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        BDO運行部循環(huán)風機故障原因分析與改進

        2021-03-07 00:13:37邵彥順
        科技研究·理論版 2021年23期
        關(guān)鍵詞:改進

        邵彥順

        摘 ?要:某公司裝置循環(huán)風機為三葉羅茨風機,在運行4年中出現(xiàn)了一些故障,本文對出現(xiàn)的故障進行了整理分析,對風機振動超標、機械密封失效、膨脹節(jié)破裂、減速箱和齒輪箱油溫異常等設備問題進行了分析并改造。

        關(guān)鍵詞:羅茨風機;機械密封;振動超標;改進

        循環(huán)風機型號為RBS 225/TMD-V,主要由電機、減速機、聯(lián)軸器、主機、撬裝機座5部分組成;主機包括機殼、主從動葉輪、同步齒輪、軸承座、墻板、密封等。風機入口和出口設有消聲器,主機、電機和減速機由同一個鋼底座承重,底座設有減震器。轉(zhuǎn)子材質(zhì)為球墨鑄鐵GS400-15, 殼體和墻板材質(zhì)為灰鑄鐵G250,主軸為合金結(jié)構(gòu)鋼整體鍛造,齒輪為合金鋼。主要技術(shù)參數(shù):電機功率500KW,主機軸功率416.8KW,主軸轉(zhuǎn)速1220RPM,轉(zhuǎn)子直徑639mm,轉(zhuǎn)子長度1110mm,進氣壓力0.52bar,進氣溫度51℃,排氣壓力1bar,排氣溫度85℃,氣體流量29133Nm3/h。

        1 存在的故障現(xiàn)象

        6臺循環(huán)風機自2014年7月投運以來,設備振動值均在15~20mm/s之間,極限達到32mm/s,未達到振動值小于10mm/s的技術(shù)要求;按照石油化工旋轉(zhuǎn)機械振動標準分類風機屬于Ⅲ類設備,按照振動烈度評定等級屬于D區(qū)“不允許”運行狀態(tài)。設備在長期處在高頻率振動、反復載荷狀態(tài)下,對轉(zhuǎn)動部件造成疲勞損傷、脆性破壞,使用壽命降低,設備故障頻發(fā),導致甲醛裝置多次停車,主要設備故障如下:

        1.1 機械密封失效

        風機運行2個月后機械密封介質(zhì)側(cè)動靜環(huán)端面磨損,動環(huán)端面外圓崩口,腔體、壓蓋內(nèi)有大量污漬,軸套上浮動位置處有磨損,彈簧有腐蝕斷裂現(xiàn)象。機械密封泄漏量大,密封水進入系統(tǒng),因鐵鉬法甲醛工藝的特殊性,輸送介質(zhì)甲醛和水含量過高會造成甲醛聚合,附著在風機腔體內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子表面,導致系統(tǒng)帶水量大造成反應器催化劑床層無法升溫、破壞催化劑的嚴重后果。

        循環(huán)風機介質(zhì)為:2.495% H20 、0.038% HCHO 、1.091% CH30H、1.091% CO、0.194% DME、81.367% N2、0.032% CO2、1.411% Ar、13.315% O2,甲醛等有害物質(zhì)泄露將污染環(huán)境,對現(xiàn)場操作人員的人身安全造成極大的傷害,密封問題急需解決。

        1.2 減速箱和齒輪箱油溫高

        油溫長期在85℃~110℃,潤滑油粘度降低、潤滑性能下降,造成軸承使用壽命低,出現(xiàn)多次軸承抱軸事故,現(xiàn)場被迫投用工廠風強制冷卻。

        2 故障原因分析

        2.1 風機振動超標原因分析

        (1)羅茨風機屬于容積式壓縮機,廠家為降低成本,通過減小機型、齒輪箱將電機轉(zhuǎn)速增大1.64倍的方式達到要求風量,轉(zhuǎn)速越高,振動越大。設計選型偏小是風機振動超標最根本的原因。2018年年5月5日投入運行一臺國產(chǎn)風機,轉(zhuǎn)速只有741RPM,振動值明顯低于進口風機。(2)風機轉(zhuǎn)子因鍵槽不密閉、平衡孔擊穿,轉(zhuǎn)子內(nèi)部進水,導致風機動平衡破壞無法運行;(3)循環(huán)風機基礎較為薄弱,風機振動大引起基礎出現(xiàn)裂紋,使振動進一步擴大。

        2.2 機械密封失效原因分析

        (1)風機轉(zhuǎn)子較重,轉(zhuǎn)速又高,支撐采用滾動軸承,軸承損耗較大、壽命降低;風機采用機械密封,機械密封對間隙值要求較高,軸承磨損后,間隙值變大,密封效果降低,造成泄漏。(2)機械密封形式采用多彈簧式雙端面機械密封,靜環(huán)材質(zhì)為硬質(zhì)合金,動環(huán)為碳化硅,沖洗方案采用PLAN54。密封水為循環(huán)水,循環(huán)水水質(zhì)較差,對彈簧腐蝕, 導致密封面偏磨,造成機械密封內(nèi)漏;密封水進入腔體造成內(nèi)部結(jié)垢、系統(tǒng)帶水量大。

