經(jīng)過近幾年雷力結合實際應用工況發(fā)現(xiàn)并總結了星型卸料閥在催化劑和分子篩生產(chǎn)過程中應用廣泛，通常故障率不高，但在催化裂化催化劑粉體輸送系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)故障，主要表現(xiàn)為閥兩端的密封經(jīng)常出現(xiàn)問題，軸承磨損很快，氣體夾帶著細粉沿閥兩端軸向大量泄漏，造成大量的物料浪費和嚴重的環(huán)境污染，且檢修后使用壽命僅20 d，就再次出現(xiàn)嚴重的泄漏。

今天雷力小編結合百科等各方面搜集到的資料，以及雷力閥門自己的實際經(jīng)驗總結了這篇文章，希望對您今后選擇卸料閥有所幫助。

1 星型卸料閥的結構與原理

星型卸料閥是粉狀或微細顆粒物料輸送過程中的重要設備，是物料在兩個體系之間傳輸?shù)倪^渡性設備，可使物料在兩個系統(tǒng)中傳輸?shù)耐瑫r，兩個系統(tǒng)的氣相被隔離，故星型卸料閥通常又被稱關風閥。由于粉體物料需要借助重力的作用由上至下進行傳輸，所以星型卸料閥自物料入口到出口通常為垂直安裝，閥軸為水平安裝狀態(tài)。卸料閥上部料倉或除塵器中的粉體物料連續(xù)不斷地通過星型卸料閥進入下部料倉或設備，同時其葉輪將上下兩部分的設備或系統(tǒng)中的氣體互相隔絕，特別是當星型卸料閥下部為氣力輸送系統(tǒng)時，其下部氣體無法竄入卸料閥上部，可確保氣力輸送系統(tǒng)的氣相平衡。

星型卸料閥主要由機殼、葉輪轉子、軸封、軸承和驅動電機組成，閥的上端通過法蘭與料倉的排料口相連。其工作原理為：細粉或細顆粒物料在重力的作用下從料倉或除塵器底部落入葉輪槽中，葉輪轉過180°，物料又在重力的作用下落入卸料閥下部的收料倉或氣力輸送系統(tǒng)。葉輪轉子通常包含6個葉片，呈星狀分布(故稱星型卸料閥)。葉輪在電機的驅動下，連續(xù)轉動實現(xiàn)物料的連續(xù)轉送，由于葉輪外徑與殼體內壁間隙很小，在其連續(xù)轉動過程中始終能夠保證卸料閥上下兩部分氣體處于隔離狀態(tài)。

2 星型卸料閥軸向泄漏的原因分析

星型卸料閥運轉過程中常出現(xiàn)以下故障：1)密封失效，物料從葉輪兩端軸向泄漏；2)軸承磨損；3)葉輪卡死，設備停止運轉。分析認為，軸承磨損和葉輪卡死的主要原因都是因為物料軸向泄漏造成的，解決了物料軸向密封的問題，其他故障將迎刃而解。

對于星型卸料閥軸向密封失效的原因分析和改進措施，不少技術人員提出了自己的見解，大多數(shù)都是從軸向密封入手，通過改進密封形式解決星型卸料閥軸向密封的使用壽命問題，保證設備長周期運行。還有的技術人員采用在軸向密封外部由外向內通入一定壓力的儀表風或氮氣的方法【1】，希望通過軸封兩端的氣相平衡阻止粉體的外泄。這種方法對于有些分體有一定的效果。某公司在裂化催化劑氣力輸送系統(tǒng)中采用了星型卸料閥，使用不久出現(xiàn)了軸向泄漏，該公司也采取同樣的方法進行改進，卻效果不佳。

分析認為，上述故障分析和改進措施固然有一定道理，但不是該設備故障的根本原因，導致所采取的措施未能從根本上解決問題。

新安裝的星型卸料閥在使用前期一般不會產(chǎn)生粉料軸向泄漏，通常使用一段時間后，都會逐步發(fā)生泄漏且泄漏量越來越大。此時，將葉輪軸拆下來檢修不難發(fā)現(xiàn)，軸的密封表面均發(fā)生了比較嚴重的磨損，磨損的凹槽痕跡清晰可見。

通過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，粉料顆粒強度高、硬度大時，星型卸料閥的使用壽命很短；反之，在粉體顆粒強度小、硬度低的使用狀況下，其使用壽命一般都很長，有的星型卸料閥連續(xù)運行3年以上也沒有出現(xiàn)粉體沿軸向泄漏的情況。此外，葉輪軸的材質對閥的使用壽命影響顯著，材質強度和硬度高，可有效延長其使用壽命。由此可見，粉體對軸的密封面的磨損是星型卸料閥發(fā)生泄漏的主要原因。裂化催化劑粉體的顆粒與其他粉體不同，它具有比較高的硬度和強度，而高流化氣速提升管催化裂化技術的發(fā)展對裂化催化劑的強度和結構提出了更高的要求，MLC-500型催化裂化催化劑的顯微硬度達到688 Hv/MPa【2】，對于一個新開發(fā)的催化劑來說，耐磨性已成為其能否應用于工業(yè)生產(chǎn)的一個重要的衡量指標。

