СПОСОБ РЕМОНТА РАБОЧЕГО КОЛЕСА ЭКСГАУСТЕРА Российский патент 2000 года по МПК B23P6/00 C22B1/14 

Изобретение относится к области высокопроизводительных центробежных вентиляторов для запыленных газов повышенной температуры и может быть использовано при ремонте дымососов агломерационного производства (эксгаустеров), а также дымососов для установок сухого тушения кокса.

Дымососы производительностью более 6000 м/мин изготавливаются преимущественно двухстороннего всасывания. Их рабочие колеса диаметром 2-4,5 м содержат посаженный на вал центральный диск переменной толщины от 60-150 мм у вала до 8-15 мм на периферии и два конических диска также переменной толщины. Между дисками установлены, как правило, по 24 лопатки с каждой стороны центрального диска.

Колеса дымососов вращаются со скоростью более 1000 об/мин, центробежные силы вызывают в дисках и лопатках напряжение порядка 2000 кг/см, поэтому элементы колеса изготавливаются из легированных сталей.

В зависимости от назначения и условий работы дымососы выпускаются с рабочим колесом либо сварной, либо клепаной конструкции.

Таким образом, колеса дымососов - весьма дорогостоящее оборудование и проблема их ремонта актуальна.

Дымососы газоотводящих трактов агломерационных машин просасывают газ через слой мелкоразмолотой руды, флюсов, кокса, поэтому дымовые газы увлекают за собой большое количество мелких твердых частиц. Газоочистка улавливает только часть пыли, поэтому из всех дымососов газоотводящих трактов металлургических печей, обжиговых агрегатов, котельных и т.п., эксгаустеры в наибольшей степени подвержены абразивному износу, причем изнашиваются преимущественно лопатки, а не центральные и боковые диски. Поэтому эксгаустеры выпускаются в основном с клепаной конструкцией рабочего колеса, допускающей многократную замену изношенных лопаток при помощи переклепки и последующей балансировки колеса (см. А.Д. Брук. Дымососы газоочистных сооружений, М., "Машиностроение", 1984, с.88).

Известен способ ремонта рабочих колес дымососов клепаной конструкции, включающий операции отделения изношенных лопаток от дисков, изготовления новых лопаток, установки и закрепления новых лопаток на дисках и балансировку колеса (см. "Инструкция по ремонту тяго-дутьевых машин и мельничных вентиляторов котельных агрегатов", М-Л., "Госэнергоиздат", 1962, с.13,14).

Недостаток этого способа - чрезвычайная трудоемкость и высокая стоимость ремонта.

В рабочем колесе эксгаустера более тысячи заклепок. При ремонте необходимо срезать их головки, выбить из отверстий, снять заусенцы на краях отверстий, изготовить новые лопатки, в отбортовках лопаток просверлить по подметке отверстия, вставить и расклепать в стесненных условиях новые заклепки, нагретые до 1000-1100^oC.

В условиях интенсивного износа лопаток тяжелонагруженных рабочих колес целесообразно при ремонтах сохранить целость дорогостоящих дисков. В этих случаях оправдано применение клепаной конструкции, допускающей многократную замену лопаток при помощи переклепки.

Несравненно менее трудоемок процесс сварки рабочего колеса. Цельносварная конструкция значительно проще и дешевле клепаной. Однако она применяется в случаях одинакового срока службы лопаток и дисков рабочего колеса, так как отделение от дисков приваренных изношенных лопаток по известным технологиям неизбежно приводит к повреждениям поверхности и короблению дисков. Поэтому при ремонте дымососа изношенное рабочее колесо заменяют новым.

Известен способ ремонта рабочих колес дымососов, в том числе и сварной конструкции, путем наплавки рабочих поверхностей изношенных лопаток высокотвердым сплавом, например, электродами Т-590 или Т-620, а также путем приварки накладок на локальные дефекты (см. "Инструкция по ремонту тяго-дутьевых машин и мельничных вентиляторов котельных агрегатов", М-Л., "Госэнергоиздат", 1962, с. 13).

Однако этот способ ремонта неприменим для быстроходных эксгаустеров, так как при радиусе места накладки или наплавки более 1 м и при скорости вращения колеса более 1000 об/мин, напряжения от центробежных сил в теле лопаток и их упругая деформация вызовут растрескивание хрупкой высокотвердой наплавки и разрушение лопатки в зонах концентрации напряжений (сварные швы вокруг накладок).

