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    罗茨鼓风机常规检查及维修

  • 发布日期:2016-06-13
  • 摘要:

    罗茨风机的工作原理:

     

    罗茨风机又称罗茨鼓风机,是容积式气体压缩机械中的一种。它是靠压缩吸入气体的体积来实现升压的。当罗茨鼓风机运转时,通过一对同步齿轮的作用,使两转子呈反方向等速旋转,并依靠叶轮与叶轮之间、叶轮与机体之间的间隙,使吸气腔和排气腔基本隔绝,借助叶轮的旋转,推动机体容积内气体,达到鼓风压缩的目的,从而实现输送气体的吸气、压缩和排出的过程。

     

    罗茨风机的叶轮有两种:两叶(“8”字形或腰形)、三叶(三叶草形)

    三叶罗茨风机工作原理图.png

    图1 三叶罗茨风机工作原理图

    注:罗茨风机的两个转子在做“刮腔体壁”动作

     

    罗茨风机在PP3装置的运用

    罗茨风机是应用量最大、应用面最广的通用性机械之一。可广泛运用于石化、建材、电力、冶炼、化肥、矿山、港口、轻纺、食品、造纸、水产养殖和污水处理、环保产业等诸多领域。在石油化工行业,罗茨风机大多用来输送空气,也可用来输送煤气、氢气、乙炔、二氧化碳等易燃、易爆及腐蚀性气体。

    PP3装置一共有4台罗茨风机:C302A/B、C481A/B,都是一用一备。其中,C302A/B用于输送从脱气仓D302顶部出来的烃类和氮气混合气体到膜回收系统;C481A/B用于给挤压造粒后的粉料提供动力,输送到掺混料仓。

     

    罗茨风机的主要结构部件

     

    3.1 转子

    罗茨风机的转子由叶轮和轴组成,叶轮的叶数一般有两叶、三叶。

    转子又分为主动转子(阳转子)和从动转子(阴转子),其中与驱动电机相连的传递源动力的叫阳转子,一般是较长那根。

     

    罗茨风机与电机的传动方式有:

    a 直联式

    b 通过皮带轮传动

    c 通过减速器连接

     

    3.2 轴承

     

    罗茨风机的轴承一般选用滚动轴承,滚动轴承具有检修方便、缩小风机轴向尺寸等优点,而且润滑方便。

     

    3.3 齿轮

     

    罗茨风机两个转子的转动是靠各自的齿轮啮合同步传递扭矩的,所以又叫“同步齿轮”,同步齿轮既作传动,又起转子定位作用。同步齿轮结构较为复杂,由齿圈和轮毂组成,用圆锥销定位。

     

    3.4 密封

     

    罗茨风机的密封部位主要在伸出机壳的传动轴和机壳的间隙密封,一般采用机械密封、填料密封、涨圈式密封和迷宫密封。轴承的油封一般采用骨架式橡胶油封。

     

    C302A/B:

     

    腔体与前端轴承箱/齿轮箱:机械密封 + 干气密封;轴承与轴:骨架油封;

     

    C481A/B:

     

    前端轴承箱/齿轮箱:机械密封;

     

    轴承与轴:骨架油封;

     

    3.5 机壳(腔体)

     

    罗茨风机的机壳有整体式和水平剖分式,结构简单。

     

    4 罗茨风机的常规检维修

     

    4.1 基座检查

     

    检查基座是否平整,检查地脚螺栓及其他紧固件有无松动。

     

    基础:分为刚性基础和挠性基础(基础上装有弹簧等弹性元件)C302A/B:刚性基座

     

    C481A/B:刚性基座

     

    4.2 联轴器找正

     

    a)、检查联轴器是否有裂纹,如有应更换。

     

    b)、检查联轴器与轴的配合情况:

     

    内孔与轴:过盈配合0.02mm

     

    键与键槽:过盈配合0.02mm

     

    联轴器找正要求:轴向小于0.08mm,径向小于0.10mm,两联轴器间隙2~5mm范围内。皮带传动两带轮要在同一平面,可用拉线检查,皮带张紧力要适中。

     

    c)、检查键与键槽的配合:

     

    键与键槽的两侧:应无间隙

     

    键的上方:应有0.5mm的间隙。

     

    d)、检查弹性橡胶圈的磨损情况,磨损严重应更换。

     

    e)、检查联轴器螺栓,有磨损、弯曲、裂纹等情况应更换。

     

