1 概述
天脊煤化工集團股份有限公司120萬噸/年的硝酸磷肥裝置，其中有2臺350t/h回轉(zhuǎn)圓筒干燥機（簡稱轉(zhuǎn)筒干燥機）采用實心矩形滾圈支撐整個筒體及物料的重量，使其能在托輥上回轉(zhuǎn)。冷態(tài)下滾圈松套在筒體鞍座板上，預留膨脹間隙。運轉(zhuǎn)時，筒體受熱膨脹，間隙消失，滾圈與鞍座板緊密接觸不產(chǎn)生相對滑動。該回轉(zhuǎn)干燥機采用40組楔形鞍座板，均勻焊接在筒體上，將筒體載荷傳遞到滾圈上，使筒體不直接與滾圈相互磨損。滾圈左右兩側布置了擋圈，擋圈焊接在鞍座板上，并用筋板加強，防止?jié)L圈軸向竄動。
轉(zhuǎn)筒干燥機基本參數(shù)如下表所示：
物料 | 硝酸磷肥、硝酸磷鉀肥 | 操作壓力 | 常壓 |
制造單位 | 日本月島機械株式會社 | 電機功率（kW） | 450 |
結構形式 | 回轉(zhuǎn)圓筒，并流直接傳熱 | 筒體轉(zhuǎn)速（r/min） | 4.16 |
設備凈重（t） | 370 | 筒體厚度（mm） | 22/32/45 |
設計能力（t/h） | 350（干基） | 筒體材質(zhì) | 碳鋼SS41 |
正常能力（t/h） | 300（干基） | 滾圈尺寸（mm） | Φ5600×Φ5144；Φ5600×Φ5144-600 |
筒體規(guī)格（mm） | Φ5000×25000 | 滾圈材質(zhì) | 鑄鋼SCMn3A |
筒體斜度 | 3.5/100 | 托輪尺寸（mm） | Φ1600-550/600 |
操作溫度（℃） | 約110 | 托輪尺寸 | 鑄鋼SCCrM3A |
轉(zhuǎn)筒干燥機采用并流直接傳熱用熱空氣對硝酸磷肥顆粒進行干燥，將硝酸磷肥含水量由1.3%降到0.6%。來自雙轉(zhuǎn)鼓造粒機的濕硝酸磷肥顆粒，靠重力經(jīng)進料箱流入干燥機。來自鼓風機空氣經(jīng)蒸汽加熱器加熱到130～142℃進入干燥機。干燥機內(nèi)熱空氣在引風機的作用下與硝酸磷肥顆粒同向流動。硝酸磷肥顆粒在螺旋抄板、升舉抄板和十字抄板的作用下，與熱空氣直接接觸進行傳質(zhì)、傳熱，達到干燥的目的。出干燥機后，熱空氣進入旋風除塵器和袋濾器進行除塵處理。硝酸磷肥顆粒通過螺旋輸送機、斗提機進入篩分工序。
2 事故經(jīng)過及損壞情況
2016年1月17日，1臺轉(zhuǎn)筒干燥機前、后滾圈的擋圈局部脫落，被迫停車處理。檢查發(fā)現(xiàn)：
①后滾圈西側擋圈掉一塊，長約1.2m，擋圈一端有多條重疊弧狀擠壓痕跡。后滾圈西側端面局部有擠壓痕跡。擋圈與鞍座板的兩處焊口開裂，與5塊筋板的焊口開裂。5塊筋板沒有脫落，還固定在筒體的鞍座板上。
②前滾圈西側擋圈掉5塊，長約6m，筋板多為本體撕裂，一小半隨擋圈脫落，一大半留在筒體的鞍座板上。
③后滾圈東側擋圈的筋板有個別開裂，前滾圈東、西兩側沒有脫落的擋圈上也有部分筋板開裂，且前滾圈開裂筋板數(shù)量比后滾圈多。
3 原因分析
3.1 擋圈脫落
從后滾圈西側脫落的擋圈損壞情況看，擋圈一端被反復擠壓，觀察同側擋輪和滾圈端面發(fā)現(xiàn)局部均有磨損痕跡。從而判斷擋圈一端焊口先脫開，隨筒體旋轉(zhuǎn)到下半圈時，因重力作用脫開端下垂。當旋轉(zhuǎn)到下部擋輪位置時，下垂的一端擠到西側擋輪和后滾圈的縫隙中，后滾圈突然受到一個向上的附加力。因為擋輪位置是固定的，所以滾圈帶動筒體上竄，使前滾圈與其西側擋圈接觸，西側擋圈向上推動前滾圈，擋圈受力突然增加，固定擋圈的筋板受力也突然增大。與此同時，后滾圈西側下垂擋圈的下垂端被擠壓變形，另一端未開焊縫受力增大。隨著筒體的旋轉(zhuǎn)，下垂擋圈從擋輪和滾圈的縫隙中擠出，附加力又突然消失。當下垂擋圈再次旋轉(zhuǎn)到擋輪位置時，附加力再次產(chǎn)生。如此周而復始，前滾圈西側擋圈固定筋板受到一個很大的交變應力作用，筒體旋轉(zhuǎn)一圈，應力交變一次，若干圈后，固定筋板斷裂，西側擋圈開始逐塊脫落。下垂擋圈未開焊縫也受到交變應力作用，焊縫撕裂，整塊擋圈脫落。
