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凉水塔风机驱动轴的改造

凉水塔风机驱动轴的改造

凉水塔风机是凉水塔的关键设备,工作条件严酷,长期处于腐蚀性环境中,并且正常情况下无法检查,故风机的选型及稳定可靠运行显得尤为重要。烯烃厂凉水塔风机是轴流式螺旋桨风机,日本神钢法武都拉公司生产, 型号: HP - 4 - 8336 , 风机直径为8 530mm , 8 个叶片, 功率150kW,转速134r/ min ,当空气的密度为1. 103kg/ m3时,风机的输出风量为41 500m3/ min。该风机自1987 年投用至2002 年已运行了15a 。由于种种原因,轴承箱经常出现地脚螺栓松动断裂、浮动轴脱落等事故,严重影响风机的正常运行。为此我们与上海化机二厂一起,采用先进技术,对其进行了改造。
1  风机结构及存在问题
风机组成主要包括电机、2 根浮动轴、轴承箱、齿轮减速箱、叶片。
风机驱动轴包含2 根浮动轴,2 根浮动轴中间有1 个轴承箱,轴承箱起支撑和联接作用,见图1。

111  浮动轴
浮动轴的型号是300 系列,每根标准浮动轴是由镀锌钢管制成,每端是带6 个氯丁橡胶粘接的钢套的弹性联轴器。直径<127mm、壁厚6mm的钢管焊接在27mm 厚的法兰上作为1 根浮动轴。管子和法兰在必要的装配和焊接之后热浸镀锌处理,管子和法兰的材料分别依据日本工业标准G3445 - STKM13B和日本工业标准G3101 - SS41标准。
浮动轴的规格、尺寸及要求: (1) 浮动轴的转速1 450r/ min ;浮动轴的长度1 400mm ±5mm ,平直度小于3mm;浮动轴的质量85kg。
所有驱动轴组件都在制造厂内作了动力平衡和匹配标记。当轴安装在测试台上时,需在转速为1 800r/ min 的条件下进行测试,所测振幅要求不超过50μm(在支撑轴的2 个轴承支点上) 。凉水塔风机驱动轴的改造
112  联轴器的结构和材料
联轴器是氯丁橡胶套型,在每个联轴器内带有6 个平行排列的套筒,轴套由一弹性元件(外径<63. 5mm ×36. 6mm) 缠绕在1 <38mm、长度51mm 的不锈钢套管上,轴套装在管和法兰的组件中并用6 个螺栓拧紧在卡箍上,轴套被安装在1个圆周直径210mm 的浮动轴上。
113  轴承箱
轴承箱含有1 个钢轴和2 套锥形滚珠轴承,起水平浮动轴的中心支撑作用,它由4 个M12 的地脚螺栓固定在支架上,轴承箱内加有150 号透平矿物油润滑轴承。
114  安装要求
驱动轴的对中是用千分表检查2 个靠背轮之间的间隙和在浮动轴两端靠背轮外圆上测量径向的变化, 对中的最大误差值为: 左、右小于0. 125mm ,上、下小于0. 125mm。风机的振动要求在电机和减速箱的垂直和水平方向上最大振幅不超过125μm。
115  风机存在的缺陷
由于驱动轴含有2 根浮动轴及中间有1 个轴承箱,这就使风机的安装找正复杂化,从而使风机的对中值总是偏大,导致设备的振动较大,缩短了设备的运行周期。其次由于轴承箱的加油管长,接头多,漏点多,运行期间轴承箱又难以检查,所以90 %的风机故障都来自轴承箱故障。
另外维修难度大,浮动轴每端的轴套上都有1 个3mm 的凸台,这样2 根浮动轴与轴承箱的总长度就比电机与减速箱的距离大12mm ,轴套属易损件,这样每次更换轴套都必须将电机、轴承箱地脚螺栓松开,且重新找正,增加了检修难度。
2  驱动轴的改造
针对风机存在的问题,采用上海化机二厂的专利技术,对风机进行了改造。用1 根驱动轴取代原有的2 根浮动轴及轴承箱,这样就克服了原风机存在的缺陷。同时将原风机电机和减速箱上的联轴器去掉,改用改造后的左右半联轴器,改造后的驱动轴如图2 所示。

该驱动轴采用薄壁钢管及2 个半联轴器与橡胶轴套组成。在出厂前,需经过严格的动平衡测试调整,以保证风机运行平稳。其两端半联轴器与传动轴上的配重块,不得随意拆卸,并且安装时注意两半联轴器及锥套上的刻印记号对准。
2. 1  改造后驱动轴的强度校核
驱动轴采用的是1Cr18Ni9Ti 薄壁钢管及2 个半联轴器, 其中: d = 159mm , 内径d1 =1 5 1 mm , 驱动功率P = 1 5 0 kW , 转速n =1 450rpm ,扭转强度系数A = 120 ,许用扭转角<许= 0. 5°,扭转刚度系数B = 109 ,系数a = d1/ d ,根据下面公式[1 ]计算扭矩T :

由此可以看出: d > dmin1 , d > dmin2 ,φ<φ许,即实际驱动轴满足设计要求。
2. 2  改造后驱动轴的制作及安装要求
(1) 左右联轴器分别与锥套及橡胶轴套装配完成后做动平衡, 剩余不平衡力矩不大于0. 003 9N·m。
(2) 薄壁钢管的材料选用日本进口SUS304。
(3) 联轴器两法兰面的间隙要求为:左、右小于0. 12mm ,上、下小于0. 12mm。
(4) 初步找正。不转动两半轴器,用塞尺检查上下、左右两半联轴器的外缘的表面,直至两端表面相互平直或各处间隙均匀一致。
(5) 精密找正。以手盘动联轴器,用塞尺、游标卡尺或百分表等精密量具测量联轴器的同轴度和平行度。
(6) 整机安装完毕后,用手盘动联轴器应轻重均匀。

凉水塔风机驱动轴的改造

 

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