        2.3 減速箱和齒輪箱油溫高原因分析

        物料氣溫度高,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高是減速箱和齒輪箱溫度高的直接原因;減速箱內(nèi)設計的冷卻盤管管徑小、彎頭多、換熱面積不足,冷卻水管線堵塞造成換熱效果差,致使傳動軸承長期高溫;齒輪箱采用飛濺潤滑、未設計減溫裝置。減速箱及齒輪箱各潤滑部位油溫達到110℃,接近軸承使用極限溫度,使用壽命降低。

        2.4 金屬膨脹節(jié)破裂

        因膨脹節(jié)與風機連接的管道配管不合理存在管道應力;風機振動較大,膨脹節(jié)緩沖效果較差,管道與風機形成共振,進出口膨脹節(jié)在交變載荷的工況下陸續(xù)出現(xiàn)U型波峰處裂紋失效。出口單向閥不符合規(guī)范,未設置閥瓣開啟限位裝置,導致甲醛一套三臺風機開機后出口管緊臨單向閥的膨脹節(jié)被閥瓣打破。

        3 采取的改進措施

        3.1 風機振動超標問題處理

        (1)風機轉(zhuǎn)子上鉆小孔,將內(nèi)部的水甩出,在一定程度上降低因轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的振動。(2)循環(huán)風機基礎為彈性基礎,基礎較為薄弱,因風機振動較大基礎出現(xiàn)裂紋。2018年6月15日檢修時對循環(huán)風機基礎出現(xiàn)的裂紋進行了焊接加固,加固后循環(huán)風機C07120101C減速機端和減速機水平方向的振動值從23.1mm/s降到了10mm/s以內(nèi)。由此可見,風機基礎不牢固是也造成振動大主要因素之一。(3)風機找正不好也會引起振動值超標,在每次檢修時檢查風機的對中情況,定期緊固地腳螺栓。

        3.2 機械密封改造

        因現(xiàn)場條件限制,循環(huán)水無法使用,機械密封只能改成氣封。改造基于以下四方面進行:第一是避免風機帶水;第二是密封甲醛氣體可靠; 第三是有效克服機組開停機對密封產(chǎn)生的損壞;第四是密封產(chǎn)生的熱量適宜,避免密封溫度過高導致同步齒輪箱油溫升高。通過技術(shù)分析,最終選擇在原來機械密封的腔體內(nèi)安裝迷宮密封和碳環(huán)密封相結(jié)合的復合式組合密封。復合密封內(nèi)側(cè)采用迷宮密封通過多齒節(jié)流,減少介質(zhì)壓力起到密封效果;外側(cè)采用小間隙碳環(huán)密封,進一步減低泄漏;在迷宮密封和碳環(huán)密封腔體均充入密封氣,起到冷卻及密封的效果。軸套外圈與碳環(huán)密封接觸面,噴涂陶瓷,增加軸套的耐磨性和使用壽命。優(yōu)化改造復合密封后在不增加強制冷卻的情況下,軸套溫度最高為66.5℃,密封效果良好。

        3.3 減速箱和齒輪箱油溫異常問題處理

        (1)通過運行觀察發(fā)現(xiàn)當潤滑油位超過一半時會造成風機油溫高,潤滑油位保持在油視鏡一半時為宜;(2)改造冷卻水管線提高冷卻效果;(3)2018年年7月二套甲醛循環(huán)風機獨立油站投用后,風機油溫降低8℃ 左右。

        3.4 膨脹節(jié)改造

        在相同的外形尺寸條件下,非金屬波紋膨脹節(jié)的補償功能比金屬膨脹節(jié)的大得多,將金屬膨脹節(jié)更換為橡膠膨脹節(jié);消除管道應力,依據(jù)工業(yè)管道的設計規(guī)范要求,除了設備所提供的固定點外,在進出口管道彎頭處增設固定支架,解決了管道與設備共振的問題。

        4 結(jié)束語

        對于以上出現(xiàn)的設備問題進行技術(shù)優(yōu)化和改進,目前設備基本運行正常,油溫控制在90℃以內(nèi),振動值在12mm/s以下,考慮到轉(zhuǎn)速較高、減速機找正困難,及設備選型存在先天缺陷,建議后續(xù)從直聯(lián)式降低轉(zhuǎn)速等方面設計改型,徹底解決甲醛裝置長周期瓶頸問題。

        參考文獻:

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        [5]王芳,吳青衛(wèi).L41×49WD-1 羅茨風機的維護檢修[J].化工生產(chǎn)技術(shù),2002, (03):42-44+52.

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