    4.3 机壳、墙板、齿轮箱

     

    a)、将机壳、墙板、齿轮箱清洗干净。

     

    b)、检查机壳、墙板、齿轮箱的内、外表面,特别是内表面,观察是否有摩擦、碰撞痕迹,如果有,可以用着色探伤作进一步检查,在回装时,应该找出原因进行纠正。

     

    c)、检查机壳、墙板、齿轮箱各结合平面有无变形、砂眼等缺陷。

     

    4.4 转子

     

    转子组件是由轴、轴套和叶轮组成,如果检查没有缺陷,不需要将叶轮与轴拆开。

     

    a)、将转子组件清洗干净。检查是否有表面裂纹。

     

    b)、检查轴和叶轮,有无毛刺、锈蚀,对于轻微的毛刺、锈蚀可细锉刀修磨,然后用细砂布抛光。

     

    c)、检查转子的弯曲(小于0.08mm)、轴颈的椭圆度(小于0.01mm)。

     

    d)、检查轴颈和轴承的内圈配合尺寸是否符合要求,如果轴颈磨损较大,可以采用镀铬方法对轴颈进行修复。

     

    e)、检查叶轮表面和轴向平面,有无磨擦痕迹,如果有磨擦痕迹,说明鼓风机的运行有缺陷,一定要找出原因,并作出适当处理办法。

     

    f)、如果因为轴或叶轮的缺陷,需要更换,那么,把叶轮从轴上拆下,装配时要测量轴和叶轮的装配间隙,重新装配后的转子,需要进行动平衡校正。

     

    4.5 齿轮

     

    同步齿轮又分为主动轮和从动轮,主动轮一端与驱动连接。检修时要检查齿面有无磨损、胶合、点蚀、起皮、崩裂等缺陷,齿轮要着色探伤检查,缺陷严重时必须更换齿轮。(齿轮回装时要热装,加热温度不超过120℃)4.6轴承(滚动轴承)

     

    a)、检查轴承的内外圈和滚珠有无生锈、裂纹、碰伤、变形等。

     

    b)、转动轴承,是否轻松,有无突然卡住现象。

     

    c)、检查轴承配合情况

     

    外圈与轴承座:间隙0.02-0.04mm

     

    内圈与轴颈:过盈0.02-0.03mm

     

    d)、更换轴承时,检查轴承原始游隙(滚珠与内圈或外圈的间隙)是否符合要求。

     

    轴承游隙可分为:原始游隙、工作游隙、安装游隙

     

    e)、轴承装配时,应采用轴承加热器加热轴承,不得用火焰直接加热轴承。

     

    轴承加热器加热:10-15min;温度不超过120℃

     

    油煮:10-15min ;80-90℃(不超过120℃),轴承不可与池底接触,以防过热退火。(油煮加热比较好,加热均匀)5 回装

     

    5.1 罗茨风机大致回装顺序

     

    经过检维修合格后的零部件要按顺序依次回装。如果更换过叶轮,则转子需要做动平衡实验。

     

    大致的回装顺序为:主动轴→从动轴→前后墙板→两端轴承→同步齿轮→齿轮箱盖→轴承箱盖→皮带轮(通过皮带轮连接的)→现场回装5.2 间隙调整

     

    罗茨风机的间隙主要包括叶轮与叶轮之间间隙、叶轮与腔体之间的径向间隙、叶轮与左、右墙板之间的轴向间隙。罗茨风机的间隙不仅影响罗茨风机的压缩效率,也关系到罗茨风机的振动大小、温度高低等使用寿命长短问题。所以回装过程中如何调整和保证罗茨风机的径向间隙和轴向间隙达到规定范围成了检修过程中的重点难点工作。

     

    5.2.1 径向间隙

     

    a 叶轮与叶轮之间

     

    转子与转子之间的间隙是通过同步齿轮定位,那么要调整两转子之间的间隙,是要通过调整从动齿轮的相互位置来确定间隙。叶轮在旋转一周的过程中,在±45°的位置上(指叶轮压力角与水平线成±45°),两叶轮之间的间隙是最关键的间隙,在这些位置上,两叶轮最大轴向剖面刚好处于相对平行状态(在调整和测量间隙时,依此可判定两叶轮是否处于±45°的位置)。

     

