滌綸短絲緊張熱定型機輥軸裝配技術及維護保養(yǎng)

孫 健

(中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

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滌綸短絲緊張熱定型機輥軸裝配技術及維護保養(yǎng)

孫 健

(中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

介紹了滌綸短絲緊張熱定型機輥軸和軸上附件及其裝配技術和方法；針對緊張熱定型機前軸承內(nèi)圈開裂故障原因進行了實例分析，確定了滾動軸承游隙有效值的計算方法，軸承游隙值的測定需將軸承內(nèi)外圈溫度差納入測定標準中；提出了緊張熱定型機傳動機構的日常維護和保養(yǎng)措施；適當增大前軸承的軸承游隙值為0.40～0.43 mm，軸承故障率降低，確保緊張熱定型機長周期、滿負荷運轉(zhuǎn)。

聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維 緊張熱定型機 軸承游隙 輥軸 裝配 維護保養(yǎng)

天津石化200 kt/a聚酯短絲裝置自2000年開車以來，后加工裝置中的2臺緊張熱定型機發(fā)生多起齒輪軸前軸承內(nèi)圈開裂故障，經(jīng)歷過數(shù)次大修。由于緊張齒輪軸裝配精度高、結構復雜，在檢修過程中所涉及到的技術要點很多，為保證裝配精度及檢修質(zhì)量，在經(jīng)歷多次檢修后相關人員總結了一套關于拆卸、裝配緊張齒輪軸的經(jīng)驗及技術標準，并對緊張熱定型機前軸承內(nèi)圈開裂的故障原因進行實例分析，通過輥軸拆卸、裝配技術及前軸承游隙確定方法來確保齒輪軸上機后滿負荷穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，避免因檢修技術問題造成的突發(fā)設備故障。

1 緊張熱定型機簡介

緊張熱定型機是Neumag公司制造的滌綸短纖維后加工生產(chǎn)裝置中完成第三次拉伸和加熱定型工序的重要設備，其主要作用是與第二拉伸機共同完成對絲束的第三次拉伸，并對絲束進行干燥和緊張熱定型。

整臺設備由19個輥軸組成，分為4個工作區(qū)，每個工作區(qū)分別由5/6/4/4個輥軸組成。各輥軸內(nèi)通入中壓蒸汽，其中Ⅰ，Ⅱ區(qū)通入1.6 MPa蒸汽，Ⅲ，Ⅳ區(qū)通入2.2 MPa蒸汽，以滿足絲束的干燥和熱定型。4個工作區(qū)域各有獨立的驅(qū)動電機、減速機、齒輪箱以及蒸汽加熱系統(tǒng)，同時共享潤滑油站。每個工作區(qū)域分別通過由變頻器控制的電機驅(qū)動，經(jīng)齒輪箱內(nèi)齒輪傳動到每個輥筒，齒輪箱由專門的潤滑油循環(huán)系統(tǒng)進行潤滑，潤滑方式采用油嘴噴淋強制潤滑。齒輪箱包含齒輪軸、過橋齒輪軸、驅(qū)動齒輪軸、傳動齒輪、軸承以及潤滑油管線等[1]。

2 緊張熱定型機輥軸及附件簡介

輥軸即輥筒與齒輪軸的組合，輥筒內(nèi)部結構簡單，輥筒壁由厚變薄，以保證輥筒表面溫度均勻，輥筒內(nèi)部焊有浮板，浮板上連接有固定法蘭套、石墨套、虹吸管、回水管等組件。輥筒內(nèi)部的中壓蒸汽冷凝水通過上述部件完成虹吸原理，最終由回水管排出。齒輪軸上附件較多(如圖1所示)，配合精度也較高，實際裝配過程中需要預制專用工裝進行拆卸和裝配。

圖1 緊張熱定型機輥軸裝配示意

3 輥軸拆卸方法

當輥軸及輥軸零附件出現(xiàn)故障(如齒輪軸斷裂、軸承內(nèi)、外圈開裂，點蝕，退卸套磨損，齒輪掉齒等)，需要拆卸輥軸。拆卸輥軸步驟為：(1)關閉蒸汽，打開齒輪箱上蓋、側(cè)蓋降溫，同時用濾油機抽凈齒輪箱內(nèi)的潤滑油；(2)拆卸輥軸進汽頭組件、后蓋、后迷宮以及后擋油牌等組件，打開輥筒前蓋，排凈輥筒內(nèi)的冷凝積水；(3)拆卸輥筒護罩；(4)脫開前迷宮與齒輪箱的連接螺栓；(5)脫開齒輪與齒輪套的連接螺栓，同時固定懸掛(定位銷)；(6)通過軸后端油孔，利用液壓頂向后軸承油線內(nèi)注油，緩慢加壓；(7)固定懸掛，放置好拆卸的后軸承，以便快速回裝；(8)使用膠皮和手拉葫蘆將輥筒與10 t的叉車叉子綁定；(9)輥筒一端使用叉車向外拔輥軸，同時使用液壓頂在進汽頭一端向外頂，前后配合，注意觀察前軸承座、齒輪孔以及后軸承的同心，直至輥軸被拔出。

