李科锋 刘鑫 孙亮亮 贺立新
1.上海众深科技股份有限公司沈阳分公司 辽宁沈阳 110027
2.上海众深科技股份有限公司 上海 201802
该项目为100万吨/年乙烯装置,其中HDPE装置规模为40万吨/年,挤压造粒机组日本进口设备,主要由主电机、主减速箱、异向双螺杆混炼机、熔融泵、换网装置及水下切粒系统组成[1]。
为满足装置不同牌号HDPE的生产及不同产量要求,挤压造粒机组通过主减速箱手动换挡装置,可实现高、低两种转速运行:高转速402rpm、低转速300rpm。
(1)主减速箱异常噪音。主减速箱在低转速运转时,其振动和噪音均符合标准要求;但在高转速运转时,齿轮啮合噪音异常,且振动超标。
(2)机组振动。机组在低转速运行时,运行平稳,符合要求;但在高转速时,机组振动,水泥基础低频振动,并导致2次机组辅助系统油管路焊缝开裂。
研究分析原工程设计方土建技术文件,制造方提交设计院用机组工程数据及交工文件、复测典型部位振动频谱;倾听业主方现场情况介绍;进行现场实地勘踏,以便找到现场问题产生的直接原因。
给业主提供今后有关设备的维护及整改建议,包括问题的近期的解决方案(支持机组连续运行,最好能保持正常生产负荷)和中期的解决方案(比如保持相关设备的稳定运行状态,坚持到第一个大修期等)
对业主方提供的资料进行仔细阅读和分析,听取业主情况介绍及原工程设计方设计文件介绍;并深入项目现场进行实地查看,发现的现象如下:表象:在402rpm时:机组振动超标、主减速箱运转出现异常噪音。主电机用润滑油箱上就地仪表盘及油管振幅异常。模板加热油管振幅异常。切粒机小车振动异常。厂房地坪振动异常。厂房框架柱手感无振动。接触法听机组运转(402rpm时):双螺杆混炼挤出机运转时,内部转动、混炼及传动声音平稳正常;主减速箱齿轮啮合声音异常,且啮合不平稳。
对于双螺杆混炼挤出机在生产运行中出现的问题,结合在现场堪踏的所见所闻,将根据基本理论和现场实际经验相结合原则,采取排除法进行分析,最终分析得出问题发生的根源,并给业主现场提出解决问题的方向或具体行动建议。
分析主减速箱异常噪音,从主减速箱结构设计、加工制造精度、装配精度及质量等因素进行分析,造成主减速箱异常噪音原因有:
主减速箱主要零部件加工精度;该主减速箱箱体为焊接结构,焊后消应力后其残余应力的大小将影响箱体主要装配尺寸的精度保持水平;输入齿轮轴转子因带换挡功能,其结构复杂,加工精度及装配精度要求很高,如有任一零件其加工精度不符合要求,将造成输入齿轮轴转子运转时出现异常;主减速箱装配精度;结构分析看:输入齿轮轴转子与箱体安装精度要求高、与配对从动输出齿轮轴转子齿轮啮合精度高,如输入齿轮轴转子上换挡用轴承装配游隙不符合要求,也将造成输入轴转子运转时出现异常。
输入齿轮轴转子高速齿轮与从动输出齿轮轴转子高速齿轮啮合接触面积不符合要求,也将造成输入轴转子运转时出现异常[2]。
总之,从上述的分析我们可以得出:主减速箱在高速运转时,出现的异常噪音,其原因主要和设计、制造及装配质量有关。
(1)主减速箱本身质量问题。主减速箱结构复杂、其设计、制造及装配要求高,而本主减速箱在高速运转时其啮合声音不连续,且有异常噪音。对本机组振动有叠加作用。
(2)地基与机组发生共振。从分析卖方提交的机组动静载荷,原设计方土建工程技术文件及施工样图(原基础一阶频率为13Hz,二阶频率为22Hz,且原工程设计时只计算了一阶频率)以及在机组现场选取机组典型位置复测振动频谱图(机组一阶频率为20.01-20.03Hz)和水泥基础典型位置复测振动频谱图等技术资料,尤其是水泥基础振动频谱显示:一阶频率为20.02Hz(且水平方向和垂直方向振动相位差为170度,接近180度),属于典型共振频谱。
(3)基础局部刚度不足。从现场堪踏看到的机组水泥基础宽度尺寸和机组本身的宽度尺寸比对,综合分析原基础设计思路,专家依据经验判定本机组水泥基础局部宽度不足,造成基础局部刚度不足。
从现场勘踏的情况和上述原因分析,基础共振可能是造成机组振动的首要原因,主减速箱齿轮啮合不连续,存在异常噪音也是一个原因。
现场加固振动过大的管道及仪表支架,确保目前机组辅助系统安全运行,从而保证机组的安全稳定运行;由专业的第三方进行全面的基础及机组振动监测,供原工程设计方重新复算使用;由制造厂家提交低、高转速时机组扰力值,利于判断振动值与扰力值的对应关系,供原设计方重新复算使用;根据2、3项的数据,由原工程设计方进行基础的动力数值模拟分析;利用机组停车短暂时机,尽快实施对主减速箱的检查确认工作:打开主减速机上盖,对输入齿轮轴转子高速齿轮啮合间隙、齿面接触等进行检查,并检查是否有过载现象;每周检查油箱润滑油机械杂质含量,从油质分析结果来判断齿轮啮合情况;齿式联轴器润滑油根据厂家要求定期进行更换;停机时复核主电机磁力中心线,确认主电机与主减速箱安装找正质量;停机时复核切粒机(电机与减速机、减速机与水室、刀轴与模板的对中,水室的水平度);及时提交备件计划。
目前基础的固有频率测定,最终确定现有基础的固有频率;
依据近期整改措施成效及工程用技术数据,由原工程设计方提出基础加固方案,并按方案实施加固基础[3]。
在近期整改措施未全部完成之前,建议机组保持在低速下稳定运行。