袁帆，薛鑒鵬，張功超，劉飛

（中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699）

羅茨風機故障的原因分析和處理

袁帆，薛鑒鵬，張功超，劉飛

（中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699）

針對化工裝置羅茨風機頻繁故障的問題進行了原因分析，發(fā)現(xiàn)檢修時軸承錐形套未更換、止推軸承游隙不達標以及風機轉(zhuǎn)速超標是造成風機故障的重要原因，采取減小電機皮帶輪尺寸，配套更換軸承錐形套以及調(diào)整止推軸承游隙的措施后，羅茨風機運行狀態(tài)良好，振動大幅下降，本文對處理羅茨風機類似問題有一定的借鑒意義。

羅茨風機；振動；故障

某公司石化裝置年產(chǎn)能力60萬噸。羅茨風機30-K-8304是該裝置的關(guān)鍵設備， 2015 年該設備因振動速度值大，造成了兩次風機殼體、蓋板和轉(zhuǎn)子故障報廢的情況，嚴重影響到該裝置的長周期平穩(wěn)運行（圖1）。

圖1 羅茨風機故障現(xiàn)象

1 原因分析

該裝置同型號其他機組在同工況下的振動速度值低于 6mm/s，而 30-K-8304 的振動速度值卻達到了10．6mm/s，本文從安裝精度、轉(zhuǎn)子間隙、轉(zhuǎn)子動平衡、螺栓定力矩把緊和潤滑等幾個方面進行原因分析，發(fā)現(xiàn)以下三個故障原因。

1.1 未配套更換軸承錐形套

對2015年羅茨風機的檢修記錄進行清查，發(fā)現(xiàn)前期檢修只更換了軸承及其他易損件，未更換與軸承相配套的錐形套。舊錐形套由于在使用過程中受壓變形，與新軸承配合不良，造成軸承安裝不到位，軸向定位不準，轉(zhuǎn)子軸向、徑向位置發(fā)生變化，軸承端面和軸套出現(xiàn)嚴重磨損（圖2）。

1.2 止推軸承游隙不達標

通過檢修記錄發(fā)現(xiàn)，止推軸承是按照檢修前后數(shù)據(jù)一致性的原則進行安裝的，對止推軸承的游隙值沒有嚴格控制，對故障羅茨風機止推軸承的游隙進行檢查，發(fā)現(xiàn)軸承游隙為0．06mm，超出0．03～0．05mm的標準值。隨后隨機抽查20組該止推軸承游隙值，其游隙合格率僅為25%，分析認為軸承游隙不達標是造成振動增大的原因之一。

圖2 軸承端面和軸套嚴重磨損

1.3 風機轉(zhuǎn)速過高

由旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)動動能公式（1）可以知道，當羅茨風機結(jié)構(gòu)和組件不發(fā)生變化的情況下，風機旋轉(zhuǎn)速度越大，轉(zhuǎn)動動能越大，由此造成的振動能量也越大。

式中，E為轉(zhuǎn)動動能，I為轉(zhuǎn)動慣量，ω為轉(zhuǎn)動角速度。

根據(jù)設備資料并查找《機械設計手冊》可以得出電機、風機皮帶輪基準直徑分別為 500mm、400mm，電機轉(zhuǎn)速為1490r/min，將數(shù)據(jù)代入傳動公式（2）可以得出風機轉(zhuǎn)速1844r/min，達到了羅茨風機理論設計轉(zhuǎn)速的上限，分析認為羅茨風機轉(zhuǎn)速過高是振動增大的又一原因。

式中：ε——皮帶滑動率，此處取 1% ；

n風、n電——風機、電機轉(zhuǎn)速，r/min；

d風、d電——風機、電機基準直徑，mm。

2 處理措施

根據(jù)羅茨風機故障原因，針對性的采取以下處理措施。

2.1 軸承與錐形軸套同時更換

吸取以往檢修經(jīng)驗，此次檢修將軸承22219EK和配套的錐形套AHX319同時更換（圖3），根據(jù)裝配動作卡，仔細檢查軸承和錐形套，嚴格按照安裝步驟進行裝配，確保裝配尺寸達標。

圖3 新軸承與新錐形套裝配圖

2.2 邊安裝邊打表，確保止推軸承游隙合格

采用勾頭扳手安裝錐形套，在錐形套安裝到與原始尺寸相差0．10mm 左右時，同時盤動主、從動轉(zhuǎn)子，使其轉(zhuǎn)動4～5圈，使軸承完全處于自由狀態(tài)（圖4）。在殼體軸承座處安裝表座，百分表垂直分別架在主、從動轉(zhuǎn)子上，用撬棍分別翹起主、從動轉(zhuǎn)子，檢查軸承游隙值是否在0．03～0．05mm之間（圖5）。若游隙值不達標，則繼續(xù)用鉤頭扳手安裝，直至游隙符合要求為止。

圖4 用鉤頭扳手安裝錐形套

圖5 打表檢查軸承游隙

圖6 風機振動趨勢圖

2.3 降低電機皮帶輪直徑

根據(jù)設備設計資料，該羅茨風機的設計轉(zhuǎn)速在1430～1845r/min之間。通過黃金分割公式進行迭代，并征求廠家意見，確定風機最佳轉(zhuǎn)速在1643～1688r/min之間。工藝要求風機輸送風量為110～135m3/min，當風機轉(zhuǎn)速為1430r/min時，風機風量為109．5m3/min，根據(jù)轉(zhuǎn)速與風量的關(guān)系（3）可以確定風機轉(zhuǎn)速在1643～1688r/min之間時，風機輸送風量在125．8～129．3m3/min，能夠滿足工藝要求。

當風機轉(zhuǎn)速為1643r/min時，根據(jù)公式（2）可以算出電機皮帶輪直徑d電為445．55mm，查閱《機械設計手冊》將電機皮帶輪的圓整直徑為450mm。再次帶入公式（2）校驗風機轉(zhuǎn)速為1659r/min，滿足風機轉(zhuǎn)速要求，故取電機皮帶輪直徑為450mm。

3 結(jié)語

羅茨風機經(jīng)過改造處理后投入使用，設備運行狀態(tài)良好，振動速度值從10．6mm/s降至5．6mm/s，設備運行狀態(tài)良好（圖6）。從設備配件的報廢、更新和生產(chǎn)波動進行經(jīng)濟核算，每年可節(jié)約108．61萬元，經(jīng)濟效益顯著；消除了設備的隱患，確保了裝置的平穩(wěn)運行，檢修技術(shù)水平得到提高，技術(shù)改造具有較好的推廣意義。

[1]王國華,柯品劍． 煤氣輸送用羅茨風機常見故障檢修與維護[J]．通用機械,2007,(03):37-39

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