錦工羅茨鼓風機溫度高跳閘處理案例

錦工羅茨鼓風機溫度高跳閘處理案例

山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。

羅茨風機是一種容積式壓縮風機，其核心部件為包括主、從動軸，葉輪和齒輪的轉子系統。因其具有結構簡單、風機內腔不需要潤滑油、運轉平穩等優點已被廣泛應用于石化、電力、冶煉、食品和污水處理等諸多領域。羅茨風機是電廠濕法脫硫工藝的關鍵設備之一，火電廠鍋爐系統采用石灰石-石膏濕法脫硫方式時，大多采用羅茨風機為吸收塔鼓入足量空氣，用以氧化吸收塔漿液內亞硫酸鈣，促使其生成易于后處理的二水硫酸鈣。羅茨風機運行的穩定性直接影響脫硫系統的正常運行以及環保達標排放。大唐科技產業集團有限公司信陽項目部#4脫硫系統采用山東錦工有限公司生產的三葉式羅茨風機，型號為JGR300，額定電流為49.4A，軸承在線監測跳閘設定溫度為98℃，實際運行中羅茨風機電流為43A，高于其長期正常運行值（30～32A）。冬季時室溫較低，羅茨風機運行狀況良好（室溫5℃時，羅茨風機前軸承在80℃左右），而到了夏季，當室溫達到30℃以上時，羅茨風機前軸承隨著室溫上升超過設定跳閘溫度。為避免跳閘，機組人員在機殼上加裝噴淋水降溫作為應急處理措施，但運行中衛生狀況較差，沒有從根本上解決問題。

1 解體檢查
為了從根本上解決羅茨風機電流高軸承高溫問題，我們對其進行了解體檢查，解體檢查前，我們從風機本身查找原因，推測可能有以下四種可能：（1）風機內部間隙發生變化，葉輪可能與墻板有輕微的摩擦，導致風機出力大、電流高，摩擦生成的熱量傳遞至軸承處，導致軸承發熱；（2）軸承自身出現了問題；（3）軸承與軸以及軸承室的配合出現了較大的間隙配合導致發熱嚴重；（4）軸承室中潤滑油質量較差，無法在軸承高速運行中形成油膜，軸承滾子出現輕微干摩擦導致發熱嚴重。
解體后與推測對比如下：（1）風機內部間隙相對于上次檢修后發生了變化，主動葉輪和前墻板間隙為0.30mm，小于0.40～0.60mm的裝配要求，前墻板上存在輕微摩擦痕跡，存在導致軸承發熱的可能；（2）解體后的軸承質量較好，未發現滾子和滾道磨損現象，保持架完好無磨損，排除軸承自身問題原因；（3）軸與軸承內圈配合部位存在嚴重磨損現象，軸與軸承內圈已成為間隙較大的間隙配合，存在發熱的可能性；（4）軸承室中的油位較高，將油脂放出檢查時發現油脂顏色較黑，判斷為軸承長期溫度較高，油脂在高溫下易變質，變質后的油脂潤滑性能下降，能進一步引起軸承發熱，形成惡性循環。對風機葉輪檢查后發現葉輪狀態良好，未有磨損的痕跡，考慮到未有動平衡機，因條件受限，未對其進行動平衡試驗即回裝；對風機齒輪檢查后發現齒輪原材質為20CrMnTi合金鋼，材質較好，在使用中齒輪未發生磨損以及斷齒現象，未對齒輪進行調整；軸承室油箱內每個軸承處均有一個甩油盤，固定在葉輪末端，隨著軸一起旋轉將油甩至軸承上，讓軸承充分潤滑，有兩個甩油盤發生損壞，采用3mm厚鋼板按照原來甩油盤尺寸重新制作兩個甩油盤；檢查風機軸承鎖緊螺母止退鎖片，發現已經多次使用，鎖片已經失效，無法起到防止鎖緊螺母松脫的功效，為防止運行中軸承鎖緊螺母松脫，更換全部失效止退縮片；檢查軸承室油箱殼體冷卻水管路內較多水銹，對其震打后注入稀草酸溶液，待其充分反應后，將草酸倒掉，重新注入清水，清洗干凈，保證冷卻水環路的暢通。
2 初步處理
2.1 處理方案
對軸磨損處進行噴涂處理，噴涂后軸承內圈與軸為0.02mm緊力的緊配合，軸承雖然無損壞，但從長期運行方面考慮，仍然更換了FAG廠家C0間隙22224軸承兩套，NU324軸承兩套，軸承室內部油脂進行了重新更換，軸承箱骨架油封在經受長期高溫后，存在老化現象，全部更換為氟橡膠材質，保證運行中不發生潤滑油滲漏，羅茨風機內部間隙進行了重新調整，測量部位如圖1，a1是從動輪葉輪與前墻板間隙，a2是主動輪葉輪與前墻板間隙，b1是從動輪葉輪與后墻板間隙，b2是主動輪葉輪與后墻板間隙，c1是主動輪葉輪與殼體間隙，c2是從動輪葉輪與殼體間隙，d1是主動輪為動力輪時葉輪之間間隙，d2是從動輪為動力輪時葉輪之間間隙，調整后參數見表1，符合羅茨風機出廠使用說明書要求標準。
d1：主動輪為動力輪時的測量值；d2：從動輪為動力輪時的測量值。羅茨風機裝配完畢后，我們對風機進行中心找正，考慮到風機運行中葉輪及軸溫度較高，風機熱膨脹相對于電機要大，風機較之于電機要略低，同時為上張口，兼顧到電機的轉速為980r/min，找正結果需要將徑向與軸向誤差控制在0.10mm內，本次中心找正百分表架裝在羅茨風機上，最終找正結果：風機較之于電機徑向偏差為0.05mm，風機低于電機，軸向誤差為0.07mm，為上張口，符合找正要求。
2.2 試運結果
對風機進行送電試運行，在運行中風機的電流和前軸承溫度曲線如圖2。室溫為20℃情況下，風機前軸承溫度上升較快，電流仍然較大，未等前軸承溫度上升至跳閘溫度98℃時，及時安排風機進行停運。風機在本次檢修后與檢修前相差不大，檢修中所做調整未起到明顯效果。
3 再次處理
3.1 制定檢修方案
由于在初步檢修中未查找到風機運行中存在問題的根本原因，計劃從如下兩方面考慮：（1）風機前軸承為22224軸承兩套，本次安裝軸承游隙為C0系列，考慮到前軸承發熱嚴重，將兩套前軸承更換為游隙為C3系列的FAG軸承；（2）風機內部間隙正常情況下，風機前軸承溫度以及電流依然高，對風機進出口管線進行排查，羅茨風機出入口管線有可能堵塞或者出口門存在不能全開的現象，若出口管線堵塞將導致風機出力壓力增大，出口溫度高，進而導致電流高，軸承溫度高。

