某石化公司水務(wù)作業(yè)部二污氧化溝轉(zhuǎn)碟結(jié)構(gòu)改造及效果評(píng)價(jià)

摘要：本文首先介紹了某石化公司水務(wù)作業(yè)部二污氧化溝在改造前存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題，由于運(yùn)行工況惡劣產(chǎn)生的故障隱患，并造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，其次介紹了改造思路、主要技術(shù)要點(diǎn)，最后總結(jié)改造效果。

關(guān)鍵詞：氧化溝;轉(zhuǎn)碟;磨損;骨架油封;軸頭設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)改造

1、項(xiàng)目背景：

某石化公司水務(wù)作業(yè)部第二污水場(chǎng)（以下簡(jiǎn)稱二污）生化處理采用的是氧化溝工藝，該工藝采用轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)對(duì)給氧化溝污泥充氧和推流。轉(zhuǎn)碟屬臥軸式表面曝氣機(jī)，它橫跨在氧化溝（水池）上，轉(zhuǎn)碟兩端到軸承座支撐，碟片半浸沒(méi)于水中，一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)單個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)碟旋轉(zhuǎn)，碟片攪動(dòng)水體，轉(zhuǎn)碟上的多面突出物與水面發(fā)生撞擊進(jìn)而激起大量水花，使得空氣中的氧氣和污水充分混合，達(dá)到充氧和推流目的。帶減速機(jī)的電機(jī)利用變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)碟的旋轉(zhuǎn)速度，控制水中溶解氧的濃度，因此轉(zhuǎn)碟是氧化溝的核心設(shè)備，直接關(guān)系到污水處理是否合格。二污共有2套氧化溝，共有轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)16臺(tái)，其中有4臺(tái)3碟聯(lián)軸式、4臺(tái)2碟聯(lián)軸式、8臺(tái)單碟式。近幾年，設(shè)備運(yùn)行工況差，氧化溝工藝需要水位高，轉(zhuǎn)碟軸兩端軸承座密封不好，時(shí)長(zhǎng)泡在水里，軸承易進(jìn)水，污染潤(rùn)滑脂，導(dǎo)致設(shè)備軸承腐蝕磨損嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生因設(shè)備損壞軸承而搶修，每次需要?jiǎng)佑?0-75噸汽車吊用已配合，且需要頻繁更換轉(zhuǎn)碟軸等貴重配件，檢修費(fèi)用居高不下，檢修時(shí)間長(zhǎng)，維修勞動(dòng)強(qiáng)度大，給裝置生產(chǎn)帶來(lái)極大威脅的同時(shí)給我公司增大了很高的人工成本。根據(jù)我公司統(tǒng)計(jì)，僅2013年，用于2套氧化溝檢修購(gòu)置配件。使用大型吊車費(fèi)用達(dá)110萬(wàn)元，其中我方承包范圍吊車就有40臺(tái)班，折合人民幣20余萬(wàn)元。二污長(zhǎng)期固定機(jī)修專業(yè)維護(hù)人員6人，絕大部分工作集中在處理轉(zhuǎn)碟故障。因此，氧化溝轉(zhuǎn)碟設(shè)備改造迫在眉睫，在某石化公司機(jī)動(dòng)處、水務(wù)作業(yè)部及泰州潤(rùn)興機(jī)械設(shè)備公司的共同努力配合下，于2015年率先對(duì)1#氧化溝轉(zhuǎn)碟進(jìn)行了改造，2016年4月對(duì)2#氧化溝轉(zhuǎn)碟進(jìn)行了改造，改造后較之前運(yùn)行提高了很高一個(gè)檔次。

2、改造前轉(zhuǎn)碟運(yùn)行工況及存在主要問(wèn)題：

以兩軸式為例，見(jiàn)下圖一和圖二：

由以上兩圖可見(jiàn)：轉(zhuǎn)碟運(yùn)行水位高，在轉(zhuǎn)碟旋轉(zhuǎn)時(shí)能打起較高水花，水花會(huì)沿軸向?yàn)⒙湓谳S承箱上，因軸承箱密封為普通的骨架油封，長(zhǎng)期使用，軸頸密封部位已磨出溝槽，軸頸材質(zhì)為45#鋼，未經(jīng)硬化處理。密封效果不佳，污水本身含活性污泥，對(duì)油脂有非常強(qiáng)的滲透腐蝕性，污水進(jìn)入軸承箱后，會(huì)使?jié)櫥焖僮冑|(zhì)，正常生產(chǎn)維護(hù)時(shí)，每班要安排兩名員工加潤(rùn)滑脂，按照項(xiàng)目背景描述各類轉(zhuǎn)碟數(shù)量計(jì)算，共有軸承箱56個(gè)，每天加10個(gè)軸承箱潤(rùn)滑脂，則需一周時(shí)間才能加完。軸承容易帶水運(yùn)行磨損腐蝕加劇（如下圖3，因工藝不能停機(jī)，確認(rèn)軸已經(jīng)嚴(yán)重磨損但不能停機(jī)檢修，導(dǎo)致軸頸由?130mm磨損至?50mm，設(shè)備運(yùn)行振動(dòng)非常大），壽命縮短，裝置處理量大時(shí)，對(duì)于三軸式轉(zhuǎn)碟，若一個(gè)軸承發(fā)生損壞需要維修，則其余兩組轉(zhuǎn)碟不能運(yùn)行，生產(chǎn)壓力劇增。

