于广龙 王宗磊 韩洪焕
山东鲁泰化学有限公司，山东 济宁 272350
摘要：乙炔是化学工业应用广泛的化工原料，乙炔的制取在有机化学工业中占据着重要的地位。研究开发一种安全、高效、环保的乙炔生产工艺具有重要的现实意义。本文分析乙炔发生器活门气缸存在的问题以及故障形成的原因，并从气缸的拉伸行程、密封圈、固定方式等方面改造，最大限度地提升发生器气缸使用过程中的经济性以及可靠性，大幅度地减少气缸维修的工作量。
关键词：乙炔发生器；活门气缸；改造
引言：乙炔化学工业在有机化学工业中占据着重要的地位，从人类发现和认识乙炔以来，如何安全、高效的制取乙炔气体便成为学者们关注的焦点。气缸状况的好坏直接影响着发生器的稳定运行。而现实情况是气缸及其配套的拉伸装置故障频繁，需要进行拆解检修，对生产造成影响。单台乙炔发生器的气缸故障需要3到4人维修8个小时，每月维修工作量较大。笔者从设备使用过程中的实际情况出发，分析了活门气缸发生故障的原因，并采取了有效方案进行解决，大大降低了设备故障率，使乙炔发生器能够长周期稳定运行。
1.乙炔发生器活门气缸存在的问题
气缸与活门除了盛放、输送电石以外，最重要的作用是将乙炔与空气隔绝，保证生产安全。上下活门开关动作频繁，拉伸气缸长为1.5 米，水平安装在装置区三层平台上，利用支架固定，气缸通过钢丝绳与活门连杆一端连接，另一端连接配重。由于现场空间受限，现场设置一台定滑轮改变钢丝绳方向。乙炔发生器上下储斗活门气缸为水平横置，由活塞杆拉动活门连杆动作。在使用过程中发现原设计存在两方面的问题:
①拉伸时活塞杆与密封圈偏磨损漏气;②钢丝绳易磨损折断。维修人员每月均须检修一次，因现场环境不利于检修，为减少对生产的影响，检修的任务就是拆装更换气缸，检修时间较长，严重影响发生器的生产效率，且存在安全隐患，问题亚待解决。
2.乙炔发生器活门气缸故障原因分析
第一，现场安装的气缸为双作用气缸，因现场粉尘较大，进行活门开启动作时气缸拉伸开来，气缸活塞杆裸露在外部环境中，易沾到电石粉尘，造成活塞杆磨损划伤。
第二，活塞密封圈的安装可以防止活塞左右两腔串通空气，原设备安装活塞密封圈的材质为普通橡胶材料，平均每月均须更换，活塞密封圈的完好程度可影响气缸的导向性，减小摩擦阻力。密封圈损坏频繁不仅增加了检修人员的劳动强度，且不能保证发生器连续、稳定运行。
第三，气缸拉伸轨道一端为气缸支架，另一端通过钢丝绳、定滑轮连接至活门，现场研究发现，滑轮位置稍高，气缸活塞杆拉伸开时向斜上方动作，造成活塞杆与气缸筒体中心不重合，长期倾斜动作导致活塞杆弯曲变形，加速了密封件的磨损速度。
第四，气缸活塞杆拉伸用钢丝绳连接处每2个月断裂1次，气缸侧固定环较细，导致钢丝绳单位面积受力较大，造成钢丝绳磨损较快。
3 乙炔发生器活门气缸改进策略
3.1 气缸整体防尘装置
为防止气缸活塞杆接触粉尘，可以在气缸整体外部加装防尘保护罩。保护罩的长度与宽度略大于气缸整体规格，将气缸、导轨及定滑轮均固定安装在保护罩内。保护罩下方开圆形孔洞，以便气源管线的布置。保护罩的上方用螺栓固定，可以实现检修时拆解。
3.2气缸密封圈的改型
密封圈按密封形式分为U型、V型和Y型，端盖外侧安装的密封圈可以有效清除活塞杆外露部分沾染的电石粉尘，保证活塞杆的清洁，降低磨损程度。密封圈与气缸接触部位温度的升高对U型圈的影响较小，比较看来，确定选用U型轴用密封圈，它的密封部位结构简单，成本较低，且密封效果很好。垫圈的材质选择氟橡胶，其耐高温性优于硅橡胶，且对大部分油品及溶剂都具有抵抗能力。改进后使用3个月密封圈无损坏迹象，大大解决了设备因密封圈损坏而引起的检修周期过短问题。
3.3改进气缸活塞拉伸的路径
应充分考虑气缸的行程往返运行速度要求，保证气缸每个零件有足够的刚度、强度和耐用程度，在保证气缸性能的前提下，尽量简化零件结构，使零件用量最少。对气缸活塞杆的拉伸行程加装固定轨道，保证气缸动作为水平直线拉伸，避免偏心负载，防止发生弯曲变形。在气缸整体下端安装导轨，为防止活塞杆磨损，在活塞杆拉伸受力端安装固定滑块，此固定滑块与活塞杆的连接孔内安装有聚四氟乙烯垫圈套，下侧安装滑轮与导轨接触，在活塞杆拉伸最大限度的位置加装上下两个定滑轮，双重保证钢丝绳拉伸的平行性。气缸活塞杆进行拉伸动作时沿着固定好的轨道运动，保证动作的直线性，可以有效解决斜拉活塞杆引起的活塞杆磨损及密封圈损坏问题。
3.4改进钢丝绳连接的方式
为避免钢丝绳U型连接部分折断，设计了与钢丝绳直径相匹配的U型连接凹槽，将钢丝绳接头直接压制固定在凹槽内，并使用螺栓加固处理，充分解决了钢丝绳的磨损问题。
4.乙炔发生器活门工作原理
位于料仓底部的往复式给料机将料仓中的电石打至开放斗中，在DCS中写入启动/停止程序，设定给料时间和给料间隔，进行联锁控制，开放斗安装在装置区四层，直接与室外空气接触，开放斗下装有1个上储斗，1个下储斗，下储斗通过振动加料器与发生器连通，因其内部含有乙炔气，放料、拉料后均须分别将储斗内的空气及乙炔气置换排出，避免空气与乙炔气接触混合，确保安全。开始放料时，即打开活门使电石从开放斗下落至上储斗中。DCS程序实现气密过程，上储斗装有压力变送器，打开充氮阀门，判断上下压力差小于设定值时，观察上储斗压力降，若泄漏率低于设定值则判断为气密性合格。接着进行上储斗置换程序，打开充氮阀及排空阀门，用氮气将空气置换出去，当设定时间等于程序设定时间时显示置换完成。下一步进行拉料程序，即打开下活门，此时电石下落到下储斗中，然后关闭下活门开始进行气密性测试，打开上排空阀泄压为零，下储斗压力在设定范围内时，观察上储斗压力升，若泄漏率低于设定值则判断为气密性合格。然后将上储斗中的乙炔气置换成氮气，打开充氮阀门及排空阀门，置换时间7分钟。在开启或关闭气缸活门时，要保证活门动作匀速进行，在钢丝绳靠近活门气缸侧应增加合适的配重来起到缓冲作用。
结论：综上所述，通过改造此次发生器的活门气缸，气缸、拉伸的钢丝绳以及气缸垫圈等一些设备的故障率，能够从原来每台每月1次逐渐降低到每台每半年1次，这样一来，除了能够确保乙炔发生器的连续生产、长周期稳定之外，还可以最大限度地降低相关工作人员的劳动强度，具有一定的推广意义。
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