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星型卸料閥軸向泄漏的故障分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

文檔作者：雷霆1 吳慧軍2 肖敏文檔來(lái)源： 1.中國(guó)石化催化劑有限公司 2.中國(guó)石化催化劑有限公司長(zhǎng)嶺分公司		更新日期： 2026年07月12日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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??????????????????????收稿日期:２０２２Ｇ１２Ｇ０９.作者簡(jiǎn)介:雷霆,男,１９８８年畢業(yè)于成都科技大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè),學(xué)士,長(zhǎng)期從事催化劑制造技術(shù)管理工作,現(xiàn)為中國(guó)石化催化劑有限公司工程技術(shù)高級(jí)專(zhuān)家,高級(jí)工程師.Email:leit．chji＠sinopec．com.星型卸料閥軸向泄漏的故障分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化雷　霆１,吳慧軍２,肖　敏２(１．中國(guó)石化催化劑有限公司,北京１０００２９;２．中國(guó)石化催化劑有限公司長(zhǎng)嶺分公司,湖南岳陽(yáng)４１４０１２)　　摘　要:星型卸料閥是粉體輸送過(guò)程中的常用設(shè)備.在高顆粒硬度粉體物料輸送過(guò)程中,星型卸料閥轉(zhuǎn)子兩端容易產(chǎn)生軸向泄漏.通過(guò)對(duì)星型卸料閥軸向泄漏設(shè)備故障的主要原因進(jìn)行分析,提出了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的改進(jìn)措施.改進(jìn)后的應(yīng)用結(jié)果表明,提高星型卸料閥兩端轉(zhuǎn)子軸密封面的硬度可以提高密封面的耐磨性,明顯減小密封面運(yùn)行過(guò)程中的磨損,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,同時(shí)將轉(zhuǎn)子葉輪改為分體結(jié)構(gòu)有利于轉(zhuǎn)子的加工與設(shè)備檢修.關(guān)鍵詞:星型卸料閥　軸向泄漏　轉(zhuǎn)子軸　結(jié)構(gòu)優(yōu)化doi:１０．３９６９/j．issn．１００６－８８０５．２０２３．０２．０１０　　星型卸料閥又稱(chēng)旋轉(zhuǎn)卸料閥,工業(yè)俗稱(chēng)關(guān)風(fēng)閥、關(guān)風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)閥等,在化工、煤炭、冶金、食品加工等行業(yè)大量應(yīng)用.星型卸料閥通常安裝在其他設(shè)備的入口或出口,如布袋除塵器的出口、氣力輸送系統(tǒng)物料的入口通常都需要使用該設(shè)備.該閥通常垂直安裝,其作用是粉狀物料在重力作用下從卸料閥的上端通過(guò)閥門(mén)進(jìn)入下端時(shí),保證只有物料能夠通過(guò)卸料閥,而閥兩端的氣相相互隔離,保證其上下兩個(gè)體系氣相的獨(dú)立性,互相不產(chǎn)生干擾.星型卸料閥在催化劑和分子篩生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用廣泛,通常故障率不高,但在催化裂化催化劑粉體輸送系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)故障,主要表現(xiàn)為閥兩端的密封經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題,軸承磨損很快,氣體夾帶著細(xì)粉沿閥兩端軸向大量泄漏,造成大量的物料浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染,且檢修后使用壽命僅２０d,就再次出現(xiàn)嚴(yán)重的泄漏.１　星型卸料閥的結(jié)構(gòu)與原理星型卸料閥是粉狀或微細(xì)顆粒物料輸送過(guò)程中的重要設(shè)備,是物料在兩個(gè)體系之間傳輸?shù)倪^(guò)渡性設(shè)備,可使物料在兩個(gè)系統(tǒng)中傳輸?shù)耐瑫r(shí),兩個(gè)系統(tǒng)的氣相被隔離,故星型卸料閥通常又被稱(chēng)關(guān)風(fēng)閥.由于粉體物料需要借助重力的作用由上至下進(jìn)行傳輸,所以星型卸料閥自物料入口到出口通常為垂直安裝,閥軸為水平安裝狀態(tài).卸料閥上部料倉(cāng)或除塵器中的粉體物料連續(xù)不斷地通過(guò)星型卸料閥進(jìn)入下部料倉(cāng)或設(shè)備,同時(shí)其葉輪將上下兩部分的設(shè)備或系統(tǒng)中的氣體互相隔絕,特別是當(dāng)星型卸料閥下部為氣力輸送系統(tǒng)時(shí),其下部氣體無(wú)法竄入卸料閥上部,可確保氣力輸送系統(tǒng)的氣相平衡.星型卸料閥的結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖１.圖１　星型卸料閥的結(jié)構(gòu)原理　　星型卸料閥主要由機(jī)殼、葉輪轉(zhuǎn)子、軸封、軸承和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成,閥的上端通過(guò)法蘭與料倉(cāng)的檢維修技術(shù)　　石油化工設(shè)備技術(shù),２０２３,４４(２)??４８??PetrochemicalEquipmentTechnology
