淺談GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)故障分析

姚 鵬

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

淺談GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)故障分析

姚 鵬

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

羅茨鼓風(fēng)機(jī)是熔煉車間的關(guān)鍵設(shè)備，是熔煉加料系統(tǒng)的動力源，由于是德國艾珍原裝進(jìn)口風(fēng)機(jī)，價(jià)格昂貴，配件成本高，通過工作實(shí)踐總結(jié)了GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)預(yù)防性狀態(tài)檢測、維護(hù)、檢修工作等技術(shù)問題，已達(dá)到節(jié)約設(shè)備維修成本，保障設(shè)備正常運(yùn)行，提高我廠精密設(shè)備自主檢修率，保證工廠生產(chǎn)的目的。

GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)；角接觸球軸承；三葉轉(zhuǎn)子；間隙；同步斜齒輪

1 引言

羅茨鼓風(fēng)機(jī)是熔煉車間關(guān)鍵設(shè)備，是閃速爐投料系統(tǒng)的動力源，負(fù)責(zé)干燥后精礦的抽吸，由于是德國艾珍原裝進(jìn)口風(fēng)機(jī)，價(jià)格昂貴，單臺價(jià)值80萬元，同時(shí)，零部件配件成本也非常高，從2007年投產(chǎn)以來一直運(yùn)行良好，但經(jīng)過幾年的運(yùn)行后，GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常。2014年3月16日更換軸承，經(jīng)過修理投入使用2天后出現(xiàn)自由側(cè)軸承箱斷裂，定位側(cè)軸承箱側(cè)板與葉輪端面摩擦嚴(yán)重?fù)p壞。

做好GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)的預(yù)防性狀態(tài)監(jiān)測、維護(hù)保養(yǎng)、檢修工作，對節(jié)約設(shè)備維修成本，保障設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，提高我廠精密設(shè)備自主檢修率，保證工廠生產(chǎn)有著極為重要的意義。

2 GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)

由三葉轉(zhuǎn)子、前后端蓋、軸承箱、機(jī)殼、軸承、氣封、擋油環(huán)、墊圈、甩油環(huán)、同步斜齒輪等部件組成。（圖1所示）2根互相平行軸分別為主動軸和從動軸，軸上有三葉型葉輪，軸與葉輪是由碳鋼C45N整體鍛造而成，軸封都采用活塞式氣封密封，主動軸的定位側(cè)裝有兩種類型的軸承，分別為型號NSK214E的圓柱滾子軸承和型號為NSK124B的四點(diǎn)角接觸球軸承，自由側(cè)為型號NSK314E的圓柱滾子軸承，從動軸和主動軸的定位側(cè)軸承型號相同，自由側(cè)為型號NSK6310C3的圓珠滾子軸承。斜齒的同步齒輪通過硬化處理后研磨，內(nèi)徑通過油壓膨脹后與葉輪軸圓錐連接固定。GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理是馬達(dá)通過皮帶輪帶動主動軸旋轉(zhuǎn)，主動軸通過斜齒輪帶動從動軸同步旋轉(zhuǎn)，葉輪與橢圓形機(jī)殼內(nèi)孔面及葉輪三者之間有微小的間隙，主動軸和從動軸互為反方向勻速旋轉(zhuǎn)，使殼體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入口輸送到排氣口。

圖1 GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2.2 事故分析

根據(jù)2014年4月10日對我廠二系統(tǒng)熔煉車間2#氣力提升機(jī)拆卸下來的零部件仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)有以下幾種損壞情況：

圖2 自右側(cè)軸承箱

圖3 三葉轉(zhuǎn)子定位側(cè)端面

圖4 氣封環(huán)

圖5 風(fēng)機(jī)端蓋

（1）自由側(cè)軸承箱斷裂，定位銷剪切斷裂（圖2所示）；

（2）三葉轉(zhuǎn)子與定位側(cè)軸承箱側(cè)板有摩擦和高溫?zé)频暮圹E（圖3所示）；

（3）從動軸定位側(cè)鎖緊螺母松動，氣封環(huán)端面磨損1.5mm（圖4所示）；

（4）從動軸自由側(cè)端面的螺栓與前端蓋磨損造成端蓋出現(xiàn)裂痕（圖5所示）；

（5）主動軸葉輪與機(jī)殼有摩擦痕跡。

根據(jù)GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，因其內(nèi)部間隙要求非常高，并且兩葉輪軸相向高速旋轉(zhuǎn)，因此各零部件尺寸精度及相互裝配精度是保證內(nèi)部各項(xiàng)間隙的關(guān)鍵所在，定位側(cè)軸承裝配精度是保證葉輪與前、后軸承箱的軸向間隙，而同步齒輪的裝配精度是保證主動軸三葉輪、從動軸三葉輪、機(jī)殼三者之間的間隙。

