浅谈GM80L罗茨鼓风机故障分析

姚 鹏

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

浅谈GM80L罗茨鼓风机故障分析

姚 鹏

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

罗茨鼓风机是熔炼车间的关键设备，是熔炼加料系统的动力源，由于是德国艾珍原装进口风机，价格昂贵，配件成本高，通过工作实践总结了GM80L罗茨鼓风机预防性状态检测、维护、检修工作等技术问题，已达到节约设备维修成本，保障设备正常运行，提高我厂精密设备自主检修率，保证工厂生产的目的。

GM80L罗茨鼓风机；角接触球轴承；三叶转子；间隙；同步斜齿轮

1 引言

罗茨鼓风机是熔炼车间关键设备，是闪速炉投料系统的动力源，负责干燥后精矿的抽吸，由于是德国艾珍原装进口风机，价格昂贵，单台价值80万元，同时，零部件配件成本也非常高，从2007年投产以来一直运行良好，但经过几年的运行后，GM80L罗茨鼓风机出现异常。2014年3月16日更换轴承，经过修理投入使用2天后出现自由侧轴承箱断裂，定位侧轴承箱侧板与叶轮端面摩擦严重损坏。

做好GM80L罗茨鼓风机的预防性状态监测、维护保养、检修工作，对节约设备维修成本，保障设备平稳运行，提高我厂精密设备自主检修率，保证工厂生产有着极为重要的意义。

2 GM80L罗茨鼓风机结构与工作原理

2.1 GM80L罗茨鼓风机主要结构

由三叶转子、前后端盖、轴承箱、机壳、轴承、气封、挡油环、垫圈、甩油环、同步斜齿轮等部件组成。（图1所示）2根互相平行轴分别为主动轴和从动轴，轴上有三叶型叶轮，轴与叶轮是由碳钢C45N整体锻造而成，轴封都采用活塞式气封密封，主动轴的定位侧装有两种类型的轴承，分别为型号NSK214E的圆柱滚子轴承和型号为NSK124B的四点角接触球轴承，自由侧为型号NSK314E的圆柱滚子轴承，从动轴和主动轴的定位侧轴承型号相同，自由侧为型号NSK6310C3的圆珠滚子轴承。斜齿的同步齿轮通过硬化处理后研磨，内径通过油压膨胀后与叶轮轴圆锥连接固定。GM80L罗茨鼓风机的工作原理是马达通过皮带轮带动主动轴旋转，主动轴通过斜齿轮带动从动轴同步旋转，叶轮与椭圆形机壳内孔面及叶轮三者之间有微小的间隙，主动轴和从动轴互为反方向匀速旋转，使壳体和叶轮所包围着的一定量的气体由吸入口输送到排气口。

图1 GM80L罗茨鼓风机结构图

2.2 事故分析

根据2014年4月10日对我厂二系统熔炼车间2#气力提升机拆卸下来的零部件仔细观察，发现有以下几种损坏情况：

图2 自右侧轴承箱

图3 三叶转子定位侧端面

图4 气封环

图5 风机端盖

（1）自由侧轴承箱断裂，定位销剪切断裂（图2所示）；

（2）三叶转子与定位侧轴承箱侧板有摩擦和高温烧灼的痕迹（图3所示）；

（3）从动轴定位侧锁紧螺母松动，气封环端面磨损1.5mm（图4所示）；

（4）从动轴自由侧端面的螺栓与前端盖磨损造成端盖出现裂痕（图5所示）；

（5）主动轴叶轮与机壳有摩擦痕迹。

根据GM80L罗茨鼓风机内部结构及工作原理，因其内部间隙要求非常高，并且两叶轮轴相向高速旋转，因此各零部件尺寸精度及相互装配精度是保证内部各项间隙的关键所在，定位侧轴承装配精度是保证叶轮与前、后轴承箱的轴向间隙，而同步齿轮的装配精度是保证主动轴三叶轮、从动轴三叶轮、机壳三者之间的间隙。

综合以上五点损坏的情况来看，我们可以得出以下判断：（1）风机在运转过程中，空气经压缩后产生大量的热，机壳温度随气压比的增加而上升。三叶转子温度上升后体积膨胀，叶轮端面与轴承箱侧板，叶轮密封线与机壳两处之间的间隙逐渐减小，最后接触造成摩擦，局部产生高温烧灼的痕迹。（2）叶轮密封线与机壳之间的间隙小主要是同步斜齿轮在装配时，斜齿的啮合间隙小，造成主、从动轴的中心距离增大。（3）从动轴与定位侧轴承箱内气封、轴承等零部件在装配过程中存在装配误差，造成一定的装配假象，锁紧螺母虽然紧固，但从动轴仍然存在少量的轴向窜动间隙。气封外圈随着从动轴轴向窜动造成主动轴叶轮端面与气封外圈摩擦磨损1.5mm，从动轴定位侧轴承内圈锁紧螺母随后出现松动，从动轴向自右侧窜动，从动轴自右侧端面螺杆与前端盖摩擦碰撞，造成前端盖出现裂痕［3］。

3 检修及装配调整方法

3.1 拆卸前工作

对风机外壳进行清理，以免灰尘等在检修过程进入到轴承箱。排尽润滑油后，对轴承箱、前后盖板等部件做好标示，以便在装配时按原位置通过定位销快速定位装配。

3.2 拆卸同步齿轮

同步齿轮是通过油膨胀后与叶轮轴圆锥连接固定，精度要求非常高。拆卸前仔细测量同步齿轮之间的啮合间隙，斜齿轮端面到轴端面的深度，定位侧侧板、自由侧侧板和叶轮端面、叶轮与机壳、两叶轮之间的间隙等原始数据并做好记录［2］。