星型卸料閥葉輪轉子軸采用的材質一般為普通奧氏體不銹鋼，材料的耐磨性較差，軸的密封面在高硬度顆粒的連續(xù)摩擦下逐漸出現(xiàn)凹槽，隨著摩擦時間的延長，凹槽越來越深，密封面遭到嚴重破壞，必然引起粉料的軸向泄漏。裂化催化劑氣力輸送系統(tǒng)中的星型卸料閥一般運行不到5 d就開始產(chǎn)生軸向泄漏，運行20 d后，泄漏量即達到不得不停工檢修的程度。

3 星型卸料閥的結構改進

3.1 提高葉輪轉子軸的耐磨性

當粉體物料的強度較高時，提高葉輪轉子軸的表面耐磨性是消除故障、延長葉輪轉子壽命的最佳措施。金屬材料表面耐磨性與金屬材料的表面硬度、塑性和韌性、強度、粗糙度、材料的表面溫度以及金屬的晶體結構、是否存在冶金缺陷等因素有關，其中材料的表面硬度是最主要的影響因素。當轉子軸表面硬度遠大于粉體物料的硬度時，兩者之間的摩擦使粉體物料先被破壞，從而保護了轉子軸表面。一般轉子軸表面經(jīng)過處理后硬度應達到HRC55-60。提高金屬軸的表面硬度通常使用的方法有以下幾種：

1) 采用強度較高的材質，如2Cr13、3Cr13、40Cr等高強度合金鋼，表面采用淬火或滲氮、滲碳等熱處理方式進行處理；

2) 密封表面鍍鉻處理；

3) 密封面噴涂硬質合金；

4) 激光噴涂硬質材料。

以上處理方式均可獲得不同的表面硬度。無論采用何種方式提高軸的表面硬度，最后密封面一定要經(jīng)過磨削處理，使密封面的粗糙度小于Ra0.8 μm，這樣才能更有利于延長密封面的使用壽命。不同處理方式的造價成本差異也非常大，技術人員可以根據(jù)物料的性質和加工條件選取適當?shù)谋砻嫣幚矸绞健?/p>

3.2 葉輪轉子軸的結構改進

星型卸料閥出廠時，葉輪轉子軸中的軸和葉輪通常為整體結構，當軸的密封面出現(xiàn)磨損時，一般采取的措施是在密封面進行堆焊，然后進行機械加工。由于葉輪直徑較大，軸的密封面離葉輪端面的距離比較近，加工難度較大，需要使用較大型號的車型和磨床，加工成本較高。當堆焊產(chǎn)生的變形過大時，將導致整個部件整體報廢，需將轉子整體更新，配件成本較高。

葉輪轉子軸的失效通常都是因為粉料顆粒對軸兩端密封面的長期磨損造成的，新的轉子密封面在未被磨損之前一般不會產(chǎn)生粉料軸向泄漏。轉子的修復主要是修復轉子軸的密封面，如果將葉輪轉子軸中的葉輪與兩端的軸分成3個部分，那么，軸的密封面失效時，只需更換葉輪兩端的軸頭即可。葉輪兩端的密封軸與葉輪采用螺紋聯(lián)接，轉子的檢修可以在不動焊、無需車削加工的情況下完成，檢修配件的成本大幅降低。軸頭分體式結構更加有利于軸的表面熱處理、噴涂硬質材料或表面鍍鉻等加工工藝的實施以及后續(xù)的機械加工，這樣可以極大地降低配件加工成本。

為了保證兩端軸與葉輪安裝后的同軸度，葉輪兩端需留出同軸度良好的工藝定位凸臺，工藝定位凸臺與軸的內孔采用小間隙配合或過度配合。軸的內孔底部須留排氣孔，以便安裝時孔內氣體順利排出。氣體的排出口應錯開軸的密封面。需要注意的是，螺紋的旋向要結合現(xiàn)場電機的轉向來決定，如果葉輪因出現(xiàn)粉料卡塞無法與軸同步旋轉，使得驅動電機的動力通過軸傳遞給葉輪時，應確保螺紋越旋越緊；同樣地，從動端的軸出現(xiàn)卡塞時，螺紋也應該是越旋越緊。如果螺紋旋向選擇錯誤，螺紋的軸向推力可能產(chǎn)生嚴重的后果。

星型卸料閥的結構改進后，連續(xù)運行1年以上無軸向泄漏，使用壽命顯著延長。即使卸料閥轉子密封面由于長周期運轉出現(xiàn)磨損，檢修人員也只需將兩端的密封軸頭拆下來，更換新的軸頭即可，重新安裝后立即就可投用，檢修時間大幅縮短，檢修費用也顯著降低。

通過對星型卸料閥故障現(xiàn)象進行分析，找到了其軸向漏料的根本原因，并有針對性地制訂了有效措施，較好地解決了上述問題，不僅延長了設備使用壽命，而且降低了設備檢修成本。具體措施總結如下：

1) 通過增加星型卸料閥兩端軸的密封面的硬度，提高密封面的耐磨性，大幅延長設備使用壽命；

2) 星型卸料閥兩端的密封軸與葉輪采用分體結構，降低了設備檢修費用，大幅縮短了設備的檢修時間。

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