進口斗提機長周期運行綜合改造

劉自清，胡家儒

（云南三環中化化肥有限公司，云南昆明 650113）

云南三環中化化肥有限公司60萬t/a磷酸二銨（DAP）Ⅰ期于2007年12月化工投料試車成功，在隨后的生產過程中不斷對磷酸二銨（DAP）Ⅰ期裝置的工藝進行了優化[1]，裝置運行效率逐漸提高，已具備滿負荷生產的能力。但干燥機進口斗提機C52103減速機頻繁發生損壞、鏈條斷裂等故障，造成裝置停車，嚴重制約裝置產能發揮。

1 設備參數

斗提機由美國REXNORD公司整體設計，關鍵部件全部進口，包括頭輪組件、尾輪組件、鏈條、減速機等。輸送能力：正常560t/h，最大734t/h；提升高度：40.2m；主電機132kW，1480r/min；輔電機：18.5kW，1480r/min；減速機為圓錐、圓柱三級空心軸式齒輪減速機，型號：M1210DBT3AN-72.760，美國?？斯旧a，速比72.760，輸入轉速n1/輸出轉速n2=1480/20.3。

2 存在的問題

（1）減速機損壞頻繁。在運行過程中，減速機第三擋齒軸經常損壞，同時把配對的第四擋輸出軸上大齒輪也打壞，非計劃停機檢修給生產帶來不小的損失，同時備件采購成本及人工維護成本居高不下。系統正常運行時突然失電導致停車，由于斗提機料斗內充滿DAP物料，輔助傳動系統不能正常盤車。

（2）進口斗提機鏈條為美國REXNORD生產，設計使用年限為8年，到2021年鏈條已使用13年，后期出現鏈條銷軸及外鏈板斷的情況，經測量鏈條已超出廠家規定的磨損量，需要對鏈條進行更換。

（3）頭輪為三塊分體式，用高強度螺栓與輪轂相連接后通過緊定套與軸連接，使用過程中經常出現螺栓被剪切斷的問題。

（4）液力偶合器經常出現漏油、軸承損壞、易熔塞損壞導致非計劃停車等問題。

3 原因分析及對應處理措施

3.1 減速機損壞的原因分析及解決措施

（1）從減速機整體來看，高速軸配對傘齒輪與第三擋齒軸是整個減速機最薄弱的環節，也是故障率最高的地方。斗提機屬于大負荷、連續運轉設備，運行過程中任何輕微的瞬時過載或負荷變化都會放大薄弱環節。查詢“?？薉RIVE ONE型標準減速機”官方樣本《M161-110CN》額定功率表，顯示M1210DBT3型減速機的額定功率為205kW，該功率對電機功率的安全系數為205/132=1.55，從理論上講此系數剛剛能滿足要求，但不能出現任何過載、負荷波動或經常啟停的情況。也就是說?？说脑歼x型要求現場使用條件嚴格依照設計標準，對現場任何單一變量或復雜變量不具備足夠的安全邊際。根據多年在斗提機應用領域的經驗，斗提機用減速機安全系數要大于1.8才能保證長時間可靠運行。

（2）解決措施。減速機重新選型，提高安全系數。選用天津產的弗蘭德減速機：型號B3HH15D71，速比68.553，輸出轉速21.74r/min，額定功率336kW。輔傳電機：功率由18.5kW提升30kW，1470r/min，輔傳速比29.43，輔傳動時輸出轉速3.2r/min。該選型對電機安全系數為336/132=2.55，遠高于安全系數＞1.8的要求。

3.2 鏈條斷裂原因分析及處理措施

3.2.1 鏈條斷裂原因分析

2020年11月，隨機取樣對鏈條套筒內孔、T型銷軸尺寸及鏈條伸長量進行測量，均已超出廠家規定的允許量，見表1。

表1 鏈條磨損量測量數據

3.2.2 鏈條國產化解決措施

為降低檢修費用，實現進口備件國產化，對鏈條重新進行選型。選型時確保鏈條節距228.6不變，部件7（滾子）直徑114.3mm不變，對關鍵部件（T型銷軸、外鏈板和內鏈板）進行優化。

