淺析卷板機(jī)故障原因與檢修措施

金祥鵬

（中石化寧波工程有限公司，浙江寧波 315207）

0 引言

壓力容器是將筒體、封頭、內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件等根據(jù)設(shè)計要求通過焊接制作完成，筒體和封頭通過卷板機(jī)用金屬材料加工而成，相對而言，筒體使用金屬材料的量比較大。卷板機(jī)是壓力容器制造的關(guān)鍵設(shè)備。

1 卷板機(jī)使用情況

1.1 現(xiàn)有卷板機(jī)設(shè)備

中石化寧波工程有限公司目前使用的卷板機(jī)基本是兩種結(jié)構(gòu)，早期購買的上輥平移結(jié)構(gòu)，后期購買的下輥平移結(jié)構(gòu)，近期購買的卷板機(jī)又有新的結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)有卷板機(jī)情況如表1所示。

表1 卷板機(jī)設(shè)備明細(xì)

1.2 故障現(xiàn)象

建廠初期的一臺32 mm卷板機(jī)是國外進(jìn)口的屬于當(dāng)時比較先進(jìn)的設(shè)備，卷板機(jī)機(jī)組重量42.6 t，整體體積較小、結(jié)構(gòu)緊湊，該進(jìn)口設(shè)備采用全液壓動力系統(tǒng)，液壓控制靈活、數(shù)字顯示直觀、操作比較方便。該設(shè)備在使用中曾經(jīng)出現(xiàn)過卷板機(jī)下輥軸承座開裂故障，原因是加工的鋼板超出設(shè)備使用要求。當(dāng)時對進(jìn)口設(shè)備比較重視，出現(xiàn)問題后立即組織人力物力搶修，快速恢復(fù)了生產(chǎn)能力。

2000年，單位擴(kuò)大產(chǎn)能改造并新建廠房，配套購置一臺70 mm卷板機(jī)（圖1），該設(shè)備機(jī)組重196 t，結(jié)構(gòu)形式與32 mm卷板機(jī)相似，壓力容器制造能力有了很大提高，卷板機(jī)也一直處于良好運(yùn)行狀態(tài)。2007年該設(shè)備曾經(jīng)出現(xiàn)過主油缸漏油現(xiàn)象，托輥無法調(diào)節(jié)，經(jīng)過分析和拆卸處理，發(fā)現(xiàn)主油缸密封圈橡膠老化失效，定制相應(yīng)尺寸的密封圈進(jìn)行更換，托輥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)檢修后調(diào)節(jié)效果明顯好轉(zhuǎn)。隨后在工期緊、任務(wù)重情況下，用70 mm卷板機(jī)超負(fù)荷卷制一批鋼板，在卷制過程中逐漸出現(xiàn)機(jī)架固定螺栓松動、減速箱固定螺栓松動現(xiàn)象，每隔2～3天就需要緊固一次。運(yùn)行一個月后，托輥軸承壓蓋螺栓斷裂，軸承壓蓋變形，軸承碎片從軸承座里掉出，下輥軸承座局部開裂（圖2）。經(jīng)過分析評估后找專業(yè)單位投標(biāo)報價檢修，按現(xiàn)場觀察到的損壞情況估算報價。設(shè)備解體后發(fā)現(xiàn)托輥4根直徑200 mm軸頭斷了3根（圖3），其中有一處損壞后有銹蝕現(xiàn)象，說明使用時可能已經(jīng)損壞。

圖1 70 mm卷板機(jī)

圖2 70 mm卷板機(jī)下輥軸承座裂紋

圖3 70 mm卷板機(jī)托輥軸頭斷裂

2 原因分析

2.1 卷板機(jī)使用中的故障分析

分析卷板機(jī)使用中出現(xiàn)的問題，前兩次是超限使用引起卷板機(jī)的損壞。另一方面是操作技能問題。部分操作人員退休、轉(zhuǎn)崗、離職，使設(shè)備操作銜接出現(xiàn)問題。