排料口相連.其工作原理為:細(xì)粉或細(xì)顆粒物料在重力的作用下從料倉(cāng)或除塵器底部落入葉輪槽中,葉輪轉(zhuǎn)過(guò)１８０°,物料又在重力的作用下落入卸料閥下部的收料倉(cāng)或氣力輸送系統(tǒng).葉輪轉(zhuǎn)子通常包含６個(gè)葉片,呈星狀分布(故稱(chēng)星型卸料閥).葉輪在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下,連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)轉(zhuǎn)送,由于葉輪外徑與殼體內(nèi)壁間隙很小,在其連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終能夠保證卸料閥上下兩部分氣體處于隔離狀態(tài).２　星型卸料閥軸向泄漏的原因分析星型卸料閥運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中常出現(xiàn)以下故障:１)密封失效,物料從葉輪兩端軸向泄漏;２)軸承磨損;３)葉輪卡死,設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn).分析認(rèn)為,軸承磨損和葉輪卡死的主要原因都是因?yàn)槲锪陷S向泄漏造成的,解決了物料軸向密封的問(wèn)題,其他故障將迎刃而解.對(duì)于星型卸料閥軸向密封失效的原因分析和改進(jìn)措施,不少技術(shù)人員提出了自己的見(jiàn)解,大多數(shù)都是從軸向密封入手,通過(guò)改進(jìn)密封形式解決星型卸料閥軸向密封的使用壽命問(wèn)題,保證設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行.還有的技術(shù)人員采用在軸向密封外部由外向內(nèi)通入一定壓力的儀表風(fēng)或氮?dú)獾姆椒ā荆薄?希望通過(guò)軸封兩端的氣相平衡阻止粉體的外泄.這種方法對(duì)于有些分體有一定的效果.某公司在裂化催化劑氣力輸送系統(tǒng)中采用了星型卸料閥,使用不久出現(xiàn)了軸向泄漏,該公司也采取同樣的方法進(jìn)行改進(jìn),卻效果不佳.分析認(rèn)為,上述故障分析和改進(jìn)措施固然有一定道理,但不是該設(shè)備故障的根本原因,導(dǎo)致所采取的措施未能從根本上解決問(wèn)題.新安裝的星型卸料閥在使用前期一般不會(huì)產(chǎn)生粉料軸向泄漏,通常使用一段時(shí)間后,都會(huì)逐步發(fā)生泄漏且泄漏量越來(lái)越大.此時(shí),將葉輪軸拆下來(lái)檢修不難發(fā)現(xiàn),軸的密封表面均發(fā)生了比較嚴(yán)重的磨損,磨損的凹槽痕跡清晰可見(jiàn).葉輪軸密封面嚴(yán)重磨損的實(shí)物圖片見(jiàn)圖２.圖２　葉輪軸密封面嚴(yán)重磨損的實(shí)物　　通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),粉料顆粒強(qiáng)度高、硬度大時(shí),星型卸料閥的使用壽命很短;反之,在粉體顆粒強(qiáng)度小、硬度低的使用狀況下,其使用壽命一般都很長(zhǎng),有的星型卸料閥連續(xù)運(yùn)行３年以上也沒(méi)有出現(xiàn)粉體沿軸向泄漏的情況.此外,葉輪軸的材質(zhì)對(duì)閥的使用壽命影響顯著,材質(zhì)強(qiáng)度和硬度高,可有效延長(zhǎng)其使用壽命.由此可見(jiàn),粉體對(duì)軸的密封面的磨損是星型卸料閥發(fā)生泄漏的主要原因.裂化催化劑粉體的顆粒與其他粉體不同,它具有比較高的硬度和強(qiáng)度,而高流化氣速提升管催化裂化技術(shù)的發(fā)展對(duì)裂化催化劑的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)提出了更高的要求,MLCＧ５００型催化裂化催化劑的顯微硬度達(dá)到６８８Hv/MPa【２】,對(duì)于一個(gè)新開(kāi)發(fā)的催化劑來(lái)說(shuō),耐磨性已成為其能否應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要的衡量指標(biāo).星型卸料閥葉輪轉(zhuǎn)子軸采用的材質(zhì)一般為普通奧氏體不銹鋼,材料的耐磨性較差,軸的密封面在高硬度顆粒的連續(xù)摩擦下逐漸出現(xiàn)凹槽,隨著摩擦?xí)r間的延長(zhǎng),凹槽越來(lái)越深,密封面遭到嚴(yán)重破壞,必然引起粉料的軸向泄漏.裂化催化劑氣力輸送系統(tǒng)中的星型卸料閥一般運(yùn)行不到５d就開(kāi)始產(chǎn)生軸向泄漏,運(yùn)行２０d后,泄漏量即達(dá)到不得不停工檢修的程度.３　星型卸料閥的結(jié)構(gòu)改進(jìn)３．