Поскольку в известном уровне техники (по доступным заявителю источникам информации) более близких по технической значимости аналогов не найдено, за прототип принимаем первый из описанных аналогов.

В основу данного изобретения поставлена задача существенного снижения трудоемкости и удешевления ремонта рабочих колес эксгаустеров, преимущественно сварной конструкции, путем многократной замены изношенных лопаток без повреждения дорогостоящих дисков рабочего колеса.

Поставленная задача решается тем, что в способе ремонта рабочего колеса эксгаустера, включающем операции отделения изношенных лопаток от дисков, изготовления новых лопаток, установки и закрепления на дисках новых лопаток и балансировки колеса, согласно изобретению лопатки отрезают от дисков с оставлением буртов на поверхности дисков, а новые лопатки устанавливают и приваривают со смещением относительно буртов по дуге окружности диска.

При этом смещение лопаток производят на центральный угол 3-4^o от буртов против хода вращения рабочего колеса.

Причем бурты оставляют высотой 5-9 мм.

Кроме того, после цикла из 3-4 ремонтов поверхности дисков очищают от буртов путем механической обработки.

При этом перед очисткой дисков предварительно производят заплавку дефектов на их поверхностях электродами, аналогичными электродам, используемым для приварки лопаток.

У эксгаустеров центральный угол входного торца лопатки и двух сварных швов по его сторонам составляет 2,6-2^o, а центральный угол минимального расстояния между краями сварных швов смежных лопаток соответственно равен 12,1-12,4^o.

В связи с этим при сдвиге по центральному углу места приварки новых лопаток относительно буртов, меньшем 3^o, возможно частичное наложение сварных швов новой лопатки и бурта со стороны оси колеса, что недопустимо по условиям прочности, а сдвиг больший, чем 4^o, неоправданно уменьшает количество замен лопаток до очистки поверхности дисков от буртов.

Поскольку частицы пыли, попадающие в эксгаустер, концентрируются у поверхности центрального диска в пылевые шнуры, изнашивающие лопатки, бурты, расположенные вблизи рабочей поверхности лопаток, в определенной мере способствуют уменьшению концентрации пыли, поэтому сдвиг места установки новых лопаток относительно буртов необходимо производить в направлении против хода вращения рабочего колеса.

При срезании изношенных лопаток на расстоянии, меньшем чем 5 мм от поверхности диска, возможно повреждение его поверхности факелом резака, а срезание на расстоянии, большем чем 9 мм, неоправданно утяжелит колесо и увеличит напряжения в дисках от центробежных сил.

К тому же, учитывая различную толщину дисков и лопаток, катет шва этого соединения определяется из соотношения k = 2 + 0,4s, где s - толщина лопатки.

У эксгаустеров катет сварного шва составляет 7-9 мм.

При использовании всей межлопастной поверхности дисков (3-4 замены лопаток) поверхности центрального и боковых дисков очищают от буртов путем механической обработки, например, на карусельном станке. Предварительно все дефекты на поверхностях дисков (вмятины, забоины, мелкие трещины и т.п.) заплавляют электродом, аналогичным электродам, используемым для приварки лопаток.

После обработки диски снова готовы к дальнейшей эксплуатации.

Таким образом, предложенный способ ремонта рабочего колеса эксгаустера позволяет значительно снизить трудоемкость и стоимость ремонта путем многократной замены только лишь изношенных лопаток, многократно применяя дорогостоящие диски, а также перейти от клепаной конструкции колеса эксгаустера к сварной.

Способ ремонта осуществляется следующим образом.

Изношенное рабочее колесо эксгаустера переносят на площадку для ремонта, снимают с вала и кладут на плиту (ось колеса вертикальна). Лопатки между верхним боковым и центральным дисками разрезают по длине в средней части. Верхний боковой диск укладывают на плиту половинками лопаток вверх. На торцах лопаток подмечают высоту реза, равную 6-8 мм.

Кислородный резак с минимально возможным для данной толщины металла диаметром мундштука устанавливают на диск по линии реза так, чтобы ось факела была параллельна плоскости диска и, передвигая резак по диску без изменения положения, отрезают лопатку.

Таким образом половинки лопаток срезают с верхней поверхности центрального диска.

Затем разрезают лопатки между центральным и нижним боковым диском и операцию отделения половинок лопаток повторяют.

Новые лопатки вырезают, гнут по заранее изготовленным шаблонам, взвешивают и группируют по весу отдельно на "левые" и "правые". Составляют схему последовательности установки лопаток, обеспечивающую минимальный предварительный дисбаланс колеса.

