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楔形環(huán)密封型羅茨風機運行不穩(wěn)定原因分析及解決措施

2013-09-04

韓振禹
（遼寧省撫順石化工程建設有限公司第六分公司，遼寧撫順　113004）
　　摘　要：闡述了楔形環(huán)密封型羅茨風機在生產(chǎn)運行中存在的問題，分析了導致風機不能長周期運轉的主要原因，針對設備運行中各種不利因素，對設備實行了多處改造后，提高了風機的運行穩(wěn)定性，增加了聚乙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，為裝置平穩(wěn)生產(chǎn)做出了突出貢獻。
　　關鍵詞：羅茨風機；楔形環(huán)；熱膨脹；改造；軸承箱
　　聚乙烯裝置的GB-101羅茨風機由于輸送溫差大，設備經(jīng)常因密封環(huán)失效，使?jié)櫥瓦M入風機殼體內(nèi)，對輸送介質(zhì)產(chǎn)生了污染，同時也因潤滑不良，造成軸承抱軸、主軸斷裂等設備事故發(fā)生，嚴重影響了設備的平穩(wěn)運轉，通過對設備內(nèi)部結構的改造，改善了設備的密封效果，增加了設備的運轉周期，提升了輸送介質(zhì)的純凈度，確保了生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量。
　　1　羅茨風機的工作原理及性能參數(shù)
　　羅茨風機為容積式風機，輸送的風量與轉數(shù)成比例，葉輪端面和風機前后端蓋之間及風機葉輪之間始終保持微小的間隙，在同步齒輪的帶動下，風從風機進風口沿殼體內(nèi)壁輸送到排出的一側，風機內(nèi)腔不需要潤滑油。具有高效節(jié)能，介質(zhì)純凈、精度高，壽命長等特點，軸承箱與風機腔的密封有漲圈式、迷宮式、填料式及楔型環(huán)式4種形式，以輸送空氣為主，也可用來輸送煤氣、氫氣、乙炔、二氧化碳等易燃、易爆及腐蝕性氣體。聚乙烯裝置的凈化器再生風機GB-101，為DANTECLTD公司生產(chǎn)，技術參數(shù)為：轉速1500r/min，功率37kW，殼體及轉子材質(zhì)均為碳鋼，吸入壓力185kPa，排出壓力400kPa，流量1418.4m3/h，傳動方式采用皮帶連接，軸承箱與風機腔為楔型環(huán)式密封。
　　2　GB-101凈化風機不穩(wěn)定原因分析
　　當風機向反應釜供給冷風時，工作溫度正常，風機運轉平穩(wěn)。當供熱風時，工作溫度急劇升高，轉子溫度上升達到1000-1200℃，再加上轉子工作時與氣體產(chǎn)生的摩擦熱使轉子的溫度進一步升高，這時使轉子的熱膨脹量比風機簡體的熱膨脹量大得多，同時產(chǎn)生了脹差。造成移動端的楔形環(huán)間隙增大，使楔形環(huán)的封油作用大大下降。同時造成潤滑油被吸入機體，導致潤滑油內(nèi)漏嚴重，使軸承及齒輪因缺油造成嚴重燒損等故障發(fā)生。
　　根據(jù)碳鋼的熱膨脹線型理論a=1.15x10-5m/（m•℃）
　　已知：轉子長度LI=350mm、簡體長度L2=350mm，轉子溫度tl=1200℃、筒體溫度t2=600℃，則：
　　風機轉子與風機簡體脹差為：1.15×10-5x350x（120-60）=0.24（mm）。
　　根據(jù)風機結構產(chǎn)生的脹差方向，由風機的定位軸承（NU2308）向徑向支撐軸承（NJ3308）方向膨脹，造成同步齒輪端的楔形環(huán)間隙增大（原間隙只有0.10mm）使楔形環(huán)的封氣甩油、封油作用大下降。同時造成潤滑油被吸入風機，油耗增加。
　　又由于高溫的氣體泄漏使?jié)櫥蜏囟壬仙?，粘度下降、氣化，潤滑能力下降，造成齒輪和滾動支撐軸承燒毀，使風機的溫度進一步上升，轉子膨脹進一步增大，使轉子與墻板發(fā)生摩擦。即嚴重的動、靜摩擦，造成設備事故。
　　3　提高GB-101凈化風機運行穩(wěn)定性的措施
　　改造過程的技術關鍵在于怎樣才能使楔形環(huán)在熱膨脹過程中楔形間隙不變，保持在0.10～0.12之間。由于風機軸承室是鑲在風機墻板內(nèi)，兩者之間有0.01～0.03的徑向間隙。軸承室壓蓋通過3個M8螺絲與墻板同定，一端用SKF-NU2308雙列向心球軸承定位，另一端用NSK-NJ3308短圓柱支撐軸承（膨脹端），所以才造成這一端在脹差的作用下使楔形環(huán)間隙增大，根據(jù)風機結構圖可以看：
　　（1）膨脹端轉子軸上的鎖緊被帽鎖固了同步齒輪間隔套NJ3308軸承內(nèi)圈楔形密封環(huán)氣封套和轉子成為一體部件（動部件）。
　?。?）而軸承室和NJ3308軸承外圈由軸承室壓蓋螺絲壓緊固定在墻板上，成為一體部件（靜部件）。
　　為了保證楔形環(huán)的楔形間隙不變，第1步把膨脹端改為NU2308軸承，變成定位端（圖1），另一端軸承不變（原定位端）也是NU2308軸承，但軸承室進行了改造使軸承室與墻板不固定，原軸承壓蓋的3個緊固螺絲孔由Ø9改為Ø12.5鑲入3個滑動配合的短套，短套的長度比壓蓋厚度長出0.5mm，原壓蓋螺絲只起到導向止轉作用，不起壓緊固定軸承室的作用。
　　軸承的壓緊是通過原軸承室3個頂絲孔的M10的內(nèi)螺紋，用M10×20短螺絲通過壓蓋固定。這樣使軸承室與軸承楔形環(huán)氣封套成為一體部件。第2步為了減少風機熱吹時，氣體泄漏對滑油的影響，氣封的氣環(huán)由1道改為3道（圖2）。改造后風機整體結構圖（圖3）。

　　改造后的特點：
　?。?）保證驅動端軸承的支撐穩(wěn)定性（不竄動）；
　?。?）原定位側改為膨脹側，保證了楔形環(huán)間隙不變；
　　（3）氣封套上氣封環(huán)的增加減少了氣體的泄漏量；
　?。?）改造設計簡單，原設計改動量少，易進行機械加工。
　　4　改造后產(chǎn)生的效果
　　設備經(jīng)過改造后，運行平穩(wěn)，檢修頻率和維修成本大幅降低，職工勞動強度得以減輕，同時也避免了潤滑油進入系統(tǒng)中造成的介質(zhì)污染，為裝置降本增效、安穩(wěn)長滿優(yōu)運行做出了突出貢獻。
來源：《當代化工》2012年05期