轉(zhuǎn)鼓真空過濾機主軸在線修復技術(shù)應(yīng)用

何 勇

（中國石油大慶煉化公司檢維修中心，黑龍江大慶 163411）

0 引言

轉(zhuǎn)鼓過濾機作為酮苯脫油脫蠟裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其運行狀態(tài)好壞，將直接影響到石蠟和潤滑油基礎(chǔ)油的收率和質(zhì)量[1-2]。過濾機分配頭側(cè)的主軸和軸瓦常因震動、潤滑不良、日常維護保養(yǎng)缺失等原因，出現(xiàn)不同程度的磨損乃至開裂的現(xiàn)象。由于該類設(shè)備體積大且裝配精度要求較高，在整個拆除和裝運過程中需要繁瑣的吊裝程序和極大的工作量，耗費人力物力的同時還存在很大的安全風險因素。因此，轉(zhuǎn)鼓真空過濾機主軸維修一直是困擾石油化工企業(yè)生產(chǎn)的難題[3]。

某公司酮苯裝置共有轉(zhuǎn)鼓真空過濾機16臺，其中包含4臺進口和12臺國產(chǎn)過濾機。轉(zhuǎn)鼓真空過濾機負責過濾系統(tǒng)油蠟分離工作，設(shè)計轉(zhuǎn)速為1.4 r/min，設(shè)計處理量5 m3/h。2020年6月，在進行計劃性檢查中發(fā)現(xiàn)某臺轉(zhuǎn)鼓過濾機分配頭側(cè)軸承內(nèi)進入金屬異物，堅硬的異物夾在軸承和軸之間造成主軸和軸瓦出現(xiàn)嚴重磨損，直徑Φ840 mm的軸徑上出現(xiàn)寬度160 mm、最大深度1.5 mm的磨損面，銅軸瓦工作面上也出現(xiàn)相應(yīng)的磨損溝痕，分配頭側(cè)主軸磨損部位如圖1所示。若不及時修復，將會影響濾機正常運轉(zhuǎn)，于是計劃對該設(shè)備進行檢修。

圖1 分配頭側(cè)主軸磨損部位

1 常規(guī)修復方式

以往對轉(zhuǎn)鼓濾機主軸及軸瓦修復需要將過濾機運至機械廠家進行修復。由于轉(zhuǎn)鼓過濾機主軸磨損需要對主軸磨損部位進行金屬熔覆，然后使用大型車床精車主軸使之達到需要尺寸。在整個拆除和裝運過程中需要繁瑣的吊裝程序和極大工作量，耗費人力物力的同時還存在很大的安全風險因素，裝配精度也難以保障。通過對設(shè)備具體故障分析，并考慮到以往常規(guī)修理方式的弊端，決定進行技術(shù)方法創(chuàng)新，不拆除轉(zhuǎn)鼓，使用金屬熔覆技術(shù)進行在線修復。

2 在線修復技術(shù)應(yīng)用

2.1 金屬熔覆技術(shù)原理

金屬熔覆技術(shù)是以氬氣作為保護氣體的一種電弧堆焊方法，電弧發(fā)生在焊絲和基材之間，在電弧周圍通以氬氣，形成保護電弧和熔池的連續(xù)封閉的氣流[4-5]。使用金屬熔覆技術(shù)進行在線修復即保證了轉(zhuǎn)鼓軸的修復精度又節(jié)約了修復時間，同時也降低了吊裝作業(yè)的風險，保障了機組檢修的質(zhì)量。

2.2 修復要求

熔覆后的主軸不但不能存在氣孔、夾雜、未熔合等缺陷，還要保證補焊層與原部分熔合良好，以承受高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的剪切應(yīng)力。修復后的主軸表面基本要恢復原始尺寸，保證主軸和軸瓦配合間隙符合標準，從而確保主軸和軸瓦能有良好的潤滑狀態(tài)。