Поверхности дисков очищают от капель шлака и металла.

На центральном диске по дуге окружности с радиусом входного края лопаток от начала сварного шва бурта с тыльной стороны срезанной лопатки откладывают в сторону против вращения колеса расстояние, равное полутора катета сварного шва. Найденная точка - начало линии разметки места установки новой лопатки по выпуклой стороне (для колеса с загнутыми назад лопатками).

Исходную точку кернят, относительно нее находят начальные точки разметки остальных лопаток и их тоже кернят. Поверхность диска в местах установки новых лопаток зачищают шлифмашинкой и покрывают меловым раствором. От найденных точек по шаблону наносят линии установки лопаток и кернят их.

На размеченный центральный диск в соответствии с принятой схемой последовательности устанавливают новые лопатки и прихватывают электросваркой.

Операции разметки повторяют на верхнем боковом диске.

На прихваченные лопатки укладывают боковой диск, совмещая разметку на нем с лопатками, центрируют относительно отверстия под вал, прижимают к лопаткам и прихватывают электросваркой.

Собранную половину колеса переворачивают на 180^o и операции по разметке дисков и установке лопаток повторяют.

Собранное рабочее колесо устанавливают на стенд с горизонтальным фальшвалом и все лопатки приваривают к дискам попарно в диаметральном направлении, по выпуклой и вогнутой сторонам лопаток.

Для снятия внутренних напряжений после сварки колесо помещают в термическую печь, нагревают до 650^o и охлаждают вместе с печью.

Затем колесо устанавливают на карусельный станок, центрируют относительно отверстия под вал и производят обработку поверхности по внешнему диаметру и рабочей поверхности уплотнительных колец на боковых дисках.

Готовое колесо собирают с валом и производят балансировку по типовой технологии.

При очередном ремонте, когда вся поверхность дисков покрыта буртами, производят очистку поверхностей дисков, предварительно исправляя дефекты на дисках (вмятины, забоины, мелкие трещины и т.п.) путем заплавки теми же электродами, что и для приварки лопаток.

Диски поочередно устанавливают на карусельный станок, центрируют (боковые - относительно рабочей поверхности уплотнительных колец, а центральный - относительно отверстия под вал) и протачивают поверхности дисков, при этом бурты и лишняя наплавка удаляются.

Диски готовы к новому циклу эксплуатации.

Таким образом, предлагаемый способ ремонта позволяет производить многократную замену изношенных лопаток рабочего колеса эксгаустера сварной конструкции без повреждения дорогостоящих дисков, что значительно снижает трудоемкость и стоимость ремонта, а также позволяет перейти от клепаной к сварной конструкции рабочего колеса.

Изобретение относится к области высокопроизводительных вентиляторов для горячих и запыленных газов и может быть использовано для ремонта дымососов агломерационного производства эксгаустеров, преимущественно сварной конструкции. Способ включает отделение изношенных лопаток от дисков, изготовление, установку, закрепление новых лопаток, балансировку колеса. Изношенные лопатки отрезают от дисков с оставлением на поверхности дисков буртов высотой 5 - 9 мм, а установку и приварку новых лопаток выполняют со смещением их по дуге окружности дисков на центральный угол 3 - 4^o относительно буртов против хода вращения колеса. После цикла из 3 - 4 ремонтов поверхности дисков очищают от буртов механической обработкой, причем предварительно заплавляют дефекты на поверхностях дисков электродами, аналогичными электродам, используемым для приваривания лопаток. Изобретение позволяет снизить трудоемкость и стоимость ремонта, а также перейти от клепанной конструкции рабочего колеса к сварной. 4 з.п.ф-лы.

1. Способ ремонта рабочего колеса эксгаустера, преимущественно сварной конструкции, включающий операции отделения изношенных лопаток от дисков, изготовления, установки и закрепления на дисках новых лопаток и балансировки колеса, отличающийся тем, что изношенные лопатки отрезают от дисков с оставлением буртов на их поверхностях, а новые лопатки устанавливают и приваривают со смещением относительно буртов по дуге окружности диска. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смещение лопаток производят на центральный угол 3 - 4^o от буртов против хода вращения рабочего колеса. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что бурты оставляют высотой 5 - 9 мм. 4. Способ по любому из пп.1 и 3, отличающийся тем, что после цикла из 3 - 4 ремонтов поверхности дисков очищают от буртов путем механической обработки. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что перед очисткой поверхностей дисков предварительно производят заплавку дефектов на их поверхностях электродами, аналогичными электродам, используемым для приварки лопаток.