大型熱潔爐上下料系統(tǒng)創(chuàng)新解決方案分析

吳成武 ,韓景偉 ,韓鐵利

（1.中國(guó)石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力有限公司再制造分公司；2.渤海裝備巨龍鋼管有限公司，河北 青縣 062658）

我公司是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)的發(fā)動(dòng)機(jī)再制造基地，主要從事石油鉆井、固定式發(fā)電等非道路用中大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的再制造生產(chǎn)。由于此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)安全冗余度大、產(chǎn)品設(shè)計(jì)壽命一般都可以保證多個(gè)再制造周期的正常使用。因此各鉆井公司會(huì)按照維保周期要求，定期將舊機(jī)通過(guò)集團(tuán)內(nèi)部的逆向物流體系送至我公司進(jìn)行再制造處理后循環(huán)使用。由于此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件回用次數(shù)多、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，在再制造過(guò)程中必須要經(jīng)過(guò)完整的清洗、探傷、檢測(cè)、修復(fù)、加工、評(píng)定等工藝流程處理，最終滿(mǎn)足原件設(shè)計(jì)尺寸精度和性能指標(biāo)后才能繼續(xù)使用。

1 熱潔爐設(shè)備簡(jiǎn)介

在整個(gè)再制造工藝流程中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零件進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)的清洗處理，充分去除表層附著的油泥、積碳、油漆、殘膠等各種污染物非常重要。只有露處金屬基體表面，才能保證零部件表面缺陷得到準(zhǔn)確檢測(cè)、才能消除污染物對(duì)增材修復(fù)質(zhì)量的干擾。為此，我公司根據(jù)自身產(chǎn)品特點(diǎn)，研發(fā)出一種專(zhuān)用大型熱潔爐設(shè)備。該設(shè)備通過(guò)熱裂解工藝方式清除工件表面污染物，其主體部分包括燃燒器和主、副2 個(gè)爐體，其中用于裝載熱裂解零件的主爐體內(nèi)腔進(jìn)深4m，高度4.5m，進(jìn)料門(mén)寬度3m。爐內(nèi)底部安裝有燃?xì)饧訙匮b置。

發(fā)動(dòng)機(jī)拆解零件通過(guò)設(shè)備一端的水平對(duì)開(kāi)進(jìn)料門(mén)進(jìn)入主爐內(nèi)，表面附著的污染物在爐內(nèi)高溫缺氧環(huán)境下發(fā)生熱裂解，生成的有害氣體進(jìn)入副爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)o害化處理，工件表面只剩下一些極易清除的粉末狀無(wú)機(jī)物。設(shè)備外觀如下圖1 所示。

圖1 熱潔爐外觀

2 原上下料方式的缺點(diǎn)

該大型熱潔爐原來(lái)采用的上下料方式主要是叉車(chē)直接托舉零件進(jìn)出碼垛。上料時(shí)，操作工人駕駛叉車(chē)將待處理舊件從下向上、從內(nèi)向外逐層逐列的碼放在爐腔內(nèi)；下料時(shí)，按相反順序再用叉車(chē)將零件逐層逐列的取出。

但在生產(chǎn)應(yīng)用中，該上下料方式存諸多缺點(diǎn)：（1）由于爐體內(nèi)空間所限，叉車(chē)貨叉升降及車(chē)體進(jìn)出過(guò)程極易與爐體碰撞發(fā)生危險(xiǎn)。

（2）叉車(chē)提升工件時(shí)與爐體頂部必須要留出足夠空間，才能避免工件向上碼放時(shí)叉車(chē)擋貨架與爐頂發(fā)生撞擊，但這樣會(huì)導(dǎo)致?tīng)t體內(nèi)無(wú)法有效利用的閑置空間增大，無(wú)法充分利用爐內(nèi)空間加大單爐處理容量.

（3）叉車(chē)取、放疊摞在一起的大型發(fā)動(dòng)機(jī)零部件時(shí)，操作難度大，稍有偏差就會(huì)導(dǎo)致叉車(chē)的貨叉將零部件頂落，對(duì)爐體和相鄰零部件造成碰撞破壞。

（4）下料操作時(shí)，爐體內(nèi)溫度經(jīng)常在50℃以上，而且光線不足，工人操作環(huán)境非常惡劣。

由于以上缺點(diǎn)的存在，原來(lái)的上下料方式使得熱潔爐在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、罩殼、缸蓋等大型精密零部件上下料過(guò)程中存在大量安全隱患，操作也非常復(fù)雜、低效，給生產(chǎn)應(yīng)用帶來(lái)諸多不便。