綜合以上五點(diǎn)損壞的情況來看，我們可以得出以下判斷：（1）風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，空氣經(jīng)壓縮后產(chǎn)生大量的熱，機(jī)殼溫度隨氣壓比的增加而上升。三葉轉(zhuǎn)子溫度上升后體積膨脹，葉輪端面與軸承箱側(cè)板，葉輪密封線與機(jī)殼兩處之間的間隙逐漸減小，最后接觸造成摩擦，局部產(chǎn)生高溫?zé)频暮圹E。（2）葉輪密封線與機(jī)殼之間的間隙小主要是同步斜齒輪在裝配時(shí)，斜齒的嚙合間隙小，造成主、從動軸的中心距離增大。（3）從動軸與定位側(cè)軸承箱內(nèi)氣封、軸承等零部件在裝配過程中存在裝配誤差，造成一定的裝配假象，鎖緊螺母雖然緊固，但從動軸仍然存在少量的軸向竄動間隙。氣封外圈隨著從動軸軸向竄動造成主動軸葉輪端面與氣封外圈摩擦磨損1.5mm，從動軸定位側(cè)軸承內(nèi)圈鎖緊螺母隨后出現(xiàn)松動，從動軸向自右側(cè)竄動，從動軸自右側(cè)端面螺桿與前端蓋摩擦碰撞，造成前端蓋出現(xiàn)裂痕［3］。

3 檢修及裝配調(diào)整方法

3.1 拆卸前工作

對風(fēng)機(jī)外殼進(jìn)行清理，以免灰塵等在檢修過程進(jìn)入到軸承箱。排盡潤滑油后，對軸承箱、前后蓋板等部件做好標(biāo)示，以便在裝配時(shí)按原位置通過定位銷快速定位裝配。

3.2 拆卸同步齒輪

同步齒輪是通過油膨脹后與葉輪軸圓錐連接固定，精度要求非常高。拆卸前仔細(xì)測量同步齒輪之間的嚙合間隙，斜齒輪端面到軸端面的深度，定位側(cè)側(cè)板、自由側(cè)側(cè)板和葉輪端面、葉輪與機(jī)殼、兩葉輪之間的間隙等原始數(shù)據(jù)并做好記錄［2］。

拆卸軸承箱時(shí)，仔細(xì)標(biāo)記軸承箱內(nèi)軸承、氣封、甩油環(huán)和各調(diào)節(jié)墊圈之間的位置和方向，因?yàn)檫@些墊圈都是用來調(diào)整定位側(cè)葉輪與軸承箱側(cè)板之間的間隙。拆卸軸承箱前是要制作專用工具，做好軸承箱內(nèi)軸承、氣封等部件拆卸保護(hù)工作，避免在拆除過程中相對應(yīng)的零部件受到損傷。

3.3 重新裝配時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守拆卸風(fēng)機(jī)時(shí)所做的標(biāo)記，并仔細(xì)加以識別

在裝配軸承箱內(nèi)部氣封、甩油環(huán)、軸承等部件時(shí)，按照拆卸時(shí)反序裝配［6］。調(diào)整的方法為精確測量軸承內(nèi)外圈寬度、大小平墊圈和大彈性墊圈的厚度和軸承壓蓋處的調(diào)整墊片的厚度以及軸承定位臺階到軸承箱端面的深度準(zhǔn)確計(jì)算出大彈性墊圈的可壓縮量在允許范圍內(nèi)，按規(guī)定扭矩力進(jìn)行緊固軸承內(nèi)圈鎖緊螺母，用塞尺測量葉輪端面與軸承箱側(cè)板之間的間隙，如若間隙不在范圍內(nèi)，可加工合適的平墊圈進(jìn)行調(diào)整，直到間隙在允許范圍內(nèi)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行后，同步齒輪吃面會出現(xiàn)磨損，葉輪與機(jī)殼和兩葉輪之間的間隙可通過同步齒輪之間的嚙合間隙進(jìn)行調(diào)整，在調(diào)間隙時(shí)應(yīng)減少同步齒輪上半部間隙， 增大其下半部分間隙，上半部分間隙應(yīng)為齒輪總間隙的 1/3左右， 下半部分間隙應(yīng)為齒輪總間隙的 2/3左右［1］，直到齒輪間隙、葉輪與機(jī)殼間隙、兩葉輪之間的間隙在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.4 手動盤車

