六缸全自动顶盖机在焦炭塔上的工业应用.pdf
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1、六缸全自动顶盖机在焦炭塔上的工业应用 吴波华陈齐全李小真 ( 中石化股份有限公司九江分公司,江西九江3 3 2 0 0 4 ) 摘要九江分公司l M a 延迟焦化装置首次在焦炭塔上采用六缸全自动顶盖机替代人工拆装顶盖。该 顶盖机设计新颖,操作简单。经过长达1 a 的连续运行表明,该顶盖机运行平稳,安全可靠,大幅度改善 了除焦工的劳动环境,降低了劳动强度,提高了除焦效率,同时也获得了可观的经济效益。 关键词顶盖机焦炭塔应用 传统的延迟焦化装置焦炭塔顶盖普遍采用法兰螺栓连接,拆卸顶盖螺栓采用风动扳手人工拆 装,每次拆装焦炭塔顶盖全部螺栓需要2 人配合耗时约7 0 m i n 。顶盖拆装劳动强度大,
2、现场环境恶 劣,焦炭塔内残存油气对拆装工身体危害极大,是焦化装置乃至各炼油装置中工作条件最艰苦的岗 位之一。此外,由于焦炭塔温度周期性变化,以及人工拆装螺栓松紧程度把握的不确定性,经常造 成螺栓拆装困难,延长顶盖的拆装时间,严重时甚至影响到运行装置的生焦时间。 随着延迟焦化装置的大型化建设以及自动化程度的不断提高,采用顶盖自动装卸技术取代传 统的法兰螺栓连接模式是必然趋势。开发研制顶盖自动装卸技术,可以大大提高延迟焦化装置自 动化水平,改善除焦工的劳动环境,降低除焦劳动强度,缩短除焦时间,保证装置安全生产,为装置 缩短生焦周期,进一步挖潜增效提供强有力的支持。 2 0 0 4 年6 月,中国石
3、油化工股份有限公司九江分公司l M L a 延迟焦化装置获准建设,装置设 计采用一炉二塔的工艺路线。焦炭塔实现大型化,直径8 4 0 0 m m 。九江分公司与中国石化工程建 设公司、襄樊航生石化环保设备有限公司随之着手共同进行六缸全自动顶盖机的研制开发与应用, 2 0 0 5 年3 月底样机研制调试完成,2 0 0 6 年3 月随装置投料开车,六缸全自动顶盖机正式投入使用。 1 六缸全自动顶盖机工作原理 六缸全自动顶盖机由抱箍锁紧部分、液压系统、电气控制系统三大部分组成,采取翻盖开合、四 爪压紧结构,密封形式采用刚环硬密封与辅助蒸汽密封组合设计。 抱箍与焦炭塔塔顶连接,油缸安装于抱箍上,双启
4、闭油缸翻转塔盖并采用浮动铰接定位技术, 自动补偿定位偏差;四爪压紧机构采用液压同步调速设计,压紧密封力更均匀;各压紧油缸采用无 负荷开锁设计,锁止机构寿命长。 该设备控制部分采用液压控制,压盖的密封力由电气柜控制启闭油缸及四爪压紧机构。顶盖 完全关闭到位后,液压上锁,液压系统停止工作,尔后依靠四组碟簧提供持续的密封力,自动补偿温 度变化的形变,碟簧提供的密封力比原来人工锁紧的3 2 个M 3 0 螺栓的密封力更均匀、更稳定。液 压系统配置l 台油泵,主压力为2 0 M P a ,压盖开启、自锁开启压力为6 3 M P a ,电气系统提供动作信 号。 该自动顶盖机采用液压自动开合机构取代原来的手
5、动拆装塔顶盖。其特点为: ( 1 ) 塔盖启闭和压紧动作分别执行,开关盖动作简单可靠,易于控制和操作。 ( 2 ) 压紧油缸定位抱箍结构及塔盖压紧结构刚度大,热态变形小,密封更可靠。 ( 3 ) 压紧油缸行程小,四缸同步性能好,压紧力均匀,锁止机构可靠性高。 9 3 9 【4 j 密封力由碟簧提供,密J 寸力州存池阉大,无敞障悭崩周期艮。 【5J 撵作自动化程度高肝盖顾盖劳动强度小操作安全节省操作时间 ( 6 ) 结构紧凑一1 1 地面取j 小系列设计可适H 1 于不同焦炭塔上塔口内径,安装维护方便 顶盖机开、闭状卷畦圈l ,2 围1 六缸全自动顶盖机开启状态 2 自动顶盖机设计计算 2I 计
6、算的目的 六缸全自动顶盖机的关键零郜件包括瓜盖 核,可有教保证其正常操作下的安全运行: 22 计算的依据 计算的依据是材料力学中的公式见式 ( 、( 2 ) : 一= 争; 、。= 嘉 图2 六缸全自动顶盖机闭台状态 销轴、油缸等通过对销轴油缸等的强度进行棱 式( 1 ) 、( 2 ) 中:口为弯曲应力,M P a ; 村一为最大弯矩N m m ;E 为抗弯截面模量; F 为许用应力,M P a ;r 为剪切虚力 M P “;F 为压力,k N ;月为立往,m m , 4 5 钢经凋质后:一= 5 4 0 M P a ( 毛坯H 寸 小于中1 0 0 几I ) ,或4 9 0 M P 8 (
