談?wù)勅~羅茨鼓風(fēng)機(jī)機(jī)械動(dòng)作中的泄漏原因

　　下文作者詳細(xì)介紹了羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理和機(jī)械的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合在工作實(shí)際動(dòng)作中的情況，重點(diǎn)分析了羅茨鼓風(fēng)機(jī)機(jī)械密封失效原因，及改進(jìn)和處理措施，以下僅供參考。

　　《建筑機(jī)械化》(月刊)創(chuàng)刊于1980年，由中華人民共和國(guó)建設(shè)部主管，中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究分院主辦，是中國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)工程機(jī)械分會(huì)、中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)協(xié)會(huì)用戶工作委員會(huì)會(huì)刊，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行，是介紹工程機(jī)械、建設(shè)機(jī)械、機(jī)械化施工及行業(yè)信息的綜合性科技期刊，是國(guó)內(nèi)同類刊物中創(chuàng)刊時(shí)間早、發(fā)行范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)、影響力大的權(quán)威性雜志。

　　1　三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)工作原理

　　機(jī)械作業(yè)中的羅茨鼓風(fēng)機(jī)是一種回轉(zhuǎn)容積式風(fēng)機(jī),其工作原理是通過(guò)2個(gè)腰形轉(zhuǎn)子呈反方向等速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，并依靠葉輪與葉輪之間、葉輪與機(jī)體之間的間隙,使吸氣腔和排氣腔基本隔絕。最后借助葉輪的旋轉(zhuǎn),推動(dòng)機(jī)體容積內(nèi)氣體,完成吸氣、壓縮、排氣過(guò)程。當(dāng)上側(cè)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下側(cè)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),氣體從左側(cè)吸入,隨著旋轉(zhuǎn)時(shí)形成工作容積的減小,氣體受到壓縮,最后從右側(cè)出口排出,達(dá)到鼓風(fēng)目的(其工作原理見(jiàn)圖1)。

　　鼓風(fēng)機(jī)輸風(fēng)量與回轉(zhuǎn)數(shù)成正比,當(dāng)出口阻力變化時(shí),輸送風(fēng)量不會(huì)因之而受顯著影響。羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高,而且工作轉(zhuǎn)子無(wú)須潤(rùn)滑,廣泛用于輸送有毒有害、易燃易爆、具有腐蝕性的氣體。

　　2　故障狀況分析

　　2.1　故障狀況

　　某工程采用3HD-125N型羅茨鼓風(fēng)機(jī)(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2)輸送氯化氫氣體。

　　鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)葉為三葉漸開(kāi)線直線形,軸端密封采用機(jī)械密封,機(jī)械密封潤(rùn)滑方式為油站強(qiáng)制循環(huán),油密封采用非接觸式密封加V形圈密封。采用上側(cè)進(jìn)氣、下側(cè)排氣方式。投用后連續(xù)出現(xiàn)機(jī)械密封靜環(huán)面開(kāi)裂、小面積崩碎,靜環(huán)不能在靜環(huán)腔內(nèi)自由伸縮,風(fēng)機(jī)軸與機(jī)械密封動(dòng)環(huán)O形圈接觸處磨損嚴(yán)重,機(jī)械密封出現(xiàn)內(nèi)漏或外漏等情況,影響裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　2.2　故障分析

　　分析該鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)工藝狀況后,認(rèn)為故障率偏高的原因有以下3個(gè)方面。

　　圖2　3HD-125N型羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

　　1-機(jī)械密封定位軸套;2-機(jī)械密封前靜環(huán)組件;3-機(jī)械密封動(dòng)環(huán)組件;

　　4-密封襯套; 5-機(jī)械密封后靜環(huán)組件; 6-靜環(huán)壓蓋;

　　7-背帽; 8-軸承; 9-軸承座; 10-副油箱; 11-副墻板;

　　12-機(jī)殼; 13-側(cè)板; 14-墻板; 15-主油箱; 16-從動(dòng)轉(zhuǎn)子;

　　17-從動(dòng)齒輪; 18-主動(dòng)轉(zhuǎn)子; 19-主動(dòng)齒輪

　　(1)氯化氫氣體中雜質(zhì)及水分含量超標(biāo)。雜質(zhì)和水分混合后易形成黏稠狀沉積物,附著在風(fēng)葉上造成風(fēng)機(jī)卡死;風(fēng)機(jī)腔體內(nèi)、與介質(zhì)接觸的機(jī)械密封靜環(huán)內(nèi)表面積渣嚴(yán)重,導(dǎo)致密封面損壞。

　　(2)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)欠合理。采用的N型雙端面機(jī)械密封的壓縮量偏大;靜環(huán)座內(nèi)的O形圈偏粗,機(jī)械密封彈簧彈性不足,靜環(huán)無(wú)法在靜環(huán)座內(nèi)自由滑動(dòng),導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏。

