双轴螺旋混料器

yzh-1971

瓮福磷业发展公司十万吨/年复合肥装置双轴螺旋混料器的

性能和使用维护的研究报告

禹志宏

前言
瓮福磷业发展公司十万吨/年复合肥装置是由复合肥生产装置和废渣处理装置两部分组成，其中废渣处理系统是该复合肥装置的亮点，是公司资源综合利用、实现循环经济的依托。然而废渣处理系统的核心设备数双轴螺旋混料器了。
该混料器是由上海化工设计院专为瓮福磷业发展公司十万吨/年复合肥装置渣处理系统设计的专用设备，由江苏无锡市新联机械制造有限公司制造。
该设备从2006年2月28日安装完毕，使用至今一直没有得到很好的使用，暴露一系列问题。严重影响复合肥装置的经济预期。因此，必须对该设备性能进行切实的现场研究，拟定研究方案、改进措施和相关的操作维护草案。力争在最短的时间里将其改善，达到预期的目标。
设备结构及工作原理
结构：
该设备名称为：双轴螺旋混料器，从此名称上就可大概获得其基本的结构和其功能。该设备的组成部分有：电机、减速箱、传动齿轮、转动轴、搅拌叶片、机架、搅拌室、物料进口、物料出口等组成。
搅拌叶片按一定的间距和螺旋角沿转动轴的轴向和径向均匀分布。两转动轴安装在断面向“U”字型的搅拌室里，其轴线相互平行并在同一水平面上。两轴通过一对齿数相同的传动齿轮实现双轴螺旋混料器，转动轴带动其上的搅拌叶片实现搅拌功能。
工作原理：
双轴螺旋混料器要实现的功能：就是将干湿不均的物料通过混合、搅拌均匀，做到具有一定流动性和强度的细小颗粒。其工作原理由上述的设备结构可略知。将干、湿的两种物料按一定比例混合由进口送入双轴螺旋混料器，物料在搅拌室里被两根同步反向的转动轴带动做圆周运动的搅拌叶片作用，其过程使物料得到充分的混合、破碎、搅拌并输送到出口。
该设备的性能研究
优点：
结构和原理非常简单，维护方便，易损件少，更换容易！功率配置富裕，有较强的负荷弹性。
缺点：
从5月底的检修过程中发现其有很多不足之处：
轴承烧毁的原因有两点：系统润滑不合理，导致轴承缺油，无法补充。这是最主要的问题。轴系支承不合理，轴承的受力与轴的变形和受力反向不匹配，轴在工作过程中的变形在轴承处无法得到补偿，会导致轴承的过载，温度较高，局部磨损严重。这是一个不很突出的问题，但会影响轴承的寿命。
装配尺寸和装配顺序的设计有缺陷，不利于检修的方便。
这些问题除轴系的支承没有改动，其它问题在检修过程中当时即就作了调整。
目前该设备的不如意之处有二：a搅拌叶片在使用过程中经常断裂；b就目前的处理能力而言，与预期相距较大。下面分别对两问题进行分析提出建议方案。
A、搅拌叶片的断裂分析和解决措施和方案：
搅拌叶片的形式如图所示：
搅拌叶片最初采用的是由原产家提供，在不到一个月的时间里更换了约100片，多是断裂，而且断裂的面多是如图所示的三个截面突变处。
该搅拌叶片是铸件，从其断裂的位置和断面的晶相分析和判断，叶片铸造过程的工艺处理有明显的不合理处，导致应力的集中。带着这个判断的结论，委托贵阳兴隆机械厂按照实物的几何尺寸进行加工一批叶片。同样采用铸造，但对铸造工艺进行了要求，同时在机械加工过程中也采用了消散应力的方法。从目前半月的使用情况来看，效果明显比原厂家的质量好，虽有断裂但都是在如图C处断面断裂。从此分析，充分证明原厂家提供的搅拌叶片在铸造工艺上存在缺陷，同时也告诉C断面的强度存在不足。如何处理C截面强度不足的问题？
最简单易行的办法就是提高搅拌叶片的材质等级。现在使用的材质是是普通碳钢Q235，其单位抗拉强度约300-400MPa，如果采用优质碳素钢：45#、15Mn，其单位抗拉强度850-920MPa，这样其强度将在原来的基础上提高2-3倍，应该能够解决搅拌叶片强度不足的断裂问题。
B、处理能力偏小，不能满足生产的要求。
根据双轴螺旋混料器的原理可知其处理能力与如下三个方面因素有关：干返料的量和含水率、湿料的量和含水率、双轴螺旋混料器的搅拌强度。处理能力与干返料的量正比、与加入湿料的含水率反比、与双轴螺旋混料器的搅拌强度成正比。
从以上的分析来看，解决和提高处理能力的途径有两条：从操作方面着手，有效的提高和控制干返料与湿料的量及配比；从设备的结构和机构上着手，解决措施就是如何提高其搅拌强度。提高搅拌叶片的搅拌强度，有三个方案：提高设备的转速、改变搅拌叶片形式、将工作区域按功能进行划分破碎、混合和输送三个区域，不同区域的功能侧重不同，可以有效地提高处理能力，同时改善机械功率的分配，提高效率。针对提高搅拌叶片的搅拌强度的三个方案中：提高转速的方法最简单、易行、效果会很明显。但是资金投入最大，隐患较多，必须对其全部零部件的强度刚度进行效核。改变搅拌叶片形式的方法，简单、易行、投资小，但所选择的搅拌叶片形式得通过现场试用来验证，在时间耗费上会较长。按功能来划分区域的方法，可以在不增加设备功率的条件下提高处理能力。属于优化性设计改造，也需要有较长的时间对各个区域的叶片形式和搅拌强度进行试验研究，方能做到适用、有效。
从眼前的状况来分析，建议首先从工艺着手，加强生产人员的操作规范和技术培训，将现在状况下的设备最大处理能力找到，同时试验在最大处理能力的下的长期工作的稳定性能。为下阶段的改造提供更多的信息。另外，在设备上，先采取对搅拌叶片的形式上进行试验和摸索。