１　提高葉輪轉(zhuǎn)子軸的耐磨性當(dāng)粉體物料的強(qiáng)度較高時(shí),提高葉輪轉(zhuǎn)子軸的表面耐磨性是消除故障、延長(zhǎng)葉輪轉(zhuǎn)子壽命的最佳措施.金屬材料表面耐磨性與金屬材料的表面硬度、塑性和韌性、強(qiáng)度、粗糙度、材料的表面溫度以及金屬的晶體結(jié)構(gòu)、是否存在冶金缺陷等因素有關(guān),其中材料的表面硬度是最主要的影響因素.當(dāng)轉(zhuǎn)子軸表面硬度遠(yuǎn)大于粉體物料的硬度時(shí),兩者之間的摩擦使粉體物料先被破壞,從而保護(hù)了轉(zhuǎn)子軸表面.一般轉(zhuǎn)子軸表面經(jīng)過(guò)處理后硬度應(yīng)達(dá)到HRC５５Ｇ６０.提高金屬軸的表面硬度通常使用的方法有以下幾種:１)采用強(qiáng)度較高的材質(zhì),如２Cr１３、３Cr１３、４０Cr等高強(qiáng)度合金鋼,表面采用淬火或滲氮、滲碳等熱處理方式進(jìn)行處理;２)密封表面鍍鉻處理;３)密封面噴涂硬質(zhì)合金;４)激光噴涂硬質(zhì)材料.以上處理方式均可獲得不同的表面硬度.無(wú)??９４??　第４４卷第２期雷　霆等．星型卸料閥軸向泄漏的故障分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化
論采用何種方式提高軸的表面硬度,最后密封面一定要經(jīng)過(guò)磨削處理,使密封面的粗糙度小于Ra０．８μm,這樣才能更有利于延長(zhǎng)密封面的使用壽命.不同處理方式的造價(jià)成本差異也非常大,技術(shù)人員可以根據(jù)物料的性質(zhì)和加工條件選取適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚矸绞?３．２　葉輪轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)改進(jìn)星型卸料閥出廠(chǎng)時(shí),葉輪轉(zhuǎn)子軸中的軸和葉輪通常為整體結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖３),當(dāng)軸的密封面出現(xiàn)磨損時(shí),一般采取的措施是在密封面進(jìn)行堆焊,然后進(jìn)行機(jī)械加工.由于葉輪直徑較大,軸的密封面離葉輪端面的距離比較近,加工難度較大,需要使用較大型號(hào)的車(chē)型和磨床,加工成本較高.當(dāng)堆焊產(chǎn)生的變形過(guò)大時(shí),將導(dǎo)致整個(gè)部件整體報(bào)廢,需將轉(zhuǎn)子整體更新,配件成本較高.圖３　改進(jìn)前的葉輪轉(zhuǎn)子軸結(jié)構(gòu)　　葉輪轉(zhuǎn)子軸的失效通常都是因?yàn)榉哿项w粒對(duì)軸兩端密封面的長(zhǎng)期磨損造成的,新的轉(zhuǎn)子密封面在未被磨損之前一般不會(huì)產(chǎn)生粉料軸向泄漏.轉(zhuǎn)子的修復(fù)主要是修復(fù)轉(zhuǎn)子軸的密封面,如果將葉輪轉(zhuǎn)子軸中的葉輪與兩端的軸分成３個(gè)部分,那么,軸的密封面失效時(shí),只需更換葉輪兩端的軸頭即可.葉輪兩端的密封軸與葉輪采用螺紋聯(lián)接,轉(zhuǎn)子的檢修可以在不動(dòng)焊、無(wú)需車(chē)削加工的情況下完成,檢修配件的成本大幅降低.軸頭分體式結(jié)構(gòu)更加有利于軸的表面熱處理、噴涂硬質(zhì)材料或表面鍍鉻等加工工藝的實(shí)施以及后續(xù)的機(jī)械加工,這樣可以極大地降低配件加工成本.具體實(shí)施方案見(jiàn)圖４.　　為了保證兩端軸與葉輪安裝后的同軸度,葉輪兩端需留出同軸度良好的工藝定位凸臺(tái),工藝定位凸臺(tái)與軸的內(nèi)孔采用小間隙配合或過(guò)度配合.軸的內(nèi)孔底部須留排氣孔,以便安裝時(shí)孔內(nèi)氣體順利排出.氣體的排出口應(yīng)錯(cuò)開(kāi)軸的密封面.圖４中葉輪與兩端的軸通過(guò)螺紋聯(lián)接.需要注意的是,螺紋的旋向要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向來(lái)決定,如果葉輪因出現(xiàn)粉料卡塞無(wú)法與軸同步旋轉(zhuǎn),使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)軸傳遞給葉輪時(shí),應(yīng)確保螺紋越旋越緊;同樣地,從動(dòng)端的軸出現(xiàn)卡塞時(shí),螺紋也應(yīng)該是越旋越緊.如果螺紋旋向選擇錯(cuò)誤,螺紋的軸向推力可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果.圖４　改進(jìn)后的葉輪轉(zhuǎn)子軸結(jié)構(gòu)原理　　星型卸料閥的結(jié)構(gòu)改進(jìn)后,連續(xù)運(yùn)行１年以上無(wú)軸向泄漏,使用壽命顯著延長(zhǎng).即使卸料閥轉(zhuǎn)子密封面由于長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)磨損,檢修人員也只需將兩端的密封軸頭拆下來(lái),更換新的軸頭即可,重新安裝后立即就可投用,檢修時(shí)間大幅縮短,檢修費(fèi)用也顯著降低.