罗茨风机常见故障及处理方法

2019-10-26阿力木买买提郝以彬王东升

设备管理与维修 2019年15期

关键词：罗茨轴承座盖板

阿力木·买买提，郝以彬,王东升,刘丰

（中国石油独山子石化公司设备检修公司，新疆独山子 833699）

0 引言

某化工装置输送粉料和粒料的主要设备为罗茨风机，该风机为章丘鼓风机有限公司生产，转速980 r/min,出口压力34 kPa，电机功率110 kW。罗茨风机在一段时间多次发生故障，检修次数明显增加，严重影响装置的平稳运行。

1 工作原理

罗茨风机是一种容积型回转式气体动力机械，有2 个腰形渐开线转子，通过主、从动轴齿轮使两转子作等速反向旋转，完成吸气排气过程。如图1 所示，当左侧转子顺时转动时，右侧转子作逆时针转动，气体从进口吸入，随着旋转时所形成的工作室移动，最后从上面的出口排出。两转子相互之间、两转子与机壳及侧盖板之间，既要保证相互不发生碰撞，又要保证不因间隙过大影响效率。两转子运转中始终保持微小间隙，使排出的气体尽量不返回进气室。其特点为输出的风量与回转数成正比，当风机出口压力变化时，输送的风量并没有显著变化。罗茨风机本身不能压缩气体，压力的升高依赖排气口工作系统的背压。

图1 风机工作原理

2 故障现象

经过多次检修及总结，造成机组故障的原因包括断轴、轴承损坏、机组振动大、转子卡死、轴封泄漏等，而造成检修频次增加的主要故障是转子卡涩与摩擦。

3 原因分析

转子与壳体或转子间摩擦是罗茨风机常见故障，若在运行中出现此故障，将会伴随着严重的振动与噪声。罗茨风机经过长时间停机后，经常出现转子卡涩，盘不动车的现象。故障的主要原因归纳为6 类。

3.1 工艺原因

由于工艺介质中含有大量粉尘和水蒸汽，当介质经过风机时会有粉尘吸附在壳体与转子表面，使壳体与转子间的间隙减小。吸附的粉尘受到挤压时会变硬甚至塑化，致使转子摩擦甚至卡死，特别是停机后再次开机，经常盘不动车。

3.2 转子分、合叶间隙不合适

转子的分叶、合叶间隙不合适，运行中分叶、合叶间隙发生变化。两转子在低速旋转时会发生碰撞，造成转子间摩擦甚至卡涩。如果运行中出现此故障，会使两转子间或转子与壳体发生碰撞，发出强力的撞击声；振动变大，甚至能引起基础振动；同时摩擦部位温度迅速升高，甚至出现机壳发热烧红现象。

3.3 轴承损坏

风机运行工况差、油封损坏、装配间隙超标等都会导致轴承损坏，而轴承损坏会造成温度升高，轴承座温度也会增加，严重时会使轴承座变形。特别是轴承内外圈抱死时，轴承座与侧盖板受到较大的额外力，温度也会很高，轴承座与侧盖板受热不均，严重时造成侧盖板变形，出现裂纹。

轴径磨损，使轴与轴承内圈间隙过大，轴承座磨损使轴承座与轴承外圈间隙过大，都会造成转子卡涩或摩擦。特别是皮带连接的风机，主动轴由于受皮带拉力的作用，致使轴承座单向受力较大，容易出现皮带侧主动轴的轴承座单边磨损。