羅茨風機出口母管后分為四根支管進入脫硫吸收塔內，因出口風溫度較高，在風機出口每根支管上加裝氧化風減濕水，在對每根支管進行拆開檢查時，發現分叉處堵塞較多垢狀物，其中一根支管已經接近于完全堵死，將管道內堵塞物清理干凈，同時將垢狀物進行化驗，其中亞硫酸鈣成分為0.7%，二水硫酸鈣成分為8.38%，其余成分為碳酸鈣與碳酸鎂，排除了脫硫吸收塔內硫酸鈣漿液倒吸至出口風管道內的可能，此處所結垢狀物大多為加濕水受熱后析出的水垢。脫硫系統用水有兩路來源：一路是廠內循環工藝水；一路是從水源地來的單向工業水。工藝水在不斷循環過程中，水中離子濃度偏高，水中碳酸氫根離子在受到氧化風機出口管道高于70℃的風溫作用下，加速轉化成碳酸根離子，結垢板結，堵塞管道。本次檢修對氧化風機出口管線加濕水進行改造，將原取自工藝水的加濕水改為從工業水取水，提高水質，同時也對減溫加濕水霧化噴嘴進行更換，從空心錐型噴嘴更換為螺旋錐型，將噴出水霧更好地霧化，減小霧化后霧滴的直徑，增大了霧滴與熱空氣反應面積，能夠更好地起到降溫作用的同時也能減少水垢的生成。將風機前軸承更換為游隙為C3系列的22224軸承兩套，加大游隙軸承，滾子與滾道間隙相對較大，在運行中受熱膨脹后，減小軸承滾子和滾道的發熱量。風機內部間隙又重新進行了調整，調整后的數據與上次調整后的數據相同（圖1及表1），回裝完畢后，進行找正，找正后的數據為風機徑向低于電機0.05mm，軸向為上張口，誤差為0.06mm，符合找正要求。

送電后，在室溫為25℃情況下，再次試運行，運行中數據曲線如圖3。
第二次處理后，在室溫為25℃情況下，風機穩定運行中前軸承溫度不高于72℃，較之于原來下降大于20℃；電流也由原來的43A左右下降至31A，下降12A左右，既保證了機組的穩定運行，同時也相對于檢修之前更節能經濟。羅茨風機作為容積式風機，羅茨風機的流量幾乎不隨壓力而變化，應盡量避免風機出口管線堵塞以及出口閥門不能全開等工作狀態，吸收塔液位每提高1m，氧化風機出口壓力增加10kPa左右，出口風溫升高10℃左右，至此已查找到本次羅茨風機前軸承溫度高電流高原因：風機出口管線堵塞導致出口壓力增加，風機出力增大，風機出力增大后電流隨之上升，同時出口管線溫度升高后高溫氣體將熱量傳至葉輪部位，葉輪將熱量通過傳動軸傳至前軸承處；在對出口管線進行疏通后，一切數據均恢復正常。

羅茨鼓風機在運行一個周期后停機檢查時，對風機內部進行檢查是設備管理人員必不可少的一項工作，但對于風機進出口管線系統的檢查，大多處于疏于管理的狀態，容易導致管線內部結垢而未得到及時清理。通過提高出口風溫減溫水水質以及霧化效果，可以在一定程度上減少水垢生成；定期對出口管線進行檢查，保證出口管線的暢通，才能保證風機正常運行。

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