談談1431VJ－V型羅茨真空風機

朱惠蘭

（中鹽吉蘭泰鹽化集團吉蘭泰堿廠，內(nèi)蒙古吉蘭泰 750333）

談談1431VJ－V型羅茨真空風機

朱惠蘭

（中鹽吉蘭泰鹽化集團吉蘭泰堿廠，內(nèi)蒙古吉蘭泰 750333）

對1431VJ－V型羅茨真空風機的構(gòu)造、原理、安裝與調(diào)試等方面進行了詳細介紹，該風機具有真空度高、風量大、運行周期長、檢修率低等特點。

羅茨真空風機；構(gòu)造；動平衡精度；聯(lián)軸器；同步齒輪

我廠選用的3臺1431VJ－V型羅茨真空風機是濾堿機的配套使用設備，是引進美國德萊塞公司制造的設備。它的構(gòu)造、原理、安裝和調(diào)試與我們國產(chǎn)羅茨真空風機基本相同，但它在結(jié)構(gòu)和性能方面又優(yōu)于國產(chǎn)的羅茨風機，在一定的工藝和操作條件下，具有較高的真空度和較大的風量，這是國內(nèi)羅茨真空風機所無法相比的，加上合理的選用材質(zhì)（1431型羅茨風機殼及轉(zhuǎn)子采用球墨鑄鐵制造，轉(zhuǎn)子半軸及半軸連接螺栓采用不銹鋼制造）和較高的制造精度，又使它具有運行周期長、檢修率低的特點。

1431VJ－V型羅茨真空風機性能參數(shù)如下：

風量，m3／min 147.3

進口壓力，kPa 31.3

排口壓力，kPa 95

壓差，kPa 63.8

進口溫度，℃ 30

出口溫度，℃ 55

電機功率，kW 220.6

電機轉(zhuǎn)速，rpm 1 484

減速機速比 1∶1.87

風機轉(zhuǎn)速，rpm 794

1 構(gòu)造及原理

1.1 構(gòu)造

1431VJ－V型羅茨真空風機由一對腰形漸開線型轉(zhuǎn)子體（葉輪與軸的組合體）、同步齒輪、機殼、軸承、密封等部件組成。

兩葉輪安裝在兩根平行的軸上，在兩側(cè)用端蓋封住的泵殼內(nèi)反向運轉(zhuǎn)。由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，空氣從泵殼一側(cè)入口吸入，另一側(cè)出口排出。風機進口區(qū)與出口區(qū)有效的分離是通過葉輪周圍很小的間隙和通過控制一定量的水封住這些間隙來完成。轉(zhuǎn)動期間，兩葉輪的間隙是通過一對安裝在風機機殼外側(cè)軸上的同步齒輪來維持恒定。

1431VJ－V型羅茨風機主、從動軸兩端采用調(diào)心滾子軸承，驅(qū)動端軸承為軸向定位支承點，軸承內(nèi)外圈都采用了雙向定位的方式，齒輪端為游動端，軸承內(nèi)外圈采用的是單向定位的方式。當風機運行時，由于出口壓力高，機體溫度高，使軸和葉輪受熱膨脹時，可以沿著驅(qū)動端軸承作軸向自由伸縮，以保持主、從動軸在運轉(zhuǎn)中的直線性。

1.2 工作原理

1431型羅茨風機是一個正排氣系統(tǒng)，排氣能力由風機大小、運行速度、真空壓力條件和密封水流量決定。在恒定的轉(zhuǎn)速下，它的排氣量與進出口壓力變化無關，如果要改變排氣量就必須改變風機轉(zhuǎn)速或改變空氣中的排氣量。

啟動風機時（從同步齒輪端看）底部葉輪（主動葉輪）逆時針方向轉(zhuǎn)動，此時空氣流從左到右，從進口到出口，如圖1。

上部葉輪（被動葉輪）從圖①位置順時針旋轉(zhuǎn)45°到圖②位置時，它與機殼之間充滿相同體積B的空氣量時，底部葉輪已將A體積的空氣量排到出口，兩葉輪進一步旋轉(zhuǎn)45°后，上部葉輪又將B體積的空氣量排到出口，與此同時，底部葉輪另一端面正形成第三個相等體積的空氣量如圖③，底部葉輪從圖②－圖③－圖④－圖⑤又將相同體積的空氣量排出，同時上部葉輪通過圖⑥－圖⑦－圖⑧－圖①又排出相同體積的空氣量，從圖①－圖⑧我們可以看到傳動軸完整轉(zhuǎn)動1周，上下兩葉輪交替的吸入4個相等已知體積的空氣量（每個葉輪2個）并且排到出口。