3.4 齿轮磨损

齿轮磨损，齿轮侧间隙增大，将造成两转子位置发生变化，使主动转子与从动转子之间合叶间隙变小、分叶间隙增大，引起两转子互相碰撞、摩擦。

3.5 转子或壳体变形

如果转子或者壳体变形，会使转子外径与机壳的间隙过小，造成转子摩擦和卡涩。

3.6 转子端面与侧盖板间隙小

如果转子与侧盖板间隙过小，有杂物挤进转子与侧盖板间；或轴向定位轴承磨损后，转子的轴向窜量变大，都造成转子与侧盖板发生摩擦，引起转子卡涩。

4 处理措施

4.1 控制工艺程序

尽量少停车，停车后定期盘车，可以提前发现故障，避免开车时影响生产。定期检查入口过滤器，清洗过滤网；定期打开放空阀，放出水蒸气凝结水。

4.2 调节分合叶间隙

用塞尺检查转子分、合叶间隙值，使其在标准范围内。检查调节间隙的背帽与螺栓，保证其完好性。要求：分叶间隙占总间隙的1/3，但不小于0.15 mm；合叶间隙占总间隙的2/3，且要大于齿轮侧隙1.5 倍。转子分、合叶间隙见图2。合叶为主动转子的啮合面向被动转子有靠近的趋势；分叶为主动转子的啮合面向被动转子有远离的趋势。若转子分、合叶间隙不合适，可调整齿套与轮毂或齿轮与轴的周向相对角度。

图2 分叶、合叶位置

转子分叶、合叶的调整是罗茨风机检修的关键部分，直接决定着检修质量的好坏。不同类型的罗茨风机，有不同的调节形式。轴与齿轮为锥型无键连接时，一般通过调节轴与齿轮周向相对位置调节分合叶间隙；轴与齿轮为键连接时，一般通过调节从动齿轮与轮毂的相对位置调节。风机正常运转过程中，随着齿轮磨损，间隙都会地发生变化，其中合叶间隙趋向减小，分叶间隙趋向增大。在调整两叶轮的工作间隙时，应预先将合叶间隙适当调大，一般合叶间隙是分叶间隙的2 倍。

叶轮间隙调整时，首先将叶片转到与水平方向呈45°的位置，此时两叶轮的间隙即为分叶或合叶间隙。现场调节时，一般用同样厚度的塞尺固定在两转子间，并将两转子固定，再装入主动齿轮，并将从动齿轮的标记对准主动齿的标记压入轴上，依次装上齿轮挡圈，止动垫圈和紧固螺帽。调整好后再用塞尺测量分叶间隙与合叶间隙的实际大小，如不合适重新调整，直到符合标准。

4.3 更换轴承

检查侧盖板是否变形有裂纹。变形不严重，可打磨高点；变形严重则更换侧盖板；如有裂纹，可进行补焊。

检查轴承座与轴径是否磨损。如果轴磨损，一般进行补焊后再车圆；如果轴承座磨损，单独的轴承座一般更换新件，不进行修理；轴承座与侧盖板为一体时，则补焊轴承座，使其配合间隙达到技术要求。轴与轴承配合为H7/k6，轴承座与轴承外圈配合为H7/h6。

4.4 检查齿侧间隙，更换齿轮

用红丹粉检查齿轮啮合部位的接触面积。检查齿侧间隙的方法有打表法、塞尺法、压铅丝法。标准要求：侧隙0.10～0.18 mm、啮合部位在齿面中部，齿表接触面积沿齿高方向不小于50%，沿齿宽方向不小于70%。若检测结果不符合要求，需更换齿轮。齿轮侧隙检查见图3。

4.5 用塞尺测量转子与壳体的间隙

图3 齿轮啮合

转子与壳体间隙的标准范围为0.3～0.6 mm。现场检修时一般测量6 点间隙，每个转子的上下与水平方向，见图4。变形较小可以进行打磨处理；变形较大或转子与壳体出现裂纹，应及时报废。

图4 转子与壳体间隙

4.6 清理转子端面与侧盖板

用塞尺法检测转子端面与机壳的轴向间隙，轴向间隙见图5。定位端（齿轮侧）间隙d＝0.1～0.2 mm，非定位端（皮带轮侧）的间隙c＝0.3～0.5 mm，总间隙的标准0.4～0.7 mm。不同类型的罗茨风机在不同工况下端隙不同，现场检修时按各自检修标准调整。若单侧间隙不合适，可通过加、减轴承调整垫片调整；若总间隙不合适，可通过加、减侧盖板结合面的调整垫片调整，但垫片厚度一般不超过1 mm。用推轴法测量转子的轴向窜量，窜量标准0.05～0.10 mm，若超过标准最大值的1.5 倍，则更换轴承。