3、轉(zhuǎn)碟存在的主要設(shè)計(jì)缺陷：

3.1、轉(zhuǎn)碟軸更換軸承時(shí)，必須要將轉(zhuǎn)碟軸用汽車吊吊出方可進(jìn)行，大大延長(zhǎng)了檢修時(shí)間，增加維修費(fèi)用和人工成本（如下圖4）。

3.2、軸承箱密封不可靠，導(dǎo)致軸承易進(jìn)含活性污泥的污水。

由兩部分原因造成，一個(gè)主要原因是軸頸部位本身硬度及耐磨性不夠，長(zhǎng)期運(yùn)行磨損出溝槽;二是采用的單個(gè)骨架油封密封，在軸頸磨損情況下，加上污水含有多種化學(xué)成分，油封壽命縮短，極易損壞老化失效。

4、技術(shù)創(chuàng)新改造方案及內(nèi)容：

4.1、重新設(shè)計(jì)加工轉(zhuǎn)碟軸，軸頭設(shè)計(jì)成可拆卸式（見(jiàn)下圖5），維修更換軸承時(shí)，不需要將轉(zhuǎn)碟軸吊出，只需要拆卸中間短接及軸承座（紅色方框內(nèi)部分），即可更換軸承，轉(zhuǎn)碟軸與中間短接剛性連接部位設(shè)計(jì)采用12顆M16不銹鋼螺栓加彈簧墊緊固。同時(shí)，軸頭采用45#鋼，軸頸裝配油封部分進(jìn)行硬化處理，為軸承箱密封打好基礎(chǔ)。整體轉(zhuǎn)軸采用均勻厚壁無(wú)縫鋼管制作，鋼管材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在加工車床上一次性加工完成，確保設(shè)備的穩(wěn)定性。主軸裝配盤片表面進(jìn)行噴砂及手工除銹后，進(jìn)行全面特殊防腐處理，再用玻璃鋼纖維布包裹。主軸整體重量由原來(lái)單軸1.3噸增重至2噸。主軸和盤片裝配處放置橡膠墊，防止轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)碟片移動(dòng)。半片碟片之間用M16不銹鋼螺栓加彈簧墊緊固。

4.2、軸承箱改造，支撐座軸承依舊選用雙列調(diào)心軸承，在原來(lái)22226C基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)選用承受載荷更好的22324CA型號(hào)軸承，該軸承外圈中間帶油槽，確保加油嘴在軸承箱頂部時(shí)加潤(rùn)滑脂依然能夠加到軸承內(nèi)部，不用拆卸軸承箱蓋即可加脂。軸承座采用球墨鑄鐵制造，并進(jìn)行防腐。潤(rùn)滑脂選用格力威2#減震高溫潤(rùn)滑脂，該潤(rùn)滑脂有優(yōu)良的抗酸性和循環(huán)廢水性能。軸承箱由原單一簡(jiǎn)單型骨架油封，重新改造設(shè)計(jì)為進(jìn)口雙唇密封，在骨架油封靠軸承側(cè)加了一道氟橡膠的O型圈，此設(shè)計(jì)該具有進(jìn)一步防止污水進(jìn)入，也可防止軸承座內(nèi)潤(rùn)滑脂外溢的功能，提高軸承的使用壽命。

4.3、安裝質(zhì)量控制要求

4.3.1、軸承殼座的安裝，水平度要求≯5mm;

4.3.2、主、副軸的安裝，調(diào)整水平度、軸距≯5mm;

4.3.3、整體設(shè)備的調(diào)試應(yīng)運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)卡阻。

5、轉(zhuǎn)碟改造后運(yùn)行情況：

經(jīng)過(guò)改造后，轉(zhuǎn)碟運(yùn)行故障率大幅度降低，得到了某石化公司機(jī)動(dòng)處和水務(wù)作業(yè)部的一致肯定，不僅大幅度降低了維修費(fèi)用，更使我公司的維護(hù)成本成倍數(shù)降低，改造前后一系列生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比具體見(jiàn)下表一：

轉(zhuǎn)碟在改造后，運(yùn)行較好，之前的頻繁搶修，向日常維護(hù)保養(yǎng)，定期加脂邁進(jìn)，通過(guò)加強(qiáng)維護(hù)巡檢，能預(yù)知轉(zhuǎn)碟軸承運(yùn)行趨勢(shì)，更加可靠的為污水處理工藝服務(wù)。

6、總結(jié)：

從機(jī)械專業(yè)角度看，轉(zhuǎn)碟的成功改造，最受益的不僅是石化公司也是檢修單位，由最初的靠人力加班搶修保證生產(chǎn)，變?yōu)槟壳爸攸c(diǎn)工作是維護(hù)加脂，減輕的不僅僅是成本，更是員工的心理壓力和勞動(dòng)強(qiáng)度，今后設(shè)備改造之路必須要堅(jiān)持走下去，同時(shí)也為石化企業(yè)發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

聞邦椿. 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

作者簡(jiǎn)介：

姓名：馮偉，性別：男，出生日期：1986年7月，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：化工機(jī)械及流體設(shè)備維修改造及設(shè)計(jì)。