葉輪主動軸時(shí)，轉(zhuǎn)子必須能自由平滑的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中無異音和卡澀等現(xiàn)象。

3.5 三角皮帶調(diào)整精度的高低直接影響風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行

調(diào)節(jié)的方法是調(diào)節(jié)電機(jī)與主機(jī)的前后相對位置，使皮帶輪前后對齊，用液壓千斤頂慢慢放下電機(jī)支架，由電機(jī)自重來保持三角帶的張緊度，皮帶輪最佳狀態(tài)是既不打滑又不太緊。

3.6 裝機(jī)試車

點(diǎn)動電機(jī)確認(rèn)旋轉(zhuǎn)方向是否正確，運(yùn)行是否平穩(wěn)。空車試運(yùn)行30min，各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)數(shù)據(jù)如振動、溫度、噪聲無異常后再增加負(fù)載運(yùn)行，運(yùn)行1h后機(jī)體振動、溫度、噪聲是否穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，才能最終確認(rèn)風(fēng)機(jī)檢修試車任務(wù)完成［4］。

4 日常維護(hù)與監(jiān)測

4.1 維護(hù)監(jiān)測工作

加強(qiáng)羅茨風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測工作，做好羅茨鼓風(fēng)機(jī)日常維護(hù)監(jiān)測工作是保障設(shè)備正常運(yùn)行基本手段，車間對關(guān)鍵設(shè)備日常維護(hù)監(jiān)測工作是保證設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。

4.2 檢查油位與定期更換潤滑油

初始運(yùn)行后檢查油位是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，若油位異常減少時(shí)應(yīng)檢查出泄露原因并處理后才能使用。風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)500h后進(jìn)行第一次潤滑油更換，接下來運(yùn)轉(zhuǎn)4000h換一次潤滑油。

4.3 振動檢查

點(diǎn)檢人員應(yīng)定期監(jiān)測風(fēng)機(jī)振動值是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，監(jiān)測位置分別是前后軸承箱垂直、水平、軸向位置，并做好相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。每次應(yīng)在同一標(biāo)示記號點(diǎn)進(jìn)行檢測，對以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析。

4.4 聲音檢查

設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生一定規(guī)律頻率的聲音，經(jīng)常聽可甄別出運(yùn)行時(shí)異常聲音。如若有異常噪聲，則可以檢查皮帶輪中心、軸承是否損壞、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼是否有接觸摩擦等。

4.5 溫度檢查

溫度測量點(diǎn)分別為前后軸承箱、風(fēng)機(jī)機(jī)殼、電機(jī)前后軸承等部位。如若風(fēng)機(jī)溫度過熱，有可能的原因是進(jìn)氣空氣濾芯太臟、進(jìn)氣溫度過高、隔音罩通氣口堵塞通氣不暢、軸承箱油位過高、粘度太高、風(fēng)機(jī)過載等。

4.6 電機(jī)電流負(fù)荷

若負(fù)荷明顯增大,表明風(fēng)機(jī)安裝過程中存在某種異常狀態(tài),應(yīng)停機(jī)查明原因［5］。

5 結(jié)束語

掌握GM80L羅茨鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及檢修方法為提高精密設(shè)備自主檢修率提供技術(shù)支撐。加強(qiáng)重點(diǎn)設(shè)備日常維護(hù)與監(jiān)測，有效保證了設(shè)備的長周期運(yùn)行，為我廠生產(chǎn)穩(wěn)定順行提供了保障。

［1］高威, 蔡青松. 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的故障分析[J]. 農(nóng)機(jī)使用與維修, 2011, 2:60.

［2］廖偉. 3HE-200型羅茨鼓風(fēng)機(jī)故障分析及檢修工藝研究[J]. 能源環(huán)境, 2011, 2:131

［3］何文旭. ARH800E羅茨鼓風(fēng)機(jī)齒輪斷裂故障分析[J]. 磷肥與復(fù)肥, 2006, 3:40.

［4］盧林杰. 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的故障檢修和調(diào)試[J]. 流體機(jī)械, 2001, 11:30.

［5］邱家旺. 淺談羅茨鼓風(fēng)機(jī)的故障維護(hù)[J]. 機(jī)電技術(shù), 2006, 2:62-64.

［6］ 再帕古麗·阿不都喇建剛. L53LD羅茨鼓風(fēng)機(jī)間隙調(diào)整的方法及故障處理[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

姚鵬（1983-），男，江西鉛山人，主要從事機(jī)械工程的研究。E-mail: 27425827@qq.com