3.2.2.1 各部件材料分析

圖1為G4037鏈條三視圖，對T型銷軸、內鏈板、外鏈板、M型鏈板、套筒和滾子進行采樣，材料的光譜分析，結果見表2。

表2 鏈條改進前后數據對比

3.2.2.2 破斷力計算

（1）T型銷軸。①原始尺寸（38.1mm）破斷力計算。T型銷軸原材料42CrMo，抗拉壓強度δ=1080N/mm。根據公式：

式中，F為最小破斷力，kN；δ為抗拉壓強度，N/mm2；A為截面積，mm2。將數據代入式（1）得，F1=δA1=1080π×（38.1/2）2=1230.67kN。②改造后尺寸（41.275mm）破斷力計算結果為1444.68kN，比改造前增加214.01kN。

（2）內、外鏈板破斷力計算。①內、外鏈板原始尺寸破斷力計算。內、外鏈板原始尺寸15.75mm，材料40Cr，最小破斷應力δ1=980N/mm，將數據代入式（1），得1546.65kN。②改造后尺寸（19.05mm）破斷力計算結果為1866.90kN，比改造前增加320.25kN。

由上述計算知，T型銷軸，內、外鏈板改造后尺寸的最小破斷力比原始尺寸的最小破斷力明顯增大。鏈條的可靠性及壽命主要是根據破斷載荷的高低來決定使用壽命，以上數據表明4038-G6鏈條的破斷載荷更高。

3.3 頭輪螺栓斷裂損壞的原因分析及處理措施

（1）分體式頭輪用高強度螺栓與輪轂相連接后通過緊定套與軸連接，螺栓受到大小相等、方向相反、相互平行的力剪切，表現為受剪切件兩部分沿外力作用方向發生相對錯動，從而產生變形。

（2）分體式頭輪損壞的解決措施。測繪頭輪做成整體式，確保技術要求：熱處理硬度HB229～269，齒面淬火HRC50～55，淬火深度3～3.5mm。

3.4 液力偶合器損壞的原因分析及處理措施

（1）液力偶合器損壞的原因。液力偶合器使用過程中存在易熔塞損壞、軸承損壞、油封老化等導致的非計劃停車。

（2）液力偶合器損壞的解決措施。永磁耦合器可實現緩沖啟動和過載保護功能。設備剛啟動時，導體盤在電機驅動下轉速迅速提高，導體盤與磁體盤因轉速差較大，兩者之間產生較強排斥力，從而推動兩側磁體盤向中間靠攏。同時由于磁體盤轉速相對較低，限矩器搖臂尚處于水平位置，阻止磁體盤繼續向中間靠攏，實現延時緩沖啟動。隨著磁體盤轉速進一步提高，導體盤與磁體盤之間轉速差逐漸減小，兩者之間的吸引力逐漸大于排斥力，使兩者分開，限矩器搖臂則在離心力作用下向外側擺動，并保持在平衡位置。當設備有沖擊載荷或過載堵轉時，負載端轉速急劇降低甚至停止，導體盤與磁體盤之間產生巨大排斥力，迅速將兩側磁體盤向中間推動，限矩器搖臂處于垂直位置，使傳動脫開，實現對設備的保護。故障排除后，負載端轉速逐漸上升，設備再次進入正常工作狀態[2]。液力偶合器、永磁耦合器比較結果見表3。

表3 液力耦合器、永磁耦合器比較

4 改造后效益評價

（1）C52103干燥斗提機鏈條長度為180m/臺，進口鏈條單價10500元/m，國產鏈條3700元/m，全部鏈條更換后節約費用為（1.05-0.37）×180＝122.4萬元。國產化鏈條破斷強度更高，確保設備安全運行。

（2）進口?？藴p速機備件費用較高且備件供貨周期較長，2021年干燥斗提機減速機更換為弗蘭德減速機，減速機未出現過故障，確保裝置安、穩、長、滿、優運行；輔助電機功率由18.5kW提升至30kW，即使出現設備跳停，料斗內充滿DAP物料也能通過輔助電機盤車，把料斗內全部物料倒出。

（3）液力偶合器更換成永磁耦合器，有效避免由于耦合器損壞導致的非計劃停車，裝置產能得到保證；永磁耦合器為免維護產品，使用過程中不需要對其進行維護保養。

5 結束語

進口斗提機通過綜合改造，能滿足60萬t/a DAP裝置生產需要，可在同行業推廣使用。