袁帆，薛鑒鵬，張功超，劉飛

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司，新疆 獨(dú)山子 833699）

羅茨風(fēng)機(jī)故障的原因分析和處理

袁帆，薛鑒鵬，張功超，劉飛

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司，新疆 獨(dú)山子 833699）

針對(duì)化工裝置羅茨風(fēng)機(jī)頻繁故障的問題進(jìn)行了原因分析，發(fā)現(xiàn)檢修時(shí)軸承錐形套未更換、止推軸承游隙不達(dá)標(biāo)以及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速超標(biāo)是造成風(fēng)機(jī)故障的重要原因，采取減小電機(jī)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(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好，振動(dòng)大幅下降，本文對(duì)處理羅茨風(fēng)機(jī)類似問題有一定的借鑒意義。

羅茨風(fēng)機(jī)；振動(dòng)；故障

某公司石化裝置年產(chǎn)能力60萬噸。羅茨風(fēng)機(jī)30-K-8304是該裝置的關(guān)鍵設(shè)備， 2015 年該設(shè)備因振動(dòng)速度值大，造成了兩次風(fēng)機(jī)殼體、蓋板和轉(zhuǎn)子故障報(bào)廢的情況，嚴(yán)重影響到該裝置的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行（圖1）。

圖1 羅茨風(fēng)機(jī)故障現(xiàn)象

1 原因分析

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

1.1 未配套更換軸承錐形套

對(duì)2015年羅茨風(fēng)機(jī)的檢修記錄進(jìn)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(zhǔn)，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(yán)重磨損（圖2）。

1.2 止推軸承游隙不達(dá)標(biāo)

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(jìn)行安裝的，對(duì)止推軸承的游隙值沒有嚴(yán)格控制，對(duì)故障羅茨風(fēng)機(jī)止推軸承的游隙進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軸承游隙為0．06mm，超出0．03～0．05mm的標(biāo)準(zhǔn)值。隨后隨機(jī)抽查20組該止推軸承游隙值，其游隙合格率僅為25%，分析認(rèn)為軸承游隙不達(dá)標(biāo)是造成振動(dòng)增大的原因之一。

圖2 軸承端面和軸套嚴(yán)重磨損

1.3 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高

由旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能公式（1）可以知道，當(dāng)羅茨風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)和組件不發(fā)生變化的情況下，風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度越大，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能越大，由此造成的振動(dòng)能量也越大。

式中，E為轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，I為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ω為轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。

根據(jù)設(shè)備資料并查找《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以得出電機(jī)、風(fēng)機(jī)皮帶輪基準(zhǔn)直徑分別為 500mm、400mm，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1490r/min，將數(shù)據(jù)代入傳動(dòng)公式（2）可以得出風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1844r/min，達(dá)到了羅茨風(fēng)機(jī)理論設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速的上限，分析認(rèn)為羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高是振動(dòng)增大的又一原因。

式中：ε——皮帶滑動(dòng)率，此處取 1% ；

n風(fēng)、n電——風(fēng)機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；

d風(fēng)、d電——風(fēng)機(jī)、電機(jī)基準(zhǔn)直徑，mm。

2 處理措施

根據(jù)羅茨風(fēng)機(jī)故障原因，針對(duì)性的采取以下處理措施。

2.1 軸承與錐形軸套同時(shí)更換

吸取以往檢修經(jīng)驗(yàn)，此次檢修將軸承22219EK和配套的錐形套AHX319同時(shí)更換（圖3），根據(jù)裝配動(dòng)作卡，仔細(xì)檢查軸承和錐形套，嚴(yán)格按照安裝步驟進(jìn)行裝配，確保裝配尺寸達(dá)標(biāo)。

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(shí)，同時(shí)盤動(dòng)主、從動(dòng)轉(zhuǎn)子，使其轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子上，用撬棍分別翹起主、從動(dòng)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(dá)標(biāo)，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(fēng)機(jī)振動(dòng)趨勢(shì)圖

2.3 降低電機(jī)皮帶輪直徑

根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)資料，該羅茨風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速在1430～1845r/min之間。通過黃金分割公式進(jìn)行迭代，并征求廠家意見，確定風(fēng)機(jī)最佳轉(zhuǎn)速在1643～1688r/min之間。工藝要求風(fēng)機(jī)輸送風(fēng)量為110～135m3/min，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430r/min時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為109．5m3/min，根據(jù)轉(zhuǎn)速與風(fēng)量的關(guān)系（3）可以確定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1643～1688r/min之間時(shí)，風(fēng)機(jī)輸送風(fēng)量在125．8～129．3m3/min，能夠滿足工藝要求。

當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1643r/min時(shí)，根據(jù)公式（2）可以算出電機(jī)皮帶輪直徑d電為445．55mm，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》將電機(jī)皮帶輪的圓整直徑為450mm。再次帶入公式（2）校驗(yàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1659r/min，滿足風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速要求，故取電機(jī)皮帶輪直徑為450mm。

3 結(jié)語

羅茨風(fēng)機(jī)經(jīng)過改造處理后投入使用，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好，振動(dòng)速度值從10．6mm/s降至5．6mm/s，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好（圖6）。從設(shè)備配件的報(bào)廢、更新和生產(chǎn)波動(dòng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，每年可節(jié)約108．61萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著；消除了設(shè)備的隱患，確保了裝置的平穩(wěn)運(yùn)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(guó)華,柯品劍． 煤氣輸送用羅茨風(fēng)機(jī)常見故障檢修與維護(hù)[J]．通用機(jī)械,2007,(03):37-39

[2]王芳,吳清衛(wèi)． L41×49WD-1羅茨風(fēng)機(jī)的維護(hù)檢修[J]．化工生產(chǎn)與技術(shù),2002,(03):42-44+52．

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