　　(3)機(jī)械密封動(dòng)環(huán)裝配方式設(shè)計(jì)不當(dāng)。機(jī)械密封動(dòng)環(huán)無(wú)法在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上進(jìn)行定位,機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)動(dòng)環(huán)內(nèi)O形圈受到扭轉(zhuǎn)而失效,或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸相應(yīng)配合部位磨損后,氯化氫氣體直接從動(dòng)環(huán)內(nèi)O形圈與軸接觸處泄漏。

　　3　改進(jìn)措施

　　(1)在風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口安裝過(guò)濾網(wǎng),嚴(yán)格控制氯化氫中固體顆粒的含量,使其質(zhì)量濃度不超過(guò)100mg/m3;同時(shí),嚴(yán)格控制氯化氫氣體中的水含量,防止積渣、腐蝕設(shè)備。

　　(2)調(diào)整機(jī)械密封的壓縮量,改變靜環(huán)O形圈、機(jī)械密封彈簧的尺寸。該鼓風(fēng)機(jī)使用的是RRD-N-65型雙端面機(jī)械密封(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3),實(shí)際測(cè)得固定腔體的尺寸為33 mm,機(jī)械密封未壓縮前尺寸為39 mm,因此機(jī)械密封單邊的實(shí)際壓縮量為(39-33)÷2=3(mm),而此機(jī)械密封設(shè)計(jì)的單邊總壓縮量為2. 8 mm,故實(shí)際壓縮量偏大是導(dǎo)致機(jī)械密封容易損壞的直接原因。改進(jìn)后將介質(zhì)端靜環(huán)座背側(cè)由10 mm車削至9. 0 mm,即介質(zhì)端實(shí)際壓縮量調(diào)整為3-(10-9)=2(mm)。為防止氯化氫氣體的泄漏,增大了大氣側(cè)機(jī)械密封壓縮量,將大氣側(cè)靜環(huán)座背側(cè)由10 mm車削至9. 5 mm,即大氣側(cè)實(shí)際壓縮量調(diào)整為3-(10-9. 5)=2. 5(mm),并減小靜環(huán)座內(nèi)O形圈直徑,增大機(jī)械密封彈簧鋼絲直徑,使靜環(huán)在靜環(huán)座中自由滑動(dòng)。

　　圖3　RRD-N-65型機(jī)械密封結(jié)構(gòu)示意圖

　　(3)改進(jìn)機(jī)械密封裝配工藝。RRD-N-65型機(jī)械密封動(dòng)環(huán)在軸上的固定方式比較特殊(詳見(jiàn)圖2),背帽產(chǎn)生的軸向預(yù)緊力依次通過(guò)軸承內(nèi)圈、密封襯套作用在機(jī)械密封動(dòng)環(huán)上,使機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與風(fēng)機(jī)軸不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。通常的安裝順序是:內(nèi)靜環(huán)組件→動(dòng)環(huán)組件→密封襯套→外靜環(huán)組件→軸承座→軸承→背帽。由于密封襯套與軸采用過(guò)盈配合,加熱后才能裝進(jìn),當(dāng)安裝完軸承組件鎖緊背帽時(shí),密封襯套已冷卻并與軸抱死,背帽產(chǎn)生的軸向預(yù)緊力不足以推動(dòng)密封襯套來(lái)壓緊機(jī)械密封動(dòng)環(huán),從而使動(dòng)環(huán)處于浮動(dòng)狀態(tài);同時(shí),在靜環(huán)腔體內(nèi)彈簧彈力的作用下,運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械密封動(dòng)環(huán)及動(dòng)環(huán)內(nèi)O形圈相對(duì)風(fēng)機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng),導(dǎo)致動(dòng)環(huán)內(nèi)O形圈和軸相互磨損。為解決此問(wèn)題,加工鋼制頂管,軸套熱裝到軸上后,將頂管裝到密封襯套外側(cè),用背帽鎖緊,待密封襯套冷卻后取下背帽,再進(jìn)行后續(xù)安裝。這樣,徹底消除了動(dòng)環(huán)不能安裝到位的問(wèn)題。

　　該鼓風(fēng)機(jī)共有4套雙端面機(jī)械密封,密封面多達(dá)8個(gè),一次性安裝難以保證所有機(jī)械密封均處于完好狀態(tài),利用閑置材料制作機(jī)械密封靜壓試驗(yàn)平臺(tái),在很大程度上保證了檢修質(zhì)量,降低了安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

　　4　效果

　　改進(jìn)后,檢修頻率從連續(xù)運(yùn)行15~30天檢修1次提高到連續(xù)運(yùn)行六七個(gè)月檢修1次,檢修人員勞動(dòng)強(qiáng)度、檢修成本大幅度降低,設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性明顯提高。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]任曉善.機(jī)械維修手冊(cè)(中卷)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.