    风机正常运转过程中,伴随着磨损,士 45°位置上的间隙都会相应地发生变化,其中+45°位置上的间隙趋向减小,而-45°位置上的间隙趋向增大。当正常磨损至某一定程度时(在良好维护下,一般 都应在连续运行 7~8年以上),两叶轮必将相碰,而最先碰撞的部位就在+45°的位置上。由此,在调整两叶轮的工作间隙时,应预先将 +45°位置上的间隙适当调大些,一般调至-45°位置的2倍(假设-45°时间隙为a,则+45°时为2a)。调好后,与原位置错开,重新铰定位销孔。

    叶轮与叶轮间隙调整测量点.png

    叶轮与腔体之间

     

    叶轮与机体之间的间隙主要靠加工保证。但是由于设备长周期运行,墙板可能损坏,需要更换。转子与机体之间的间隙是由墙板与壳体定位来确定,更换后必须调整好叶轮与壳体之间的间隙后,重新加设定位销固定。如下图

    叶轮与腔体间隙调整.png

    轴向间隙

     

    轴向间隙主要是利用轴承的定位来确定。罗茨风机的轴承定位方式是固定端-自由端式配置。风机尾端为固定端,前端(驱动端)为自由端,通过固定端,让转子在热态情况下向自由端自由膨胀。一般情况固定端和膨胀端两间隙比例3:7左右,调整固定端间隙前要检查转子的总窜量要符合设计要求,通过在固定端处加减垫片方法来调整固定端间隙:

     

    a 轴承座内侧加减垫片:加垫片间隙减小,减垫片间隙增大;b 轴颈内侧加减垫片:加垫片间隙增大,减垫片间隙减小;c 轴承外圈与轴承座之间加减垫片:加垫片间隙减小,减垫片间隙增大;调整过程中测量方法可用打表法或塞尺测量。调整好固定端间隙后,膨胀端间隙基本符合要求。如图所示:

    罗茨风机轴向间隙调整.png

     

    罗茨风机运行中的主要问题及解决方法:

     

    故障现象

    故障原因

    消除方法

    风量波动或不足

    1   转子各部位间隙过大

    2   叶轮与机体因摩损而引起间隙增大

    3   轴封泄漏大

    4          进口过滤堵塞

    1         调整间隙

    2         更换或修理磨损件

    3         更换

    4   更换

    轴承发热

    1        润滑油油质劣化

    2         甩油环脱落或带不上油

    3         风机轴与电机对中不良

    4         轴承间隙过小

    5         叶轮过度磨损

    6         滚动轴承损坏

    1         换油

    2         检查或更换甩油环

    3         重新对中

    4         检查调整

    5         更换叶轮

    6         更换轴承

     

    齿轮发热或磨损过快

    1         啮合间隙过小

    2         润滑油油质劣化

    3         轴弯曲

    1         调整间隙

    2         换油

    3         修正或更换

    密封磨损

    1         密封环与轴套同轴度超标

    2         轴弯曲

    3         硬性杂物进入密封环内

    4         转子振动过大

    5         轴承间隙过大

    6         机壳变形

    1         更换磨损的零部件并调整同轴度

    2         校直或更换

    3         清除杂物

    4         检查转子平衡

    5         调整间隙或更换轴承

    6        消除变形

    转子与机壳相磨

    1         组装不良

    2        管道应力造成机壳变形

    3        有异物进入或生锈

    4        运转压力过高,超出规定值

    1         重新组装并检测各部位间隙

    2        消除管道应力

    3        清理内部

    4        调整工艺负荷

    转子互相撞击

    1         传动齿轮磨损,啮合间隙过大

    2        齿轮键槽与键配合松动

    3        气体夹有硬性杂质

    4        轴承磨损

    1         调整或更换

    2        修理键槽、换键

    3        检查过滤器,清除异物

    4        更换轴承

    振动、噪音过大

    1         机壳与转子相磨

    2        基础刚度不够或不牢固

    3        地脚螺栓松动

    4        联轴器螺栓松动

    5        风机进出气管道产生应力

    6        转子不平衡

    7        轴弯曲

    8        对中不良

    9        轴承损坏

    1        调整间隙

    2        加固基础

    3        紧固螺栓

    4        紧固螺栓

    5        消除应力

    6        动平衡校验

    7        校直或更换

    8        重新对中

    9        更换轴承

    电机电流过大

    1         开机时进、排气阀门关闭

    2        联轴器连接不当或皮带过松

    3        电机电源缺相

    4        动、静部件磨擦

    1        打开进、排气阀门

    2        检查调整

    3        检查电源

    4        检查调整