4 軸上附件裝配技術與方法

軸上附件裝配是指在裸軸的情況下，在軸上由里向外裝配附件，按照以下步驟操作：(1)裝配輥筒，在裝配輥筒之前，應保證輥筒上已配有套管，將輥軸與輥筒30條雙頭螺栓緊固到位；(2)安裝前迷宮，需要注意的是，前迷宮凹槽處必須添加盤根，以保證良好的密封性能，并保證前迷宮安裝在輥軸的根部，通軸過程，注意防止發(fā)生相對磨損；(3)安裝前擋油盤，保證擋油盤密封處已添加密封，并進行通軸安裝，待擋油盤外坡口與前迷宮坡口吻合時，證明前擋油盤安裝到位；(4)依次裝入前軸承和退卸套，同時，使用塞尺，大致測量前軸承的游隙；(5)裝配大隔環(huán)，對大隔環(huán)內(nèi)孔稍微加熱的情況下，進入輥軸；(6)測定游隙值標準，使用專用液壓工具頂大隔環(huán)，同時退卸套向軸承內(nèi)孔進，在打壓的同時，精準測量退卸套外露部分尺寸和軸承的游隙值，一般以軸承的游隙值為標準；(7)在這兩個值達到標準的情況下，保持當時液壓工具的壓力，對退卸套保壓2 h以上，防止退卸套退出；(8)在軸上鍵槽內(nèi)裝鍵；(9)裝配齒輪套和小隔環(huán)，齒輪套必須要熱裝，避免因鍵與鍵槽、鍵與齒輪套端面受力不均而造成的鍵磨損，使配合精度大幅降低，上機運轉(zhuǎn)后，會出現(xiàn)齒輪軸振動異常等狀況；(10)安裝鎖母，對鎖母絲扣進行清理和打磨，防止金屬屑堵塞導致的配合精度降低；(11)輥軸裝配完畢，準備回裝箱體。

5 輥軸前軸承游隙有效值的確定及計算方法

緊張熱定型機齒輪軸突發(fā)故障主要由前軸承內(nèi)圈開裂導致，軸承游隙是其關鍵。發(fā)生內(nèi)圈開裂軸承的游隙值為0.30～0.33 mm,為安裝游隙，根據(jù)NSK公司提出的經(jīng)驗公式：

μ≈2α?tDe

(1)

式中：μ為游隙減少量；?t為軸承內(nèi)、外圈溫度差；α為軸承鋼的線膨脹系數(shù)；De為外圈滾道直徑。

以前所使用的游隙標準并未考慮到軸承內(nèi)、外圈溫度差，不是工作有效游隙。由于緊張熱定型機輥軸內(nèi)部通入2.2 MPa蒸汽，使輥筒表面溫度達到200 ℃以上，所以，軸承內(nèi)圈溫度在180 ℃以上，前軸承外圈由噴油嘴進行強制潤滑，潤滑油溫度70 ℃，軸承外圈溫度為100 ℃左右，可得出?t為80℃，當運行工況允許時，可用測溫儀進行測量， α為固定值12.5×10-6(1/℃)，De值根據(jù)軸承型號用軸承手冊中查出，其值為100 mm，將上述數(shù)據(jù)代入公式(1)得出：

μ≈12.5×10-6×80×100≈0.1 mm

(2)

有效游隙值為標準游隙值與μ之和，標準游隙值為0.30～0.33 mm，由此可得出有效游隙值為0.40～0.43 mm。由此對緊張熱定型機前軸承游隙值進行擴大調(diào)整，調(diào)整后各齒輪軸運轉(zhuǎn)良好。

6 緊張熱定型機傳動機構日常維護和保養(yǎng)

日常生產(chǎn)中，要做好緊張熱定型機傳動機構的保養(yǎng)和維護，以避免發(fā)生輥軸斷裂、軸承開裂等突發(fā)設備故障?？蓮囊韵聨追矫孢M行:(1)巡回檢查，包括測量4個區(qū)域的減速機振動值和溫度值，要求振動值不超過3.5 mm/s，溫度值不超過80 ℃，檢查齒輪箱及4臺減速機潤滑油油位情況，要求液位在最低刻度值以上；(2)潤滑管理，保證齒輪箱體內(nèi)各噴油嘴出油均勻暢通且噴油位置必須在齒輪嚙合處、軸承滾子上，潤滑油循環(huán)溫度必須控制在80℃以下，以保證潤滑油的各項性能指標；定期清理潤滑油換熱器及過濾器，保證清潔和暢通[2]；(3)軸承游隙值測定一定要準確，要根據(jù)實際運轉(zhuǎn)工況進行計算，要將軸承內(nèi)、外圈溫度差納入測定標準中，合適的運轉(zhuǎn)游隙可以延長軸承使用壽命，減少突發(fā)故障；(4)定期檢查，利用停車機會打開齒輪箱上蓋進行目視檢查，打開箱體上蓋后可以直觀看出各齒輪、軸承、軸的使用狀況，特別是軸承圈開裂、點蝕、齒輪磨損等情況可以第一時間發(fā)現(xiàn)，以便日后計劃檢修。

