罗茨鼓风机转子损坏的原因分析及修复.doc

罗茨鼓风机转子损坏的原因分析及修复李明 摘要：对聚丙烯装置罗茨鼓风机在运行中出现的故障，进行分析，制定了防范措施，并介绍了机器的修复过程。关键词：罗茨鼓风机； 裂纹； 间隙； 流量前言我厂聚丙烯装置的颗粒输送鼓风机，其主要性能参数见表1 。曾在运行中出现风机出口管线被粒料堵塞，转子被磨坏，安全阀起跳的事故。为此，我们对事故原因进行了分析，制定了有效的防范措施，并成功地修复了损坏的转子。表1 鼓风机主要技术参数技术指标参数型号RF-300ZP转速860r/min驱动功率300kw进口压力-0.002MPa(G)出口压力0020.03MPa(G)进口温度2032 oC出口温度约50oC流量及介质8600 m3/h 空气输送物料聚丙烯颗粒叶轮材质FC200(相当于HT200)表面镀鉻1故障经过2008年3月17日凌晨，风机正常运行约半小时后，在控制室出现电流高报警，操作人员到现场检查，发现机器运转声音异常，电流比平时高23A，达到19A，立即采取停车措施。停车后对机器进行检查，发现油系统、冷却水系统、进出口阀、进口过滤器等均无问题，风机皮带烫手，但能盘动车；安全阀很烫，后经检查，证实起跳；从下料阀开始的一段10多米长的风送管线被粒料堵塞。当天上午，生产车间即对管线进行了清理和吹扫，安全阀校验后复位，并再次对风机进行检查，证实手动盘车灵活，便于下午恢复运行，空载运行10多分钟，运行情况正常，但开始下料后只过了不到半分钟，风机电流便出现异常波动，且风机出现强烈振动，操作人员立即停止试车，并通知维修人员到现场。我们通过解体检查，发现风机主动转子上有多条裂纹，端面有磨损的痕迹。经着色探伤检查，在主动转子的AB两侧（腰鼓形的两侧）共有8条主裂纹，其中一条为贯穿性裂纹。主裂纹旁有扩散性微裂纹存在（见图1）。转子的端面及风机的墙板都有磨损，主动轴的弯曲变形超过0.2mm，但轴承完好无损。图1 着色探伤示意图2 事故原因分析事故发生后，我们和生产车间技术人员对原因进行了分析，认为事故原因有4种可能：（1）粒料输送管线被堵；（2）下料量突然增大，超过风机输送能力；（3）有异物进入风机，使转子磨损，送风量减小，物料在管线内逐渐积聚至发生堵管，风机憋压直到安全阀起跳；（4）由于风机本身的原因（转子变形或间隙变化），使送风量减小，物料在管线内逐渐积聚，使风机出口压力逐渐憋高，温度也不断上升，最终使转子因变形和膨胀而与壳体发生摩擦，使转子损坏。通过对风送系统的检查，及对风送系统流程的分析（见图2），基本上可以排除前三种可能性。图2 风送系统流程图（1）通过对管路系统的检查，堵塞的是从旋转阀Z-525D下方开始的一段水平管路，而位于包装厂房上方的旋风分离器M-512、M-513、包装料斗TK-506均十分通畅，没有堵料，证明送风线的“后路”畅通，没有堵塞。（2）由于下料旋转阀Z-525AD的转速是恒定的，均为26r/min，满负荷时送料量为60t/h，而风机的流量为8600m/h，风送管径12，在风机正常运转时风送能力是足够的，并且工艺上没有其他手段可以人为地加大下料量，因此当送料量在60t/h以下波动时，都不会发生堵管。（3）通过对风机进口过滤器M-507及进口消声器的检查，未发现任何异物进入过滤器及使其受损的迹象，过滤器的进出口压差也在规定值以内；另外，该设备在去年检修后进行了严格的吹扫并已运行了几个月，不会有焊渣或其他金属残留在管道内，因此异物进入风机的可能性也可以排除。这样，在排除了以上因素之后，可以断定堵管是风机本身的原因造成的。从图1可以看出，主动转子A侧有一条很深的，几乎是穿透性的裂纹，而其余的裂纹都是在有磨损的地方产生的，说明贯穿性裂纹是转子本身存在的铸造微裂纹扩展而形成，其余的裂纹是在转子发热并发生磨损后产生的。另一方面，从动转子虽然也有磨损，但没有发现裂纹，这也证明主动转子的铸造质量相对较差，有微裂纹存在。由于微裂纹的逐渐扩展，使转子产生变形，转子之间、转子与壳体之间的间隙改变，使部分空气从风机出口又返回进口处，一方面使送风量下降，物料在管道内逐渐积累；另一方面使高温的气体在风机内打循环，温度不断上升。根据罗茨鼓风机“强制送风”的特点，风机的流量基本不变，几乎不受压力变化的影响，这样随着物料越积越多，风机的出口压力逐渐憋高，物料逐渐把管道堵塞，送不出去的风只能在风机内打循环，即“打闷气”，使压力和温度不断升高，直到把安全阀憋跳，电机也因超载而使电流升高。第二次试运转时，因转子本身已变形且间隙已改变，虽然在空运转时没出现问题，但下料后因负荷突变，风机振动加大，此时已失去动平衡的主动转子即与壳体和从动转子发生摩擦，造成事故。3 转子的修复为了使风机尽快恢复运行，对转子的修复及风机的会装制订了详尽的方案并严格执行，具体步骤如下：（1）在转子修复上，我们联系焊接工程师、根据转子的材质，编写了焊接施工方案对表面磨损及龟裂部位进行补焊，对贯穿性主裂纹进行堆焊，然后车削转子外径，再对轴进行校直，使轴的同轴度为0.03mm/m以内，接着对修复及擦伤部位电刷镀，镀层厚度0.04mm。焊缝强度约220Mpa,刷镀层结合强度约350Mpa，对补焊修复部位着色探伤，无裂纹。（2）转子修复后按G2.5级做动平衡实验。（3）在风机回装时，对各部间隙严格按标准值进行调整。各部位标准值如下：转子之间间隙、转子与机壳、墙板的间隙应符合表2规定。a1 、a2 、a3 、b1 、b2、c、 d 、c+d的含义如图3。表2 转子之间间隙、转子与机壳、墙板的间隙 参数型号标准间隙（平均值）/mma1a2a3b1b2cdc+dRF-3000.320.400.350.530.530.951.000.200.251.25图3 罗茨风机间隙参数同步齿轮 a)同步齿轮用键固定后径向位移不超过0.02mm;b)齿表面接触沿齿高不小于50%，沿齿宽不小于70%；c）齿顶间隙取1.6mm；d)齿轮侧间隙为0.20mm。检修完成后，对风机进行了72小时运转考核。首先使风机空载运行2小时，合格后开始下料并加载直到满负荷运行。在考核期间，定时检测电机电流、风机出口压力及温度、风机各部位的温度及振动等参数。经过连续72小时运行，未出现超温，超压和超电流，试车合格。4 结论事故发生后，机动部门、生产车间、我们维修人员共同努力，从工艺到设备进行认真细致地排查，最终找出了问题所在，并用最短的时间，把设备修复好。检修后的风机压