圖1 羅茨真空風機工作原理

2 葉輪間隙調(diào)整

羅茨風機在安裝調(diào)試過程中，機殼內(nèi)兩葉輪之間和葉輪與泵殼各部位間隙的調(diào)整，是整個羅茨風機安裝工藝的關鍵。間隙的大小除了影響風機的技術(shù)性能外，還是保證風機安全運行的重要因素，如果間隙調(diào)整不符合要求，不僅會影響風機的使用性能，嚴重時甚至會造成設備事故的發(fā)生。

表1 1431VJ－V型羅茨風機間隙數(shù)據(jù)

表1各部位間隙數(shù)據(jù)，是風機在安裝或大修中需要重新組裝時必須遵循的數(shù)據(jù)。對處于良好運行狀態(tài)下的風機，在運行過程中間隙可能要發(fā)生變化，這些參數(shù)與實際可能會不符，這是正常的現(xiàn)象，但必須保證它們變化后的間隙值不應小于所列的最小值。

葉輪兩端到兩端板（驅(qū)動端和齒輪端）的間隙的調(diào)試方法和我們國產(chǎn)風機是一樣的，是通過調(diào)整兩端板的調(diào)整墊片厚度來實現(xiàn)的，如增加齒輪端調(diào)整墊片的厚度，則葉輪端到齒輪端的間隙減小，葉輪到驅(qū)動端的間隙增大，減小齒輪端調(diào)整墊片的厚度，則葉輪端到齒輪端的間隙增大，而葉輪端到驅(qū)動端的間隙減小，反之亦然。葉輪徑向到機殼進口、中心、排口的間隙可通過的調(diào)整同步齒輪輪轂與葉輪的相對位置來實現(xiàn)。1431VJ－V型羅茨真空風機齒輪的輪緣和輪轂是一體的，它們之間的間隙是無法調(diào)整的，兩葉輪之間的前后間隙調(diào)整必須是葉輪在0～90°的轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)完成。在一個完整（360°）的轉(zhuǎn)動過程中有2個前間隙和2個后間隙，如圖②和圖⑥為兩個前間隙，圖④和圖⑧為兩個后間隙。一般調(diào)整時要充分擰松一個同步齒輪上的所有的定位螺栓，保證齒輪輪轂和葉輪軸之間調(diào)整間隙，通過調(diào)整齒輪輪轂與葉輪的相對位置，來調(diào)整前、后間隙。若在一個齒輪上進行調(diào)節(jié)，不能達到理想的效果，還要松動另外一個齒輪上的螺栓進行調(diào)整，調(diào)整好間隙后必須緊固所有齒輪定位螺栓（定位螺栓精度等級為12.9），要保證每個螺栓的扭矩為62kg·m，做到受力均勻。一般葉輪上半部的間隙，由于齒輪磨損而逐漸增大，下半部的間隙則逐漸減小。為了延長風機的使用壽命及維修周期，在調(diào)整間隙時，可以人為地減小上半部的間隙，增加下半部的間隙，通常兩轉(zhuǎn)子上半部之間的間隙為總間隙的1／3，下半部的間隙為總間隙的2／3。

3 軟水密封

1431VJ－V型羅茨真空風機的基本原理是兩葉輪相對運動，不發(fā)生接觸，為滿足這一要求，并且滿足最大的風機效率，在葉輪與葉輪之間和葉輪與機殼之間必須有最小的間隙來限定，任何來自水的礦物沉積和工藝流程中殘余物的結(jié)垢都會導致阻塞住這些間隙，從而導致機械損壞，所以1431型風機采用的是軟水密封，其作用：

1）密封作用，防止葉輪與葉輪之間和葉輪與機殼間的間隙過大而造成風機能力下降。

2）可以降低風機的溫度，羅茨風機是內(nèi)部無接觸的運動，對于溫度的控制不是難點，而且1431VJ型風機具有自我保護裝置，如果風機出氣溫度超過60℃，就會自停。

3）密封水的流量一般控制在53L／min，如果連續(xù)運行可達到106L／min，如果軟水流量超過最大值，風機就會有噪音且運行不平穩(wěn)，如果長時間運行，將大量的水帶到風機中，會增大電機功率，導致驅(qū)動裝置過載損壞。

4 同步齒輪安裝與定位

1431VJ－V型羅茨真空風機進口區(qū)與出口區(qū)有效的分離是通過轉(zhuǎn)動葉輪之間及葉輪與機體周圍很小的操作間隙和通過控制一定量的水封住這些間隙來完成，轉(zhuǎn)動期間，葉輪間的間隙通過一對安裝在兩個機殼外側(cè)軸上的定位齒輪來維持恒定。

同步齒輪不僅具有定位作用，而且具有傳動扭矩的作用。只有在兩葉輪轉(zhuǎn)角完全一致的情況下，風機的兩個葉輪才能正常運轉(zhuǎn)，否則，兩個葉輪將會發(fā)生撞擊而破壞風機的正常運行。