7 結語

a. 了解緊張熱定型機輥軸及附件的結構，熟知裝配順序及技巧，正確找出設備發(fā)生故障原因。

b. 確定并控制輥軸前軸承游隙的有效游隙值，合適的游隙有效值可以延長軸承使用壽命，減少故障。

c. 加強緊張熱定型機各傳動機構的維護和保養(yǎng)，通過系列管理措施全面提高緊張熱定型機運轉(zhuǎn)率，保證設備長周期，滿負荷連續(xù)運轉(zhuǎn)。

[1] 馬向前，緊張熱定型機輥筒結構及應用分析[J].紡織器材,2004,41(4):9-11.

Ma Xiangqian. The structure and application analysis of the tension hot setting roller[J]. Text Access, 2014,41(4):9-11.

[2] 何利.天津石化公司短絲裝置緊張熱定型機故障分析、處理與防止[J].化學工業(yè)，2010,28(8):35-37.

He Li.Fault analysis,settle and prevention of short fiber plant in Tianjin Petrochemical Company[J].Chem Ind,2010,28(8):35-37.

?國內(nèi)外動態(tài)?

高強高模碳纖維技術獲得新進展

寧波材料所特種纖維事業(yè)部在高強高模碳纖維國產(chǎn)化制備技術領域取得了重大突破，制備得到的高性能碳纖維拉伸強度為4.86 GPa、拉伸模量為541 GPa，在模量達到國外同類產(chǎn)品性能(540 GPa)的同時，拉伸強度遠優(yōu)于國外產(chǎn)品，從而打破了國外在該領域的壟斷并填補了國內(nèi)技術空白。

高強高模碳纖維又稱為石墨纖維，與傳統(tǒng)高強碳纖維相比，其含碳量高達99%以上，且具有更高的模量。此外，還具有熱膨脹系數(shù)低、導電性高、熱穩(wěn)定性好、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點，在宇宙飛行器及航空航天等領域作為關鍵材料得到應用。一直以來，高強高模碳纖維的核心制備技術被國外少數(shù)幾家公司壟斷。

寧波材料所特種纖維事業(yè)部研制的國產(chǎn)M55J級高強高模碳纖維雖然在主體性能上達到甚至超過了國外同類產(chǎn)品，但目前仍需要解決M55J級國產(chǎn)碳纖維的穩(wěn)定化生產(chǎn)及復合材料加工時纖維與基體匹配性等問題。

(通訊員 鄭寧來)

日本2016年3月份化纖生產(chǎn)與庫存概況(速報)

日本化纖協(xié)會2016年4月25日《新聞稿》，發(fā)表了日本2016年3月份的化學纖維生產(chǎn)與庫存概況(速報)。生產(chǎn)動向：化學纖維生產(chǎn)量為80.615 kt，比2015年同月下降2.4%。其中，合成纖維生產(chǎn)量為66.347 kt，比2015年同月下降1.8%。從主要品種看，錦綸長絲比2015年同月下降1.9%，為7.578 kt；腈綸短纖維比2015年同月增長1.8%，為11.798 kt；滌綸長絲比2015年同月下降10.0%，為9.962 kt；滌綸短纖維比2015年同月下降9.7%，為10.757 kt。

庫存動向：化學纖維庫存為88.714 kt，比2月份下降4.0%，比2015年同月下降1.9%。其中，合成纖維庫存為73.264 kt，比2月份下降4.8%，比2015年同月增長2.0%。

從主要品種看，錦綸長絲為10.996 kt，比2月份下降1.2%；腈綸短纖維8.875 kt，比2月份下降17.7%；滌綸長絲為10.671 kt，比2月份下降9.0%；滌綸短纖維為19.653 kt，比2月份下降2.1%。

(通訊員 王德誠)

Assembly technique and maintenance of roll shafts of tension-setting machine for polyester staple fiber

Sun Jian

(SINOPECTianjinPetrochemicalCompany,Tianjin300270)

The roll shafts and accessories of tension-setting machine for polyester staple fiber were introduced, as were the disassembly and assembly techniques. The reasons for the inner ring cracking of front bearing were analyzed for tension-setting machine based on the practical application. The calculation method of the effective value of rolling bearing clearance was described. The temperature difference between inner and outer rings of the bearing should be taken into consideration during the bearing clearance determination. The daily maintenance plan was proposed for the transmission mechanism of tension-setting machine; and the clearane of front bearings should be properly increased to 0.40-0.43 mm to decrease the failure rate and to ensure the long-term full-load operation of tension-setting machine.

polyethylene terephthalate fiber; tension-setting machine; bearing clearance; roll shaft; assembly; maintenance

2015- 11-11； 修改稿收到日期：2016- 03-31。

孫健(1988—)，男，助理工程師，從事化纖設備管理工作。E-mail：sunjiangzz5210@163.com。

TQ340.5

B

1001- 0041(2016)03- 0056- 03