增容后目前圆盘反应器的生产负荷在150 T/D,增加的生产负荷使得轴承承受了更大的载荷,产生了较大的摩擦阻力。(2)圆盘反应器历经多次检修,轴封拆卸有时会遇到轴套和主轴咬死的情况,这种情况下不得不通过破坏轴套将轴套取出,此种检修方法使得主轴的配合面上存在毛刺,金属瘤。为了使新轴套能重新装在主轴上,不得不对主轴表面进行打磨。轴和轴
9、套原先的小间隙配合关系已不复存在,主轴与轴套间的配合摩擦力减小,已不能分担更多径向销钉抗剪力矩。图3为A线拆除轴套留下的金属瘤照片。图3A线拆除轴套留下的金属瘤照片Fig.3Photo of metal tumor left by removing theshaft sleeve of line A(3圆螺母的锁紧力不够,圆螺母在多次安装与拆卸过程中出现不同程度的磨损,锁紧力下降。5应对措施5.1安装轴套防转动夹具解决轴与轴套相对转动轴和轴套的相对转动主要是由于反应器生产负载加大导致轴承运行阻力增大,经多次检修后轴和轴套间配合松腾造成。为了使轴套和轴能同步运行,故障产生后经多次尝试,如使用圆钢
10、将轴套和圆螺母焊接在一起,将M12的径向销钉加粗到M16等均未能起到很好的效果。因此,为了解决轴套和主轴不同步的问题并减少对主轴的伤害,特别设计了一套夹具。圆盘反应器夹具设计如图4 和图5所示。夹具主要由轴端螺栓1,轴端圆板2,过渡圈3,哈夫夹具4,腰子型销钉5和哈夫上的腰子孔6 组成。在安装夹具前,需要在轴套(4)端部外圆上开一个36 mm12mm16mm腰形孔。安装时将哈夫上的腰子(1)孔6 与轴套(4)上的腰形孔对齐,将腰形销钉5穿连,并将腰形销钉5和哈夫夹具4 点焊到一起。轴端圆板2 先用轴头螺栓1固定在轴端并将两者点焊到一起,形成轴端组件,再将过渡圈(3),哈夫夹具(4)和轴端组件点
11、焊成为一个整体。这样这套夹具就可以起到类似键的作用。由于轴头螺栓1是右旋螺纹,在北端看轴的转动方向为逆时针旋转,此时轴第36 卷第4 期成浩宇:聚酯吉玛圆盘反应器轴封处轴与轴套运行不同步的原因分析及应对措施套有顺时针滑动的趋势就会带着夹具锁紧。反应器轴承固定端(南端)由于需要安装减速箱且无法利用轴头冷却接管螺纹,夹具在结构上与轴承活动端(北端)略有不同。南端夹具的构成由腰子型销钉A,大哈夫夹具B,过渡圆板C,凹面紧定螺栓D及小哈夫夹具E。相比北端夹具,南端夹具多了一套小哈夫夹具,小哈夫夹具与大哈夫夹具通过两片过渡扇形片点焊在一起。小哈夫夹具安装在减速机与轴头圆螺母之间的主轴上,并通过6 只M1
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