3 新型上、下料設(shè)備解決方案

為了解決原有上下料方式對(duì)爐內(nèi)空間利用率低、操作繁復(fù)、安全性差等問(wèn)題，我們研發(fā)出一種自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型上下料設(shè)備。

3.1 主要結(jié)構(gòu)組成

這種與大型發(fā)動(dòng)機(jī)零部件熱潔爐配套使用的上下料設(shè)備系統(tǒng)主要組件包括：鋼筋砼基座、熱潔爐本體、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件移動(dòng)機(jī)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)、爐內(nèi)承重柱、地面固定組件。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件移動(dòng)機(jī)構(gòu)為1 臺(tái)電動(dòng)輸送車(chē)。地面固定組件是由鋼軌通過(guò)數(shù)個(gè)地腳固定螺栓連接固定于鋼筋砼基座所組成，鋼軌的一端穿延伸至熱潔爐本體的爐腔內(nèi)，另一端鋪設(shè)在爐體外，鋼軌為并列式雙軌。在鋼軌上分別裝設(shè)有電氣控制系統(tǒng)、電動(dòng)輸送車(chē)機(jī)構(gòu)和運(yùn)輸車(chē)后退接近開(kāi)關(guān)、運(yùn)輸車(chē)前進(jìn)接近開(kāi)關(guān)。6個(gè)承重柱安裝在熱潔爐本體的爐腔底面，用于承載發(fā)動(dòng)機(jī)零件和支托架的重量。上下料設(shè)備主要結(jié)構(gòu)形式如圖1、2、3 所示。

圖2 上、下料系統(tǒng)側(cè)視圖

圖3 上、下料系統(tǒng)俯視圖

圖4 上料狀態(tài)示意圖

附圖中各標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)零件：1 微型液壓站；2 運(yùn)輸車(chē)車(chē)體；3 拖鏈；4 固定螺栓；5 鋼筋砼基座；6 導(dǎo)軌；7 電氣控制柜；8 爐內(nèi)承重柱；9 發(fā)動(dòng)機(jī)零部件支托架；10 升降油缸；11 定位盤(pán)；12 左側(cè)機(jī)械限位器；13 右側(cè)機(jī)械限位器；14 控制臺(tái)；15 減速機(jī)；16 主動(dòng)鏈輪；17 鏈條；18 從動(dòng)鏈輪；19 電動(dòng)機(jī)；20 負(fù)重輪；21 運(yùn)輸車(chē)后退接近開(kāi)關(guān)；22 運(yùn)輸車(chē)前進(jìn)接近開(kāi)關(guān)；23 熱裂解爐本體；24發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。

該上、下料系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)功能模塊：

（1）軌道組件：鋼軌貫穿于熱潔爐爐體內(nèi)外，端部還分別安裝有左側(cè)機(jī)械限位器、右側(cè)機(jī)械限位器，用于防止接近開(kāi)關(guān)失控狀態(tài)時(shí)發(fā)生超程撞擊相鄰設(shè)備和裂解爐內(nèi)壁的事故。運(yùn)輸車(chē)后退接近開(kāi)關(guān)和前進(jìn)接近開(kāi)關(guān)安裝軌道端部外側(cè)和車(chē)體側(cè)面，分別控制運(yùn)輸車(chē)車(chē)體在爐外的后退極限位置和爐內(nèi)的前進(jìn)極限位置。

（2）電氣控制系統(tǒng)：包括控制臺(tái)、電氣控制柜、線路拖鏈，控制臺(tái)由電信號(hào)線連接電氣控制柜，電氣控制柜分別由電信號(hào)線連接并控制起安全限位作用的運(yùn)輸車(chē)后退接近開(kāi)關(guān)、運(yùn)輸車(chē)前進(jìn)接近開(kāi)關(guān)、電動(dòng)輸送車(chē)動(dòng)力機(jī)構(gòu)和拖鏈。電氣控制柜固定在位于上下料爐門(mén)另一端的鋼筋砼基座上。

（3）電動(dòng)輸送車(chē)機(jī)構(gòu)：包括運(yùn)輸車(chē)車(chē)體、微型液壓站、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、升降油缸、定位盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件支托架、負(fù)重輪。運(yùn)輸車(chē)車(chē)體底部裝有驅(qū)動(dòng)輪配合連接鋼軌。運(yùn)輸車(chē)車(chē)體上安裝有微型液壓站、控制臺(tái)、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、升降油缸和負(fù)重輪。電動(dòng)機(jī)所連的減速機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接并驅(qū)動(dòng)負(fù)重輪。六個(gè)升降油缸的液壓活塞在液壓站驅(qū)動(dòng)下可實(shí)現(xiàn)同步升降動(dòng)作。