拆卸轴承箱时，仔细标记轴承箱内轴承、气封、甩油环和各调节垫圈之间的位置和方向，因为这些垫圈都是用来调整定位侧叶轮与轴承箱侧板之间的间隙。拆卸轴承箱前是要制作专用工具，做好轴承箱内轴承、气封等部件拆卸保护工作，避免在拆除过程中相对应的零部件受到损伤。

3.3 重新装配时应当遵守拆卸风机时所做的标记，并仔细加以识别

在装配轴承箱内部气封、甩油环、轴承等部件时，按照拆卸时反序装配［6］。调整的方法为精确测量轴承内外圈宽度、大小平垫圈和大弹性垫圈的厚度和轴承压盖处的调整垫片的厚度以及轴承定位台阶到轴承箱端面的深度准确计算出大弹性垫圈的可压缩量在允许范围内，按规定扭矩力进行紧固轴承内圈锁紧螺母，用塞尺测量叶轮端面与轴承箱侧板之间的间隙，如若间隙不在范围内，可加工合适的平垫圈进行调整，直到间隙在允许范围内。罗茨鼓风机经长时间运行后，同步齿轮吃面会出现磨损，叶轮与机壳和两叶轮之间的间隙可通过同步齿轮之间的啮合间隙进行调整，在调间隙时应减少同步齿轮上半部间隙， 增大其下半部分间隙，上半部分间隙应为齿轮总间隙的 1/3左右， 下半部分间隙应为齿轮总间隙的 2/3左右［1］，直到齿轮间隙、叶轮与机壳间隙、两叶轮之间的间隙在标准范围内。

3.4 手动盘车

叶轮主动轴时，转子必须能自由平滑的转动，转动过程中无异音和卡涩等现象。

3.5 三角皮带调整精度的高低直接影响风机的安全运行

调节的方法是调节电机与主机的前后相对位置，使皮带轮前后对齐，用液压千斤顶慢慢放下电机支架，由电机自重来保持三角带的张紧度，皮带轮最佳状态是既不打滑又不太紧。

3.6 装机试车

点动电机确认旋转方向是否正确，运行是否平稳。空车试运行30min，各项监测指标数据如振动、温度、噪声无异常后再增加负载运行，运行1h后机体振动、温度、噪声是否稳定在合理范围内，才能最终确认风机检修试车任务完成［4］。

4 日常维护与监测

4.1 维护监测工作

加强罗茨风机状态监测工作，做好罗茨鼓风机日常维护监测工作是保障设备正常运行基本手段，车间对关键设备日常维护监测工作是保证设备正常运行的基础。

4.2 检查油位与定期更换润滑油

初始运行后检查油位是否在标准范围内，若油位异常减少时应检查出泄露原因并处理后才能使用。风机运转500h后进行第一次润滑油更换，接下来运转4000h换一次润滑油。

4.3 振动检查

点检人员应定期监测风机振动值是否在标准范围内，监测位置分别是前后轴承箱垂直、水平、轴向位置，并做好相关数据记录。每次应在同一标示记号点进行检测，对以往的数据进行比较、分析。

4.4 声音检查

设备正常运行时会产生一定规律频率的声音，经常听可甄别出运行时异常声音。如若有异常噪声，则可以检查皮带轮中心、轴承是否损坏、转子与转子、转子与机壳是否有接触摩擦等。

4.5 温度检查

温度测量点分别为前后轴承箱、风机机壳、电机前后轴承等部位。如若风机温度过热，有可能的原因是进气空气滤芯太脏、进气温度过高、隔音罩通气口堵塞通气不畅、轴承箱油位过高、粘度太高、风机过载等。

4.6 电机电流负荷

若负荷明显增大,表明风机安装过程中存在某种异常状态,应停机查明原因［5］。

5 结束语

掌握GM80L罗茨鼓风机的结构原理及检修方法为提高精密设备自主检修率提供技术支撑。加强重点设备日常维护与监测，有效保证了设备的长周期运行，为我厂生产稳定顺行提供了保障。

［1］高威, 蔡青松. 罗茨鼓风机的故障分析[J]. 农机使用与维修, 2011, 2:60.

［2］廖伟. 3HE-200型罗茨鼓风机故障分析及检修工艺研究[J]. 能源环境, 2011, 2:131

［3］何文旭. ARH800E罗茨鼓风机齿轮断裂故障分析[J]. 磷肥与复肥, 2006, 3:40.

［4］卢林杰. 罗茨鼓风机的故障检修和调试[J]. 流体机械, 2001, 11:30.

［5］邱家旺. 浅谈罗茨鼓风机的故障维护[J]. 机电技术, 2006, 2:62-64.

［6］ 再帕古丽·阿不都喇建刚. L53LD罗茨鼓风机间隙调整的方法及故障处理[J]. 新疆化工, 2011, 3:79-80.

Failure Analysis of GM80L Roots Blower

YAO Peng
（Jiangxi Copper Corporation Guixi Smelter, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Roots blower is the key equipment in smelting plant. It is the power source of smelting charging system. Because it is imported from Germany AI Jane fan with expensive price and high cost for parts. Through working practice, the technical problems including preventive maintenance, repair and detection for GM80L Roots blower is summarized, to save the equipment maintenance cost and keeping equipment normal operation as well as improving our factory precision equipment independent maintenance rate and realizing the purpose of production.

GM80L Roots blower；angular contact ball bearings；trifolium rotor；gap；synchronous gear

TH44

B

1009-3842（2015）01-0097-04

2014-12-24

姚鹏（1983-），男，江西铅山人，主要从事机械工程的研究。E-mail: 27425827@qq.com