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煤气罗茨风机故障振动分析与修复
时间:18-04-15  来源:锦工原创

山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨鼓风机、罗茨真空泵、回转风机等机械设备公司,位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇,近年来,锦工致力于新产品的研发,新产品双油箱罗茨风机、水冷罗茨风机、油驱罗茨风机、低噪音罗茨风机,赢得了市场好评和认可。

宁夏煤化集团有限公司现有两台JGR450罗茨风机,其运行方式为一开一备,主要作用是输送煤气,保证焦炉产生的煤气能够及时抽走,为后续的煤气净化保证一定的压力。当罗茨鼓风机出现故障停机,一方面给企业正常生产带来损失,另一方面焦炉煤气无法及时供送,使得焦炉煤气对环境造成严重污染。
1、罗茨风机在煤化工的重要性及工艺背景
罗茨风机是煤化工煤气输送的关键设备,它不但在焦化生产中起至关重要作用,而且在整个流程中属不可或缺的关键设备。从焦炉来的荒煤气、氨水、焦油首先在气液分离器进行气液分离,分离出的粗煤气分别进入初冷器;在初冷器上段,用循环水间接冷却煤气冷却至45℃,再经下段制冷水间接冷却,使煤气进一步降温至22℃,冷却后的煤气进入电捕焦油器,最后进入煤气罗茨鼓风机,煤气罗茨鼓风机最主要的作用就是对煤气进行加压。它的运行正常与否,直接影响系统安全稳定。为此,努力保证煤气罗茨鼓风机完好是设备管理工作的重任(如图1)。
该煤气罗茨鼓风机自投运以来一直运行良好,正常情况下,振动是一种随机振动,振动参数总是在某一平均值附近波动,随时间变化而变化的现象不明显。在2012年4月14日,突然出现机组振动加剧。由于机组仅安装了位移报警连锁,没有安装振动报警连锁,所以集控室显示设备正常,我们操作人员根据操作经验,采用了紧急停车。
2、罗茨鼓风机产生振动原因分析
JGR450罗茨鼓风机机组主要由电机、液力偶合器、增速器、罗茨风机本体、润滑系统、现场检测仪表以及进出口管道必备阀门等组成。其主机由定子、转子、轴承、轴承箱和底座等构成。针对现场振动,做如下原因分析:
2.1 转子的不平衡量(偏心质量和偏心力矩)
机组在投入运行的一段时间后,随着压力负荷的增加,其振幅会发生变化,一般是由小到大的趋势。引起振动原因主要有以下几点:
(1)转子叶轮叶片和轮盘的腐蚀;(2)局部的气流冲刷,不均匀腐蚀和穿孔;(3)转子叶轮流道的堵塞。
2.2 气流喘振因素
罗茨风机喘振就是风机小流量下的一种不正常情况。喘振现象包括两方面的因素:罗茨风机的气流在一定的条件下出现“旋转脱离”是产生喘振的内在因素;与罗茨风机联合工作的管网系统的特征是其外界条件,只有外界条件适合于内在因素时罗茨风机才发生喘振现象。罗茨鼓风机产生喘振时的特征表现主要有下列几种:
(1)气流参数产生大幅度脉动。(2)声音异常,一般会发生周期性的脉动噪音、周期性的低频吼叫声或喘气声。(3)机组振动加剧,一般多为低频振动,振动频率与管网容量的平方成正比,喘振现象产生的原因除上述机理外,还有外界客观因素,如化工工艺控制;系统压力突然升高到高于排气压力;进气温度升高,罗茨鼓风机排气压力下降,低于系统压力,进气吸力下降造成罗茨鼓风机排气压力成比例降低,罗茨鼓风机出口有异物等均能使机组发生喘振。
2.3 转子安装不当造成的叶轮和定子轴向位置发生干涉引起的振动
主要表现在动静部分发生摩擦,机组温度过高,密封套部件变形磨损起不到密封作用。导致密封间隙过大,气流经过风机时,轴向力过大,转子在定子中的轴向位置发生窜动,引起振动。
其他有关振动产生的常见原因有:
(1)转子主轴发生弯曲,机械跳动超差。
(2)转子与定子发生碰撞摩擦。
(3)电气元件安装不当。如铂热电阻、测振探头、温度计等仪表元件。
2.4 机组轴系找正原因
电机、偶合器、风机之间的轴系找正。按照机组找正曲线进行找正,检修后进行机组整个轴系的重新检查。
2.5 轴承故障引起的振动。
主要原因有:
(1)油膜引起振动。轴承间隙过大和过小都无法形成起润滑保护的油膜。瓦块再起不到润滑作用时就会发生瓦块磨损甚至烧坏瓦块巴氏合金,轴承起不到支撑和止推作用,从而使得机组发生振动。
(2)轴承压盖部件松动。轴承箱内轴承压盖螺丝松动或机体底座螺丝松动,机组运行时无预紧力也会发生振动。
(3)油品、油质问题。国家标准油品化验要达到NAS7级。润滑系统的油质回油温度过高或润滑油含杂质,油品长期润滑变质。
(4)润滑油进、出油管路堵塞。
罗茨风机产生振动的原因是复杂的的,经综合分析,此次风机振动主要为:
(1)轴承箱内轴承压盖螺丝松动;
(2)密封磨损严重,密封间隙过大;
(3)轴系问题,风机与变速器不同轴。
3、修复方法
3.1 定子部分
拆解机壳中分面螺栓、地脚螺栓,拆卸机壳大盖;拆卸轴承箱盖,轴承;吊出转子;拆卸上、下机壳密封套;机壳、隔板喷砂处理;机壳中分面抛光轮清理;按照图纸重新照配密封套。
3.2 转子修复
(1)转子喷砂除锈,保护好轴径、推力盘、联轴器等部位;
(2)手工清理喷砂不干净的地方;
(3)转子叶轮着色探伤检查,发现叶轮完好无裂纹;
(4)转子按合格证明书打表检查机械跳动。打表检测,发现转子轴变形弯曲0.28mm,参照设备运行技术要求,确定主轴报废不能使用,对此我们及时跟厂家取得联系,更换一台新转子。
(5)热拆原转子联轴器,标记位置;
(6)把旧联轴器热装于新转子上;
(7)打表检查转子各项跳动并检查电气不圆度,操作规范参照陕鼓典型工艺手册。
(8)转子低速动平衡。
转子重量1038kg,平衡精度G1.6,允许不平衡量3954.3g·mm,工作转速4340r/min,磨削去重,磨削深度不大于0.4mm,粗超度Ra6.3,光滑过渡。
3.3 机组现场组装
按照典型装配工艺进行。
(1)方向同轴度≤0.03mm,垂直方向转子中心低0.08~0.12mm;
(2)检查隔板同轴度,隔板与机壳同轴度≤0.025mm;
(3)转子轴向对中定位;
(4)按罗茨鼓风机出厂合格证照配更换罗茨鼓风机全套密封、油封;
(5)根据要求配钻支推轴承上轴瓦测温孔及止动销孔;
(6)根据要求配钻支撑轴承上轴瓦测温孔及止动销孔;
(7)按照合格证调整支推轴承、支撑轴承间隙及过盈;
(8)扣合上机壳,检查自由间隙;
(9)调整风机与变速器的同轴度,使之符合煤气罗茨鼓风机机组安装要求;
(10)安装联轴器及护罩,检查各螺栓是否松动。
4、效果评价
机组检修结束,经启动试车,风机转速逐步提高至3800r/min后,使用手动测振仪检测风机的振动在0.08um范围,同时使用测温仪测轴承温度小于48℃,电流稳定在34A,在运行48小时后停车备用。

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