羅茨風機缺陷分析

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。

羅茨風機是一種容積式空氣壓縮機，具有結構簡單、風機內腔不需要潤滑油、運轉平穩(wěn)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，已被廣泛應用于石化、建材、電力產(chǎn)業(yè)等諸多領域。風機主要由機體和兩個“8”字形葉輪組成，通過一對同步齒輪，兩轉子呈反方向等速旋轉，并依靠葉輪與葉輪之間、葉輪與墻板之間以及葉輪與機殼之間的較小間隙，使吸氣腔和排氣腔基本隔絕。在進氣腔室中葉輪葉片分離，產(chǎn)生負壓而吸入空氣；在排氣腔室葉輪葉片嚙合，對空氣產(chǎn)生擠壓作用，從而實現(xiàn)升壓排氣。
秦山核電除鹽水系統(tǒng)中，共設置兩臺風量為2.5m3/min的BK5003型羅茨風機，設計為室外安裝，其作用是為化學廢水池爆氣攪拌裝置提供氣源。本文針對該型羅茨風機的典型故障與缺陷，從設備結構原理以及運行經(jīng)驗出發(fā)，分別提出了切實有效的解決方法。
裝配間隙調整
裝配間隙分析
羅茨風機中，兩葉輪之間以及葉輪與機殼之間的間隙稱為徑向間隙，葉輪端部與板墻之間的間隙為軸向間隙。為了保證羅茨風機的正常運轉，必須使兩間隙值合適。若間隙過大，則會出現(xiàn)被壓縮后的氣體經(jīng)由間隙部分倒流回來的現(xiàn)象，導致風機效率降低、出力不足；反之若回裝時間隙過小，則易造成轉子卡死，羅茨風機無法運行。
隨著機組正常運轉后整體溫度的上升，各部件將產(chǎn)生不同程度的受熱膨脹。葉輪由于體積相對較大，并且處于溫度核心位置而溫升大，因此膨脹量較大；而墻板和機殼能夠提交相對較小，并且處于外部而能夠得到大氣的及時冷卻，所以膨脹量較葉輪要小。由此可以看出，羅茨風機的軸向間隙與徑向間隙，均存在隨著運行溫度的升高而減小的趨勢。
另外，羅茨風機的兩葉輪均靠齒輪端的雙列深溝球軸承來進行軸向定位，調節(jié)該定位軸承與機殼的相對位置，可以實現(xiàn)葉輪軸向間隙的調節(jié)。從結構上可以分析出，在膨脹累加的作用下，驅動端葉輪板墻間隙的縮小量要大于齒輪端葉輪板墻間隙的縮小量。因此在裝配工作中需要注意，應該盡量保證能夠自由伸縮的驅動端齒輪板墻間隙稍大。
軸向間隙調整
該型羅茨鼓風機并未設置軸向定位軸承的軸向調整裝置，因此不具備轉子軸向間隙調整功能。此項缺陷可以通過添加軸向定位軸承調整墊來解決：
加工厚度合適的調整墊圈，并將其裝配到軸向定位軸承外圈與軸承座之間或者內圈與轉子軸肩之間，通過改變調整墊厚度的方法來調整葉輪與墻板的軸向間隙。當齒輪端葉輪與板墻間隙偏大，而驅動端葉輪與板墻間隙偏小時，說明葉輪相對往驅動端偏移，只需更換成更厚的墊圈；反之，只需要將墊圈磨削掉相應厚度即可。
齒輪箱脹裂問題與解決方法
該型羅茨風機的放油堵頭及呼吸器螺孔，均設計為錐形螺紋，通過螺紋擠壓來實現(xiàn)壓緊密封。其優(yōu)點是結構簡單、密封性能好，但一般需要配合使用生料帶或密封膠來輔助密封。一方面生料帶的使用會增加錐形螺紋的直徑，增加脹緊力；另一方面齒輪油箱一般為鑄鐵材質且壁厚較薄，脆性較大，在薄邊處非常容易開裂。因此，在應力較大的螺紋孔部位多次出現(xiàn)脹裂問題，嚴重影響設備檢修工作。此問題可以從以下幾個方面來著手解決。
修補裂紋
由于運行過程中，齒輪油箱脹裂處無明顯較大應力，因此可以通過填充粘接的方式處理?，F(xiàn)場將裂紋略微銼寬后，使用金屬修補劑填滿裂紋，帶修補劑變性成形后，修補多余毛刺。回裝后，齒輪油箱無泄漏現(xiàn)象，運行良好。與此類似，也可以采取焊接修補的方式處理。
將碳鋼放油堵頭替換成聚四氟乙烯螺栓
齒輪油箱脹裂的直接原因在于碳鋼放油堵頭的不可壓縮性。而聚四氟乙烯材料具有相對較大的可壓縮性，與鑄鐵材質的齒輪油箱可以實現(xiàn)良好的螺紋密封并且制造方便。因此，四氟螺栓是碳鋼放油堵頭的良好替代品。現(xiàn)場經(jīng)過更換處理后，再無齒輪油箱脹裂現(xiàn)象。
將錐管螺紋密封技改為平行螺紋
將錐管螺紋機加工為平行螺紋后，齒輪箱上的母螺紋孔只承擔軸向的拉緊應力，不存在徑向的張力作用，因而可以從根本上消除齒輪箱脹裂風險。對于堵頭的密封，將錐形螺紋密封替換為螺栓頭的端面壓力密封，同時配合橡膠墊圈或密封橡膠圈，完全可以保證零泄漏。該技術將極大地提高設備可靠性，同時降低檢修難度，尤其適合泵與風機類設備的薄壁厚潤滑油箱結構。
嚴格控制檢修技術方法
從人員檢修操作上，一方面固化生料帶的使用方法：只纏繞兩到三圈，并且需要露出螺栓端頭的1至2圈螺紋，同時不需要再額外使用螺紋密封劑；另一方面規(guī)定把緊力矩：手動把緊后，再使用扳手把緊半圈，嚴格禁止過度把緊。
潤滑油乳化問題及解決方法
該羅茨風機的齒輪箱潤滑油乳化變質頻繁，平均每月需要換油一次，影響設備的正常運行，加劇了軸承及傳動齒輪的機械磨損。經(jīng)分析，找到以下漏水部位。
齒輪箱呼吸器
呼吸器內部加工有孔道，使齒輪箱直接與大氣聯(lián)通，作用是平衡齒輪箱內部的壓力波動，減小軸封受力。從結構上分析，呼吸器存在雨水直接由通道進入齒輪箱的可能，因此需要采取防雨措施。
主動葉輪和從動葉輪的軸封
該羅茨風機在室外運行，如果在降雨時啟動，則進氣中將攜帶大量雨水。而雨水不可壓縮，在葉輪咬合過程中，將被壓縮到軸封附近，對軸封產(chǎn)生較大沖擊力，加劇軸封的磨損。一旦軸封損壞，水分將沿軸封與齒輪箱潤滑油接觸，而直接導致潤滑油的乳化變質。因此，一方面需要提高油封環(huán)強度；另一方面需要增設吸入口防雨措施。
針對秦山核電羅茨風機在運行維護中出現(xiàn)的各類缺陷，如無法調整軸向間隙、齒輪箱易脹裂以及潤滑油乳化頻繁等，綜合分析設備結構原理與運行環(huán)境，得出以下改進措施：增設入口過濾器以及齒輪箱呼吸閥防雨罩；增設軸向間隙調整墊片；將放油堵頭等處的錐形螺紋技改為平行螺紋；將碳鋼放油堵頭更換為聚四氟乙烯螺栓。

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