2.3 前期準備工作

2.3.1 制作支撐轉(zhuǎn)鼓的工裝

由于主軸需要修復，故需要在分配頭側(cè)加裝支撐工裝。拆解分配頭側(cè)芯軸，測繪軸孔制作假軸。測繪濾機外殼與轉(zhuǎn)鼓之間空間的實際尺寸及施工空間尺寸，根據(jù)測繪數(shù)據(jù)加工制作支撐工裝。支撐工裝包括：底部支撐板1件、固定支架1件，定位軸承1口。其中假軸規(guī)格：長度400 mm，最大直徑Φ470 mm；支撐工裝規(guī)格：長1050 mm，寬700 mm，高3200 mm；加工工裝規(guī)格：長450 mm，寬130 mm，高500 mm。

2.3.2 制作加工工裝

轉(zhuǎn)鼓支撐到正常工作位置后，進行加工工裝的測繪加工。具體包括：直線導軌1件、刀臺支架1件、異型刀臺1件、磨頭支架1件、防護帷幔1件，并選配伺服電機2臺、操控臺1臺，現(xiàn)場情況如圖2、圖3所示。

圖2 安裝支撐工裝

圖3 安裝加工工裝

2.3.3 選擇熔覆材料

首先使用硬度計測量轉(zhuǎn)鼓主軸硬度為HRC30，然后使用便攜式金屬光譜儀檢測轉(zhuǎn)鼓主軸元素組成，確定主軸材料為45號碳素結(jié)構(gòu)鋼。最終判斷轉(zhuǎn)鼓濾機主軸材料為經(jīng)過表面熱處理的45號碳素結(jié)構(gòu)鋼。材料確定后，結(jié)合現(xiàn)場實際情況研究決定選擇氬弧焊技術(shù)進行主軸補焊，選擇ER50-G焊絲作為熔覆材料進行修復。

2.4 修復處理工作

2.4.1 熔覆磨損主軸至預(yù)留尺寸

首先將整個主軸的油漬、污垢和氧化物除去，特別是損傷部位認真擦洗，采用噴砂高壓清洗及超聲波清洗的方法去除疲勞層，打磨寬度170 mm，打磨深度為磨損最低點以下0.4～0.5 mm。使用氬弧焊焊接熔覆軸徑磨損位置，留加工量0.3～0.4 mm，總?cè)鄹埠穸?.2～2.3 mm，熔覆寬度170 mm，熔覆面積約為0.45 m2。整個熔覆過程需兩次完成，第一次（層）熔覆厚度1.5～1.8 mm，第二次（層）熔覆至要求厚度。

2.4.2 加工熔覆的主軸

車削加工熔覆位置，留磨量0.1 mm。根據(jù)軸徑Φ840 mm，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2 r/min計算，車削加工單次進給量為0.05 mm時加工精度、光潔度達到最佳。使用著色探傷檢測軸徑熔覆位置，出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷時重新補焊。熔覆結(jié)束后，對主軸進行保溫處理，緩慢冷卻降低殘余熱應(yīng)力。更換磨頭，磨削軸徑至Φ840+0.02/+0.05 mm，跳動小于0.05 mm，Ra3.2≤光潔度≤Ra1.6。

2.4.3 檢修質(zhì)量驗收

使用專用的外徑千分尺檢測修復的轉(zhuǎn)鼓主軸尺寸，保證主軸和軸瓦配合間隙符合標準，檢測主軸尺寸如圖4所示。經(jīng)檢驗，修復后的轉(zhuǎn)鼓主軸尺寸符合標準，滿足裝配精度要求，熔覆層沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，雜質(zhì)及氣孔等缺陷。主軸直徑修復后對其進行了回裝，該濾機投用后，運行狀態(tài)良好，滿足工藝需求。

圖4 檢測主軸尺寸

3 新技術(shù)方法效果驗證

轉(zhuǎn)鼓真空過濾機修復后運行平穩(wěn)，各項參數(shù)均正常，表明這次主軸修復是成功的。相對于以往的拆除外委修復而言，首先省去了繁瑣的轉(zhuǎn)鼓拆除和吊運過程，減小了作業(yè)過程中的風險因素，同時節(jié)約數(shù)萬元維修費用，另外在檢修周期上也比拆除修復節(jié)省約一周時間。

4 結(jié)語

通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓真空過濾機主軸的現(xiàn)場修復，開創(chuàng)國內(nèi)轉(zhuǎn)鼓真空過濾機主軸修復新方法，填補轉(zhuǎn)鼓過濾機在線修復的空白。該項技術(shù)同樣適用于其他同類型設(shè)備的修復，具有推廣意義。