羅茨風(fēng)機(jī)常見故障及處理方法

阿力木·買買提，郝以彬,王東升,劉 豐

（中國石油獨(dú)山子石化公司設(shè)備檢修公司，新疆獨(dú)山子 833699）

0 引言

某化工裝置輸送粉料和粒料的主要設(shè)備為羅茨風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)為章丘鼓風(fēng)機(jī)有限公司生產(chǎn)，轉(zhuǎn)速980 r/min,出口壓力34 kPa，電機(jī)功率110 kW。羅茨風(fēng)機(jī)在一段時(shí)間多次發(fā)生故障，檢修次數(shù)明顯增加，嚴(yán)重影響裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

1 工作原理

羅茨風(fēng)機(jī)是一種容積型回轉(zhuǎn)式氣體動(dòng)力機(jī)械，有2 個(gè)腰形漸開線轉(zhuǎn)子，通過主、從動(dòng)軸齒輪使兩轉(zhuǎn)子作等速反向旋轉(zhuǎn)，完成吸氣排氣過程。如圖1 所示，當(dāng)左側(cè)轉(zhuǎn)子順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，右側(cè)轉(zhuǎn)子作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，氣體從進(jìn)口吸入，隨著旋轉(zhuǎn)時(shí)所形成的工作室移動(dòng)，最后從上面的出口排出。兩轉(zhuǎn)子相互之間、兩轉(zhuǎn)子與機(jī)殼及側(cè)蓋板之間，既要保證相互不發(fā)生碰撞，又要保證不因間隙過大影響效率。兩轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)中始終保持微小間隙，使排出的氣體盡量不返回進(jìn)氣室。其特點(diǎn)為輸出的風(fēng)量與回轉(zhuǎn)數(shù)成正比，當(dāng)風(fēng)機(jī)出口壓力變化時(shí)，輸送的風(fēng)量并沒有顯著變化。羅茨風(fēng)機(jī)本身不能壓縮氣體，壓力的升高依賴排氣口工作系統(tǒng)的背壓。

圖1 風(fēng)機(jī)工作原理

2 故障現(xiàn)象

經(jīng)過多次檢修及總結(jié)，造成機(jī)組故障的原因包括斷軸、軸承損壞、機(jī)組振動(dòng)大、轉(zhuǎn)子卡死、軸封泄漏等，而造成檢修頻次增加的主要故障是轉(zhuǎn)子卡澀與摩擦。

3 原因分析

轉(zhuǎn)子與殼體或轉(zhuǎn)子間摩擦是羅茨風(fēng)機(jī)常見故障，若在運(yùn)行中出現(xiàn)此故障，將會(huì)伴隨著嚴(yán)重的振動(dòng)與噪聲。羅茨風(fēng)機(jī)經(jīng)過長時(shí)間停機(jī)后，經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)子卡澀，盤不動(dòng)車的現(xiàn)象。故障的主要原因歸納為6 類。

3.1 工藝原因

由于工藝介質(zhì)中含有大量粉塵和水蒸汽，當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過風(fēng)機(jī)時(shí)會(huì)有粉塵吸附在殼體與轉(zhuǎn)子表面，使殼體與轉(zhuǎn)子間的間隙減小。吸附的粉塵受到擠壓時(shí)會(huì)變硬甚至塑化，致使轉(zhuǎn)子摩擦甚至卡死，特別是停機(jī)后再次開機(jī)，經(jīng)常盤不動(dòng)車。

3.2 轉(zhuǎn)子分、合葉間隙不合適

轉(zhuǎn)子的分葉、合葉間隙不合適，運(yùn)行中分葉、合葉間隙發(fā)生變化。兩轉(zhuǎn)子在低速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生碰撞，造成轉(zhuǎn)子間摩擦甚至卡澀。如果運(yùn)行中出現(xiàn)此故障，會(huì)使兩轉(zhuǎn)子間或轉(zhuǎn)子與殼體發(fā)生碰撞，發(fā)出強(qiáng)力的撞擊聲；振動(dòng)變大，甚至能引起基礎(chǔ)振動(dòng)；同時(shí)摩擦部位溫度迅速升高，甚至出現(xiàn)機(jī)殼發(fā)熱燒紅現(xiàn)象。

