楔形環(huán)密封型羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定原因分析及解決措施

韓 振 禹

（遼寧省撫順石化工程建設(shè)有限公司第六分公司， 遼寧 撫順 113004）

楔形環(huán)密封型羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定原因分析及解決措施

韓 振 禹

（遼寧省撫順石化工程建設(shè)有限公司第六分公司， 遼寧 撫順 113004）

闡述了楔形環(huán)密封型羅茨風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問題，分析了導(dǎo)致風(fēng)機(jī)不能長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的主要原因，針對設(shè)備運(yùn)行中各種不利因素，對設(shè)備實(shí)行了多處改造后，提高了風(fēng)機(jī)的運(yùn)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(xiàn)。

羅茨風(fēng)機(jī)；楔形環(huán)；熱膨脹；改造；軸承箱

聚乙烯裝置的GB-101羅茨風(fēng)機(jī)由于輸送溫差大，設(shè)備經(jīng)常因密封環(huán)失效，使?jié)櫥瓦M(jìn)入風(fēng)機(jī)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(shè)備事故發(fā)生，嚴(yán)重影響了設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改造，改善了設(shè)備的密封效果，增加了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)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(fēng)機(jī)的工作原理及性能參數(shù)

羅茨風(fēng)機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成比例，葉輪端面和風(fēng)機(jī)前后端蓋之間及風(fēng)機(jī)葉輪之間始終保持微小的間隙，在同步齒輪的帶動下，風(fēng)從風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口沿殼體內(nèi)壁輸送到排出的一側(cè)，風(fēng)機(jī)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(diǎn)，軸承箱與風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)GB-101，為DANTECLTD公司生產(chǎn)，技術(shù)參數(shù)為：轉(zhuǎn)速1 500 r/min,功率37 kW,殼體及轉(zhuǎn)子材質(zhì)均為碳鋼，吸入壓力185 kPa，排出壓力400 kPa,流量1 418.4 m3/h,傳動方式采用皮帶連接，軸承箱與風(fēng)機(jī)腔為楔型環(huán)式密封。

2 GB-101凈化風(fēng)機(jī)不穩(wěn)定原因分析

當(dāng)風(fēng)機(jī)向反應(yīng)釜供給冷風(fēng)時，工作溫度正常，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。當(dāng)供熱風(fēng)時，工作溫度急劇升高，轉(zhuǎn)子溫度上升達(dá)到1 000～1 200 ℃，再加上轉(zhuǎn)子工作時與氣體產(chǎn)生的摩擦熱使轉(zhuǎn)子的溫度進(jìn)一步升高,這時使轉(zhuǎn)子的熱膨脹量比風(fēng)機(jī)筒體的熱膨脹量大的多，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(jī)體，導(dǎo)致潤滑油內(nèi)漏嚴(yán)重，使軸承及齒輪因缺油造成嚴(yán)重?zé)龘p等故障發(fā)生。

根據(jù)碳鋼的熱膨脹線型理論a＝1.15×10-5m/(m·℃)

已知：轉(zhuǎn)子長度L1=350 mm、筒體長度L2=350 mm,轉(zhuǎn)子溫度t1＝1 200 ℃、筒體溫度t2＝600 ℃，則：

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子與風(fēng)機(jī)筒體脹差為：1.15×10-5×350×（120-60）＝0.24（mm）。

根據(jù)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的脹差方向，由風(fēng)機(jī)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0.10 mm）使楔形環(huán)的封氣甩油、封油作用大大下降。同時造成潤滑油被吸入風(fēng)機(jī)，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(fēng)機(jī)的溫度進(jìn)一步上升，轉(zhuǎn)子膨脹進(jìn)一步增大，使轉(zhuǎn)子與墻板發(fā)生摩擦。即嚴(yán)重的動、靜摩擦，造成設(shè)備事故。

3 提高GB-101凈化風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性的措施

改造過程的技術(shù)關(guān)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(fēng)機(jī)軸承室是鑲在風(fēng)機(jī)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螺絲與墻板固定,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(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖可以看出；

（1）膨脹端轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子成為一體部件（動部件）。

（2）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(jìn)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φ9改為φ12.5鑲?cè)?個滑動配合的短套，短套的長度比壓蓋厚度長出 0.5 mm，原壓蓋螺絲只起到導(dǎo)向止轉(zhuǎn)作用，不起壓緊固定軸承室的作用。

圖1 改造后非固定端結(jié)構(gòu)圖Fig.1 After transformation of fixed end structure

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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖（圖3）。

圖2 改造后固定端結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Reformed fixing end structure

圖3 改造后風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Reformed fan overall chart

改造后的特點(diǎn)：

（1）保證驅(qū)動端軸承的支撐穩(wěn)定性（不竄動）；

（2）原定位側(cè)改為膨脹側(cè)，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；

（4）改造設(shè)計(jì)簡單,原設(shè)計(jì)改動量少，易進(jìn)行機(jī)械加工。

4 改造后產(chǎn)生的效果

設(shè)備經(jīng)過改造后，運(yùn)行平穩(wěn)，檢修頻率和維修成本大幅降低，職工勞動強(qiáng)度得以減輕，同時也避免了潤滑油進(jìn)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(yùn)行做出了突出貢獻(xiàn)。

[1]鄒正文.化工泵與風(fēng)機(jī)[M]. 成都：四川大學(xué)出版社,1998.

[2]中國石油化工集團(tuán)公司.石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程(第三冊)[M].北京:中國石化出版社,2004.

[3]吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M]. 2版. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

[4]卜炎. 實(shí)用軸承技術(shù)手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版.

Reason Analysis of Unstable Operation of Wedge Ring Sealed Roots Blowers and Solutions

HAN Zhen-yu
（Fushun Petrochemical Engineering Construction Company Limited sixth branch,Liaoning Fushun 113001，China）

Some problems of wedge ring sealed Roots blowers in the production operation were introduced, main reasons to cause the blowers not run for long time were analyzed. Aiming at various unfavorable factors, the equipment was transformed to enhance stability of the blowers and increase polyethylene production capacity.

Roots blower ; Wedge ring; Thermal expansion; Transformation; Bearing box

TQ 050

A

1671-0460（2012）05-0484-02

2012-04-19

韓振禹(1962-)，男，遼寧新民人，助理工程師，1987年畢業(yè)于遼寧廣播電視大學(xué)機(jī)械專業(yè)，研究方向：從事機(jī)械設(shè)備安裝技術(shù)工作。E-mail：GJGSHZY@163.com。