2.2 擴(kuò)大產(chǎn)能后的故障分析

2010年本單位另一個新廠建成，壓力容器制造由兩地三廠完成。原生產(chǎn)基地負(fù)責(zé)比較繁瑣復(fù)雜的工作，需要投入大量的技術(shù)力量完成技術(shù)要求較高的零配件制作及部分200 t以下壓力容器的制造，兩個分廠負(fù)責(zé)較大噸位壓力容器制造。其中輔助功能弱的分廠可以生產(chǎn)1000 t以下的壓力容器，另一個分廠配套齊全，可以整體出廠2000多噸的壓力容器，這里配置了卷制能力達(dá)到100 mm的卷板機(jī)，可以卷制較厚的金屬材料。這臺100 mm卷板機(jī)采用下輥平移結(jié)構(gòu)，沒有托輥結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對簡單，購置費(fèi)用也相對較低。在使用過程中出現(xiàn)過下輥平移油缸100 mm直徑軸頭斷裂、上輥液壓馬達(dá)損壞等問題。經(jīng)分析認(rèn)為是該設(shè)備鋼板壓頭垂直受力較大，平移油缸軸頭克服不了上述現(xiàn)象產(chǎn)生的水平分力而拉斷軸頭。液壓管路振動引起漏油也是該設(shè)備的常見問題。經(jīng)過分析決定采取增加彈性連接、增加液壓管路固定點(diǎn)、提高液壓管路固定點(diǎn)受力能力等辦法進(jìn)行維修處理。

本單位一臺40 mm的卷板機(jī)與100 mm卷板機(jī)結(jié)構(gòu)相似，只是多了一套托輥，該設(shè)備在使用中出現(xiàn)過平移油缸支座焊接處開裂、托輥滑道中銅滑板變形移位等問題，分析原因也是垂直受力較大引起水平分力超限造成零部件損壞。

2.3 主要原因

分析卷板機(jī)出現(xiàn)問題的原因，超負(fù)荷使用是一方面，操作技能也是卷板機(jī)損壞的主要原因。70 mm卷板機(jī)正常使用基本沒有出現(xiàn)問題，只在超限卷制鋼板后出現(xiàn)軸頭斷裂，100 mm卷板機(jī)下輥平移油缸軸頭斷裂也是超限所致，而40 mm卷板機(jī)平移油缸支座焊道開裂也說明卷板機(jī)承受不了卷板產(chǎn)生的應(yīng)力而出現(xiàn)斷裂，這些問題也與人員操作技能有關(guān)。

3 采取的措施和方法

3.1 有效覆蓋

在卷板機(jī)的使用上堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)要求，按照規(guī)定的曲線要求操作，超出卷板機(jī)能力范圍的任務(wù)要另外選擇設(shè)備。隨著購置卷板機(jī)規(guī)格的不斷增加，卷板機(jī)卷制板材的能力不斷增加，目前卷制金屬材料基本都可以有效覆蓋，超限使用的情況得到改善。卷制板材超限可采取加熱降低其屈服強(qiáng)度來滿足卷板機(jī)使用要求，也可以購置壓力機(jī)等專用設(shè)備滿足壓制需要，還可以采用協(xié)作的方式解決。在工期與費(fèi)用問題上，在利與弊的衡量問題上應(yīng)長遠(yuǎn)考慮，保證卷板機(jī)的長期使用才能持續(xù)完成生產(chǎn)任務(wù)。

3.2 管理措施

從卷板機(jī)使用中發(fā)現(xiàn)該設(shè)備的管理問題比較突出。生產(chǎn)能力的增加，要求各方面管理能力的提升，需要有比較全面的設(shè)備管理人員，懂技術(shù)會管理的人員有限，如何平衡才能達(dá)到最佳效果，需要不斷摸索總結(jié)。在實(shí)踐中總結(jié)出的管理措施包括實(shí)施每周集中檢查制度，在工作量超負(fù)荷狀態(tài)下的信息通報預(yù)警，設(shè)備管理增加檢查頻次，增加視頻系統(tǒng)的網(wǎng)上督查等。

3.3 人員管理

卷板機(jī)設(shè)備管理的關(guān)鍵是操作人員的管理。老員工在長期的工作中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，除了對新員工的傳幫帶，還要不斷學(xué)習(xí)才能彌補(bǔ)操作技術(shù)短板。在分包商設(shè)備操作人員的管理上，應(yīng)保證人員盡可能固定，選擇學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的人員，有利于設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)。由于分包商的人員不穩(wěn)定，及時了解人員信息尤為重要，同時要建立分包商設(shè)備操作人員變動上報機(jī)制和分包商人員變動的檢查機(jī)制，還要有對分包商設(shè)備管理的獎罰機(jī)制，以確保分包商設(shè)備管理工作的有序開展。