定位盤(pán)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件支托架底部，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件支托架配合連接爐內(nèi)承重柱。微型液壓站、電動(dòng)機(jī)分別由電信號(hào)線連接電氣控制柜。在負(fù)重輪的作用下，運(yùn)輸車(chē)車(chē)體實(shí)現(xiàn)沿導(dǎo)軌前進(jìn)、后退運(yùn)動(dòng)。該電動(dòng)輸送車(chē)機(jī)構(gòu)起到承重、導(dǎo)向和輸送、托舉等作用。升降油缸的升降控制動(dòng)作和運(yùn)輸車(chē)車(chē)體前后移動(dòng)動(dòng)作由控制臺(tái)進(jìn)行操控。

（4）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：包括由主動(dòng)鏈輪、鏈條、從動(dòng)鏈輪所組成的鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，主動(dòng)鏈輪安裝在減速機(jī)的動(dòng)力輸出軸上，從動(dòng)鏈輪安裝在負(fù)重輪主軸上，主動(dòng)鏈輪通過(guò)鏈條將動(dòng)力傳遞給從動(dòng)鏈輪并帶動(dòng)負(fù)重輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)車(chē)體實(shí)現(xiàn)前后運(yùn)動(dòng)。

3.2 主要工作原理

上料時(shí)，按下控制臺(tái)上料按鈕，零件運(yùn)輸車(chē)車(chē)體在6 個(gè)液壓升降油缸支撐作用下處于上止點(diǎn)位置，在爐外吊裝碼放好待處理零部件以后，在控制臺(tái)上按下車(chē)體進(jìn)爐按鈕，車(chē)體電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸車(chē)沿導(dǎo)軌行進(jìn)至熱潔爐爐腔內(nèi)，當(dāng)車(chē)體前進(jìn)至運(yùn)輸車(chē)前進(jìn)接近開(kāi)關(guān)時(shí)，觸發(fā)位置感應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電氣控制柜發(fā)出信號(hào)控制運(yùn)輸車(chē)停止行進(jìn)，操作升降油缸落下，將發(fā)動(dòng)機(jī)零部件支托架下放，定位盤(pán)與爐內(nèi)承重柱接觸，輸送車(chē)車(chē)體與發(fā)動(dòng)機(jī)零部件支托架脫離，然后沿導(dǎo)軌返回至熱潔爐的外面。

下料時(shí)，按下控制臺(tái)下料按鈕，升降油缸降至下止點(diǎn)，運(yùn)輸車(chē)車(chē)體進(jìn)入熱潔爐內(nèi)，當(dāng)車(chē)體前進(jìn)至運(yùn)輸車(chē)前進(jìn)接近開(kāi)關(guān)時(shí)，觸發(fā)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，可以保證精確停止在與上料時(shí)一致的位置。操作控制臺(tái)按鈕使升降油缸上升，其頂端與發(fā)動(dòng)機(jī)零部件支托架下部的定位盤(pán)完全對(duì)正，并將發(fā)動(dòng)機(jī)零部件支托架整體頂起后，運(yùn)輸車(chē)車(chē)體帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件和支托架一起退出熱潔爐。

如此往返，可以方便地進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)零部件進(jìn)、出熱潔爐的上下料作業(yè)。

4 應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證，這套新型上、下料系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、操作方便。主要具有以下幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于零件裝卸碼放過(guò)程由爐內(nèi)轉(zhuǎn)移到爐外，操作時(shí)空間和光線非常充足，解決了原來(lái)在爐內(nèi)操作空間狹小、視線不佳的問(wèn)題，消除了零件與爐體內(nèi)壁的碰撞隱患，同時(shí)也改善了工人的操作環(huán)境。

（2）零件碼放由叉車(chē)變?yōu)殡妱?dòng)行車(chē)，使得碼放過(guò)程操作更加方便快捷、精準(zhǔn)可靠，基本消除了碼放過(guò)程中發(fā)生零件撞擊、傾倒的安全隱患。

（3）由于不用再為叉車(chē)提升機(jī)構(gòu)預(yù)留空間，爐體空間可以得到充分利用，單爐處理零件容量提高20%以上。

（4）上下料設(shè)備操作簡(jiǎn)單，安全保障措施齊全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上下料時(shí)間比原來(lái)節(jié)省50%以上，大大提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也減少了人工成本。

由于具備以上優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)與大型熱潔爐設(shè)備配合使用，可高效、安全地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件進(jìn)行熱裂解凈化處理，為提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本、消除安全隱患發(fā)揮了重要作用。