４　結(jié)語(yǔ)通過(guò)對(duì)星型卸料閥故障現(xiàn)象進(jìn)行分析,找到了其軸向漏料的根本原因,并有針對(duì)性地制訂了有效措施,較好地解決了上述問(wèn)題,不僅延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命,而且降低了設(shè)備檢修成本.具體措施總結(jié)如下:１)通過(guò)增加星型卸料閥兩端軸的密封面的硬度,提高密封面的耐磨性,大幅延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命;２)星型卸料閥兩端的密封軸與葉輪采用分體結(jié)構(gòu),降低了設(shè)備檢修費(fèi)用,大幅縮短了設(shè)備的檢修時(shí)間.參考文獻(xiàn):[１]　趙理生．旋轉(zhuǎn)卸料閥軸封改造[J]．山東工業(yè)技術(shù),２０１６,(８),４７．[２]　吳俊升,李曉剛,公銘揚(yáng),等．催化裂化催化劑機(jī)械強(qiáng)度與磨損行為[J]．北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),２０１０,３２(１),７３Ｇ７７．??０５??石　油　化　工　設(shè)　備　技　術(shù)２０２３年　
addedinthepartaboutgasstationsinGB５０１５６—２０２１TechnicalStandardofFuellingStationrevisedonthebasisoftheoriginalstandard,mostpartsoftherelevantcontentinthestandardremainthesameastheoriginalone,andtherearesomeambiguitiesinthepracticalapplication．BasedonthelongＧtermpracticeofgasstationengineeringdesign,safetyandfireprotectiondesignreview,completionacceptance,safetyevaluationreviewandsafetyinspectionverification,themainreasonsfortheambiguitiesaredistinguished．Theanalysisindicatesthattheambiguitiesarepartlyduetoasmallnumberofdefectsinthestandard,butmorelikelyduetopeople＇smisinterpretation．Therefore,itisproposedthattherevisionofnationalstandardsshouldbewidelysolicitedforopinionstomaximizethescreeningoferrorsandeliminateambiguitiesandfurtherimprovetheprecisenessandauthorityofnationalstandards．Meanwhile,thiscanalsofacilitatetherelevantapplicationpersonneltoachievecomprehensiveunderstandingandcorrectapplicationofthestandardsandtoavoidmisinterpretationandreduceambiguities．Keywords:gasstation;technicalstandards;safedistance;fireseparationdistance;ambiguities;differentiateandanalyzeTRANSFORMATIONANDLOWＧCARBONOPEＧRATIONOFHEATINGFURNACEFOROILANDGASGATHERINGANDTRANSPORTAＧTIONPIPELINE[４２]NieXiaohu(CentralChinaBranchofSINOPECSalesCo．,LTD．,Wuhan,Hubei,４３００２３)Abstract:TheupgradingandefficiencyimprovementofheatingfurnaceissignificanttothegreenandlowＧcarbonoperationofoilandgasgatheringandtransportationpipeline．TakingWeijingLinetransporting２,９４９t/dofthreeＧhighcrudeoil(referstocrudeoilwithhighwaxcontent,highfreezingpointandhighviscosity)asanexample,thispaperanalyzesthetransformationeffectsofpipelineheatingfurnaceindetailfromtheaspectsofoilproperties,heatingfurnaceworkingprinciplesandfurnaceefficiency．Theresultsshowthatcomparedwiththetraditionaldirectheatingfurnace,thevacuumphasechangefurnacehasanincreasedefficiencyof１２％andtheaverageunitconsumptionofsuchfurnaceisreducedby０．