通常的齒輪與葉輪軸的定位都是通過鍵聯(lián)接，采用過渡或過盈配合，來保證齒輪的定位，這樣雖然能保證齒輪的傳動具有較高的傳動精度，但不利安裝、檢修及風機葉輪各部位間隙的調(diào)整。

齒輪的定位方式是齒輪輪轂與葉輪軸采用間隙配合（間隙一般控制在0.02～0.03），輪轂上裝有錐形緊定套，通過緊固齒輪螺栓來實現(xiàn)齒輪定位的，如圖2。

圖2 輪轂與錐形緊定套

錐套1裝在輪轂上，錐套2與錐套1配合安裝，當調(diào)整好風機各部位間隙后，要均勻緊固齒輪螺栓，通過對錐套2和錐套1的預緊使齒輪輪轂發(fā)生彈性變形，使輪轂與軸由間隙配合變?yōu)檫^盈配合，從而保證齒輪定位和穩(wěn)定的傳動扭矩。

5 羅茨風機的轉(zhuǎn)子體

轉(zhuǎn)子體是羅茨風機的主要部件，它由葉輪與軸組成，葉輪為空心兩葉漸開線直線葉輪，這種葉輪被廣泛采用的原因是，與其它類型的葉輪比較，當葉輪的長度、外徑及轉(zhuǎn)速相同時，其排出風量最大，且容積效率高。

國內(nèi)的羅茨真空風機轉(zhuǎn)子體（葉輪與軸）軸都是通根軸，而1431VJ－V型羅茨真空風機的葉輪軸則是半軸，用螺栓聯(lián)接固定在轉(zhuǎn)子兩端，如圖3。

這種裝配形式，具有較高的加工精度，不僅要求兩半軸裝配后具有較高的同軸度（同軸度必須小于或等于0.02），同時還要保證風機轉(zhuǎn)子的中心不變，否則兩轉(zhuǎn)子間隙無法調(diào)整。為了保證上述要求，檢修時一般采用以下兩種方法：

1）以轉(zhuǎn)子的中心孔（原式基準，設備制造時做好的標記）為基準，將兩半軸的定位孔找好同心，加工制作半軸，精加工后，安裝調(diào)整到兩半軸的同心度在要求的范圍內(nèi)。

2）以轉(zhuǎn)子的中心孔為基準，將兩半軸定位孔找好同心，加工制作半軸，將兩半軸粗加工后，用螺栓安裝在轉(zhuǎn)子體兩端，以一端軸為基準，車另一端半軸，以此來保證兩半軸同軸度在要求范圍內(nèi)。

圖3 羅茨風機的轉(zhuǎn)子體

6 動平衡精度要求

根據(jù)1431VJ－V型羅茨風機葉輪的長度與外徑比值（L／d＝800／580＝1.37＞0.2）和風機轉(zhuǎn)速（794rpm），1431型風機轉(zhuǎn)子體必須進行動平衡試驗，平衡精度為G2.5。

不平衡量根據(jù)公式：

m＝60 000×G×W／2×3.14×r×n

m——轉(zhuǎn)子體的不平衡重量，kg；

w——轉(zhuǎn)子體的重量，1431型風機的轉(zhuǎn)子重量為258kg／個；

G——平衡等級，羅茨風機一般取2.5級；

r——轉(zhuǎn)子半徑，1431型風機的直徑為φ500；

n——轉(zhuǎn)子體轉(zhuǎn)速，794rpm。

m＝60 000×2.5×258／2×3.14×250×794＝31kg。

1431VJ－V型風機的動平衡不平衡重量小于31kg即滿足風機使用要求。

7 聯(lián)軸器的選型

電機與減速機的連接采用的是JS系列蛇型彈簧聯(lián)軸器，減速機與風機的連接采用輪胎聯(lián)軸器。

蛇型彈簧式聯(lián)軸器屬于金屬彈性元件聯(lián)軸器，它主要特點：

1）金屬彈性元件，使用壽命長，減振性好。

2）傳動效率高，過載性強，常用轉(zhuǎn)距范圍為63～27 000N·m，最大許用轉(zhuǎn)速為900～10 000r／min。

3）拆裝簡單，安裝精度要求低。許用相對徑向位移0.2～0.3mm，許用軸向位移1.5～20mm，許用角位移1.5。

輪胎聯(lián)軸器具有過載保護性能強的特點，當風機發(fā)生事故時，可以通過輪胎聯(lián)軸器來保護風機。

1431VJ－V型羅茨風機在我廠已使用多年，從使用情況來看它具有運行平穩(wěn)、使用周期長、具有較高的真空度等特點，值得同行學習和借鑒。

TB 752.26

B

1005－8370（2012）01－37－04

2011－10－13