7、毛坯咫寸小1 0 l 一3 0 0n l m l j Q 2 3 5 一B 的口= 2 1 5 M P a 。 23 计算内容 自动顶盖机在处于关闭状态耐,铺轴受 力点分别为A ,B 、c 三处,在试验时提供1 9 6 0 k 力 简图及销轴弯矩图可进行量力分析, 2 31 销轴受山分析( 见同3 ) 雀。 签 钎轴弯矩目 圉3 销轴受力分析 4 个销轴每个销轴受力4 9 0 k N 根据销轴受力 通过图3n f U 看 H ,B 点( x = 】5 7 ) 处的弯矩盛大,也就整危陆截面所在的位置,对此截面进行 强度校核: M 一= 2 4 5 0 0 0 0 0 8 5 = 2 0 8 2
8、5 0 0 0 N m m ( 3 ) 截面直径D = 8 0 m m ,则: 盯一= 等= 黑俨卅4 删n 盯一2 可2 万2 4 1 4 3 M P a ( 4 ) 3 2 销轴的材料为4 5 钢,直径为8 0 m m ,其屈服极限为盯。= 5 4 0 M P a ,由于销轴在工作时受静应力作 用,取安全系数为n = 1 3 ,许用弯曲应力 盯 = 鲁= 啬= 4 1 5 3 M P a ,则盯一 盯 销轴的弯曲正 应力强度满足要求。 最大剪切应力发生在A B 段和B C 段的水平部分: r 一:睾当:睾丝罢笋4 :6 4 M P a r :o 6 矿 :2 5 0 M P a ( 5 )
9、 r 一2 了磊2 了矿4 26 4 M P a 【r J 2u - 6 【矿j 。2 5 0 M P a ( 5 ) 则r 一 f ,其剪切应力强度条件满足要求。 2 3 2 油缸斜杆拉伸强度校核 油缸斜杆的单边与中心线夹角a = 1 0 1 5 。,单边承受2 4 5 k N 的向下拉力,由于水平方向的力 对斜杆产生的弯曲变形比较小,暂不考虑弯矩对斜杆的影响。根据式( 6 ) 进行计算: 盯= 等 矿( 6 ) 式( 6 ) 中:矿为拉伸应力,M P a ;为拉力,这里N = 器= 2 4 8 8 9 5 2 6 N ;A 为横截面积,A = 孚= 互! 字壁= 3 8 4 8 4 5 l
10、m m 2 盯 为拉伸许用应力,油缸斜杆拉伸许用应力 盯 :1 6 0 M P a 。 则矿= 鬻= 6 4 6 7 M P a 盯 = 1 6 0 M P a ,所以油缸斜杆拉伸强度满足要求。 2 3 3 油缸挤压强度校核 根据式( 7 ) 计算: 盯缸= 。 盯6 5 ( 7 ) 式( 7 ) 中:盯“一挤压应力,M P a ;P 为挤压面上传递的力,设计压力为2 4 5 0 0 0 N ;A h 为挤压面 积,油缸斜杆面积A h = 5 6 5 0 = 2 8 0 0 m m 2 ; 为材料的许用挤压应力,M P a 。 则= 笔嚣乎= 8 7 5 M P 盯缸 = 1 3 0 M P
11、a ,所以油缸挤压强度满足要求。 2 3 4 密封垫片密封比压的校核 在对密封垫片进行校核时,主要是对压紧及操作状态下进行校核。 流体静压总轴向力见式( 8 ) : F = O 7 8 5 D c 2 P 。( 8 ) = O 7 8 5 O 9 6 5 2 0 3 5 1 0 6 = 2 5 5 8 5 4 0 7 N 式( 8 ) 中:D G 为压紧面中心圆直径,m m ;P 。为设计压力,M P a 。 压紧状态下需要的最小垫片压紧力见式( 9 ) : 9 4 1 F G = 3 1 4 D G 6 y( 9 ) = 3 1 4 0 9 6 5 2 7 5 1 0 3 1 7 9 3 1
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- 全自动 顶盖 焦炭 工业 应用
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