０９８m３/t,whichresultsinannualcostsavingof３７１,５００yuan．Inaddition,theannualemissionofwastegasisreducedby１．１２millionm３,andthecarbondioxideequivalent(CO２e)emissionisreducedby２３６t．ThegoaloflowＧcarbonemissionreductionhasbeenachievedbythetransformationofheatingfurnace．Keywords:vacuumphasechangeheatingfurＧnace;oilandgasgatheringandtransportation;heatefficiency;lowＧcarbonemissionreductionFAULTANALYSISANDSTRUCTUREOPTIMIＧZATIONONAXIALLEAKAGEOFSTARＧSHAPEDDISCHARGEVALVE[４８]LeiTing１,WuHuijun２,XiaoMin２(１．SIＧNOPECCatalystCo．,LTD．,Beijing,１０００２９;２．ChanglingBranchofSINOPECCatalystCo．,Ltd．,Yueyang,Hunan,４１４０１２)Abstract:StarＧshapeddischargevalvesarecommonequipmentforpowderconveying．AxialleakagetendstooccuronbothendsofthestarＧshapeddischargevalveintheconveyingprocessofhighhardnesspowder．ByanalyzingthemainreasonsfortheaxialleakagefaultofthestarＧshapeddischargevalve,theimprovementmeasuresforrotorstructureareproposed．TheapplicationresultsaftertheimprovementshowthatwearresistanceofthesealingsurfacecanbeimprovedbyincreasingthesealingsurfacehardnessoftherotorshaftatbothendsofthestarＧshapeddischargevalve;wearonsealingsurfacecanbereducedevidentlyandtheservicelifeoftheequipmentcanbeextended．Meanwhile,therotorimpellerischangedtoasplitstructure,whichisadvantageoustorotormachiningandequipmentoverhaul．Keywords:starＧshapeddischargevalve;axialleakage;rotoraxis;structureoptimizationAPPLICATIONOFCOLLAPSIBLEUMBRELLALIFTPLATFORMINCOKEDRUMINSPECTION[５１]ZhangSai(SINOPECBeijingYanshanComＧpany,Beijing,１０２５００)Abstract:Coketowerisoneoftheimportantequipmentindelayedcokingunit．ThescientificandeffectiveperiodicinspectionofthecoketowerisextremelyimportantforthelongＧcyclesafeandstableoperationoftheunit．Thispapermainlyintroducestheapplicationofcollapsibleumbrellaliftplatformincoketowerinspectionandstrengthcheckanalysis．Theapplicationresultsshowthatcollapsibleumbrellaliftplatformisusedinnovativelyintheunit．Ontheexistingdrillpipeofthecokeremovalsystem,theexistingdrillpipe,drillwinch,steelropeandotherequipmentareutilizedcleverlytoachievesafetyandreliability,efficiencyandtimesaving,andcostsaving．Meanwhile,thetestingdatawillprovideimportantdatasupportforthelongＧcycleoperationandregularinspectionofthecoketower．Keywords:coketower;collapsibleumbrellaliftplatform;inspection;strengthcheckABSTRACTS　PETROCHEMICALEQUIPMENTTECHNOLOGYStartedPublicationin１９８０．Bimonthly．Mar．２０２３Vol．４４No．２??Ⅴ??

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