3.4 重點(diǎn)、難點(diǎn)工作

卷板機(jī)維修中的重點(diǎn)、難點(diǎn)工作需要在長期維修管理中摸索經(jīng)驗(yàn)，但卷板機(jī)這樣比較復(fù)雜的專業(yè)設(shè)備還要找有大型卷板機(jī)維修經(jīng)歷的專業(yè)隊(duì)伍來維修，同時還要搞好投標(biāo)標(biāo)價的制約工作。由于卷板機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修工期比普通設(shè)備長，對維修技術(shù)有一定要求，不能采取最低價中標(biāo)方式，要增加技術(shù)方案、維修能力的權(quán)重，技術(shù)方案不成熟應(yīng)是否決項(xiàng)。

3.5 注意事項(xiàng)

卷板機(jī)標(biāo)注的卷板厚度是材料屈服強(qiáng)度245 MPa時的數(shù)值，極少用卷制屈服強(qiáng)度為360 MPa時的數(shù)值標(biāo)注。而壓力容器用金屬材料的屈服強(qiáng)度多數(shù)為345 MPa甚至更高，卷板機(jī)出廠說明中都明確標(biāo)明兩種屈服強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，或者有不同屈服強(qiáng)度材料的換算公式。卷板機(jī)在金屬材料預(yù)彎時也有明確的曲線規(guī)定最大的厚度，預(yù)彎尺寸一般比卷板厚度小，每臺設(shè)備標(biāo)注的數(shù)值不同，基本標(biāo)注卷制厚度的80%～90%。早期使用的卷板機(jī)曲線中可以查到數(shù)據(jù)，后期設(shè)備在出廠說明中會具體標(biāo)明數(shù)值。因此，在預(yù)彎卷板作業(yè)時一定要確定預(yù)彎數(shù)值比標(biāo)注卷板數(shù)值小，禁止超限使用，否則可能損壞設(shè)備。如果在卷板寬度減小時可以增大預(yù)彎厚度，但也要按出廠說明中的曲線參數(shù)進(jìn)行。卷板機(jī)使用時要均勻下壓，不能超過規(guī)定要求的每次最大下壓尺寸，下壓壓力超過托輥的屈服強(qiáng)度可能會引起托輥軸頭斷裂。有時操作人員因?yàn)橼s工期會按照經(jīng)驗(yàn)不斷加大每次下壓的尺寸，這樣非常容易引發(fā)托輥斷裂。

4 結(jié)語

隨著企業(yè)的發(fā)展，目前本單位采購的一臺200 mm四輥卷板機(jī)，與原有設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式有所不同，該設(shè)備左右機(jī)架安裝在一個整體底座上，構(gòu)成機(jī)器的主體，上工作輥位置固定，下工作輥和兩個側(cè)工作輥的軸承體分別嵌入左右機(jī)架的導(dǎo)槽中，又分別進(jìn)行上下的往返運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)不同曲率工件的卷制。倒頭機(jī)構(gòu)在卷板機(jī)的一側(cè)方便卷制好的筒體卸下。該設(shè)備機(jī)組重450 t，上下輥直徑分別為1260 mm和1240 mm，兩個側(cè)輥直徑920 mm,該設(shè)備一次上料可完成金屬材料端部預(yù)彎及卷制成筒體或弧形工件。借助輔助裝置可以彎制一定錐度的錐形工件。該設(shè)備還可以對金屬材料進(jìn)行粗略的整形和校平。相對其他結(jié)構(gòu)卷板機(jī)，四輥卷板機(jī)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)更合理、卷板受力更合理，而且預(yù)彎板材留直邊更小，出廠說明更加明確不同板材卷板、預(yù)彎的數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)差別很大，有利于卷板機(jī)的使用和管理。

新設(shè)備的引進(jìn)，需要設(shè)備管理工作不斷增加新的內(nèi)容。在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷總結(jié)設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，找出原因并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，避免類似情況的發(fā)生，以保證生產(chǎn)的有序開展。