3.2 筋板開裂
筋板斷口多為舊痕跡，檢查發(fā)現(xiàn)未脫落擋圈的部分筋板也存在開裂現(xiàn)象，在擋圈脫落前，已有部分疲勞開裂，當擋圈受力突然增大，已疲勞的筋板承受不住突然而來的巨大沖擊，發(fā)生大面積斷裂，導致?lián)跞Χ鄩K脫落。說明正常運行時，擋圈受力就偏大，筋板強度就不夠。
3.3 擋圈受力情況
冷態(tài)時，滾圈與鞍座板留有膨脹間隙1mm，正常運轉(zhuǎn)時筒體溫度升高，間隙消失，滾圈與鞍座板脹死，摩擦力增大，兩者之間沒有相對運動，擋圈幾乎不受力。如果膨脹間隙太大，筒體升溫后仍然存在間隙，則筒體鞍座板和滾圈之間的摩擦力減小，兩者就會產(chǎn)生相對運動，擋圈受力增大。擋圈是靠筋板固定在鞍座板上，滾圈對擋圈的軸向推力、端面摩擦力由筋板承擔，擋圈受力過大時，筋板強度不能滿足使用要求，導致筋板疲勞開裂，擋圈脫落。
3.4 滾圈與鞍座板間隙大
由于滾圈已經(jīng)使用近30a，滾圈內(nèi)圈與鞍座板常年磨損，內(nèi)圓弧面異型磨損嚴重，滾圈截面出現(xiàn)內(nèi)凸現(xiàn)象，圓周方向出現(xiàn)波浪變形，各部位與鞍座板的間隙大小不一，滾圈和筒體接觸不均勻，各點受力也不均勻，間隙小的部位受力大，磨損較快，導致總間隙進一步增大。再加上從1996年開始筒體出現(xiàn)裂紋，2014年滾圈出現(xiàn)裂紋（已進行補焊），在一定程度上破壞了滾圈和筒體的圓柱度，也導致滾圈和鞍座板之間的間隙調(diào)整困難，無法達到設計值，滾圈和鞍座板間隙存在偏大現(xiàn)象。
通過分析，擋圈脫落的直接原因是擋圈受力過大，筋板強度不夠。根本原因是滾圈異型磨損導致與鞍座板的間隙偏大，摩擦力減小，擋圈受力增大。
4 解決方案
（1）后滾圈和其西側擋圈異形磨損嚴重，間距較大，為調(diào)整滾圈和擋圈間隙，本次檢修將滾圈頂起使其與東側擋圈接觸，將西側擋圈全部割開，向內(nèi)移動，貼死滾圈后重新與鞍座板進行了焊接。將擋圈的全部筋板進行了更換，筋板厚度由12mm增加到16mm，從2塊筋板增加為3塊筋板。對變形擋圈進行更換。將擋圈圓周方向與鞍座板進行焊接。
（2）前滾圈西側脫落的擋圈進行恢復，東西兩側開裂的筋板進行了更換，筋板厚度均加厚到16mm，并將2塊筋板增加了3塊筋板。
5 防范措施
（1）每月對鞍座板、擋圈、筋板進行全面檢查，對存在的問題早發(fā)現(xiàn)早處理，避免擋圈脫落事故。
（2）將磨損、開裂嚴重的滾圈及筒節(jié)、鞍座板、擋圈更換列入大修計劃。
（3）更換鞍座板時要嚴格控制滾圈與鞍座板、滾圈及擋圈的間隙。滾圈與鞍座板直徑間隙不大于1mm，滾圈徑向跳動不大于5mm，軸向竄動不大于3mm，滾圈與兩側擋圈總間隙不大于3mm。
6 結束語
綜上所述，由于轉(zhuǎn)筒干燥機的長期使用，滾圈和鞍座板相互磨損，兩者間隙變大，導致?lián)跞κ芰υ龃?；又由于擋圈筋板厚度較薄、數(shù)量較少，導致筋板強度不夠。擋圈受力增大和筋板強度不夠?qū)е略谡＿\轉(zhuǎn)過程中筋板發(fā)生疲勞開裂，使得后滾圈西側一塊擋圈一端脫開，并擠入滾圈和擋輪的縫隙中，產(chǎn)生較大的交變應力，加劇了擋圈的受力，造成多塊筋板快速斷裂，導致?lián)跞γ撀涫鹿?。為了解決燃眉之急，臨時增加筋板厚度和數(shù)量，提高了筋板的強度，恢復了生產(chǎn)。為了解決鞍座板和滾圈長期磨損間隙大且不好調(diào)整的根本問題，于2016年6月大修期間，對滾圈及筒節(jié)、鞍座板、擋圈等進行了更換改造，同時制定了一些防范措施，對干燥機的日常維護和檢修加強了管理。到目前為止，該轉(zhuǎn)筒干燥機一直運行正常，沒有再發(fā)生類似事故。