3.3 軸承損壞

風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況差、油封損壞、裝配間隙超標(biāo)等都會(huì)導(dǎo)致軸承損壞，而軸承損壞會(huì)造成溫度升高，軸承座溫度也會(huì)增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使軸承座變形。特別是軸承內(nèi)外圈抱死時(shí)，軸承座與側(cè)蓋板受到較大的額外力，溫度也會(huì)很高，軸承座與側(cè)蓋板受熱不均，嚴(yán)重時(shí)造成側(cè)蓋板變形，出現(xiàn)裂紋。

軸徑磨損，使軸與軸承內(nèi)圈間隙過大，軸承座磨損使軸承座與軸承外圈間隙過大，都會(huì)造成轉(zhuǎn)子卡澀或摩擦。特別是皮帶連接的風(fēng)機(jī)，主動(dòng)軸由于受皮帶拉力的作用，致使軸承座單向受力較大，容易出現(xiàn)皮帶側(cè)主動(dòng)軸的軸承座單邊磨損。

3.4 齒輪磨損

齒輪磨損，齒輪側(cè)間隙增大，將造成兩轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化，使主動(dòng)轉(zhuǎn)子與從動(dòng)轉(zhuǎn)子之間合葉間隙變小、分葉間隙增大，引起兩轉(zhuǎn)子互相碰撞、摩擦。

3.5 轉(zhuǎn)子或殼體變形

如果轉(zhuǎn)子或者殼體變形，會(huì)使轉(zhuǎn)子外徑與機(jī)殼的間隙過小，造成轉(zhuǎn)子摩擦和卡澀。

3.6 轉(zhuǎn)子端面與側(cè)蓋板間隙小

如果轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋板間隙過小，有雜物擠進(jìn)轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋板間；或軸向定位軸承磨損后，轉(zhuǎn)子的軸向竄量變大，都造成轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋板發(fā)生摩擦，引起轉(zhuǎn)子卡澀。

4 處理措施

4.1 控制工藝程序

盡量少停車，停車后定期盤車，可以提前發(fā)現(xiàn)故障，避免開車時(shí)影響生產(chǎn)。定期檢查入口過濾器，清洗過濾網(wǎng)；定期打開放空閥，放出水蒸氣凝結(jié)水。

4.2 調(diào)節(jié)分合葉間隙

用塞尺檢查轉(zhuǎn)子分、合葉間隙值，使其在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。檢查調(diào)節(jié)間隙的背帽與螺栓，保證其完好性。要求：分葉間隙占總間隙的1/3，但不小于0.15 mm；合葉間隙占總間隙的2/3，且要大于齒輪側(cè)隙1.5 倍。轉(zhuǎn)子分、合葉間隙見圖2。合葉為主動(dòng)轉(zhuǎn)子的嚙合面向被動(dòng)轉(zhuǎn)子有靠近的趨勢；分葉為主動(dòng)轉(zhuǎn)子的嚙合面向被動(dòng)轉(zhuǎn)子有遠(yuǎn)離的趨勢。若轉(zhuǎn)子分、合葉間隙不合適，可調(diào)整齒套與輪轂或齒輪與軸的周向相對角度。

圖2 分葉、合葉位置

轉(zhuǎn)子分葉、合葉的調(diào)整是羅茨風(fēng)機(jī)檢修的關(guān)鍵部分，直接決定著檢修質(zhì)量的好壞。不同類型的羅茨風(fēng)機(jī)，有不同的調(diào)節(jié)形式。軸與齒輪為錐型無鍵連接時(shí)，一般通過調(diào)節(jié)軸與齒輪周向相對位置調(diào)節(jié)分合葉間隙；軸與齒輪為鍵連接時(shí)，一般通過調(diào)節(jié)從動(dòng)齒輪與輪轂的相對位置調(diào)節(jié)。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，隨著齒輪磨損，間隙都會(huì)地發(fā)生變化，其中合葉間隙趨向減小，分葉間隙趨向增大。在調(diào)整兩葉輪的工作間隙時(shí)，應(yīng)預(yù)先將合葉間隙適當(dāng)調(diào)大，一般合葉間隙是分葉間隙的2 倍。

葉輪間隙調(diào)整時(shí)，首先將葉片轉(zhuǎn)到與水平方向呈45°的位置，此時(shí)兩葉輪的間隙即為分葉或合葉間隙。現(xiàn)場調(diào)節(jié)時(shí)，一般用同樣厚度的塞尺固定在兩轉(zhuǎn)子間，并將兩轉(zhuǎn)子固定，再裝入主動(dòng)齒輪，并將從動(dòng)齒輪的標(biāo)記對準(zhǔn)主動(dòng)齒的標(biāo)記壓入軸上，依次裝上齒輪擋圈，止動(dòng)墊圈和緊固螺帽。調(diào)整好后再用塞尺測量分葉間隙與合葉間隙的實(shí)際大小，如不合適重新調(diào)整，直到符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 更換軸承

檢查側(cè)蓋板是否變形有裂紋。變形不嚴(yán)重，可打磨高點(diǎn)；變形嚴(yán)重則更換側(cè)蓋板；如有裂紋，可進(jìn)行補(bǔ)焊。

檢查軸承座與軸徑是否磨損。如果軸磨損，一般進(jìn)行補(bǔ)焊后再車圓；如果軸承座磨損，單獨(dú)的軸承座一般更換新件，不進(jìn)行修理；軸承座與側(cè)蓋板為一體時(shí)，則補(bǔ)焊軸承座，使其配合間隙達(dá)到技術(shù)要求。軸與軸承配合為H7/k6，軸承座與軸承外圈配合為H7/h6。

4.4 檢查齒側(cè)間隙，更換齒輪

用紅丹粉檢查齒輪嚙合部位的接觸面積。檢查齒側(cè)間隙的方法有打表法、塞尺法、壓鉛絲法。標(biāo)準(zhǔn)要求：側(cè)隙0.10～0.18 mm、嚙合部位在齒面中部，齒表接觸面積沿齒高方向不小于50%，沿齒寬方向不小于70%。若檢測結(jié)果不符合要求，需更換齒輪。齒輪側(cè)隙檢查見圖3。

4.5 用塞尺測量轉(zhuǎn)子與殼體的間隙

圖3 齒輪嚙合

轉(zhuǎn)子與殼體間隙的標(biāo)準(zhǔn)范圍為0.3～0.6 mm。現(xiàn)場檢修時(shí)一般測量6 點(diǎn)間隙，每個(gè)轉(zhuǎn)子的上下與水平方向，見圖4。變形較小可以進(jìn)行打磨處理；變形較大或轉(zhuǎn)子與殼體出現(xiàn)裂紋，應(yīng)及時(shí)報(bào)廢。

圖4 轉(zhuǎn)子與殼體間隙

4.6 清理轉(zhuǎn)子端面與側(cè)蓋板

用塞尺法檢測轉(zhuǎn)子端面與機(jī)殼的軸向間隙，軸向間隙見圖5。定位端（齒輪側(cè)）間隙d＝0.1～0.2 mm，非定位端（皮帶輪側(cè)）的間隙c＝0.3～0.5 mm，總間隙的標(biāo)準(zhǔn)0.4～0.7 mm。不同類型的羅茨風(fēng)機(jī)在不同工況下端隙不同，現(xiàn)場檢修時(shí)按各自檢修標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整。若單側(cè)間隙不合適，可通過加、減軸承調(diào)整墊片調(diào)整；若總間隙不合適，可通過加、減側(cè)蓋板結(jié)合面的調(diào)整墊片調(diào)整，但墊片厚度一般不超過1 mm。用推軸法測量轉(zhuǎn)子的軸向竄量，竄量標(biāo)準(zhǔn)0.05～0.10 mm，若超過標(biāo)準(zhǔn)最大值的1.5 倍，則更換軸承。

圖5 風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)

5 結(jié)語

通過對羅茨風(fēng)機(jī)檢修總結(jié)分析得出，設(shè)備故障是由多個(gè)復(fù)雜原因綜合形成的。檢修人員應(yīng)對每臺(tái)大修設(shè)備逐一排查每個(gè)原因，嚴(yán)格按照檢維修規(guī)程對每個(gè)檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，判斷是否符合檢修標(biāo)準(zhǔn)，避免重復(fù)檢修，保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行。