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        煤氣羅茨風機故障振動分析與修復

        寧夏煤化集團有限公司現有兩臺JGR450羅茨風機,其運行方式為一開一備,主要作用是輸送煤氣,保證焦爐產生的煤氣能夠及時抽走,為后續的煤氣凈化保證一定的壓力。當羅茨鼓風機出現故障停機,一方面給企業正常生產帶來損失,另一方面焦爐煤氣無法及時供送,使得焦爐煤氣對環境造成嚴重污染。
        1、羅茨風機在煤化工的重要性及工藝背景
        羅茨風機是煤化工煤氣輸送的關鍵設備,它不但在焦化生產中起至關重要作用,而且在整個流程中屬不可或缺的關鍵設備。從焦爐來的荒煤氣、氨水、焦油首先在氣液分離器進行氣液分離,分離出的粗煤氣分別進入初冷器;在初冷器上段,用循環水間接冷卻煤氣冷卻至45℃,再經下段制冷水間接冷卻,使煤氣進一步降溫至22℃,冷卻后的煤氣進入電捕焦油器,最后進入煤氣羅茨鼓風機,煤氣羅茨鼓風機最主要的作用就是對煤氣進行加壓。它的運行正常與否,直接影響系統安全穩定。為此,努力保證煤氣羅茨鼓風機完好是設備管理工作的重任(如圖1)。
        該煤氣羅茨鼓風機自投運以來一直運行良好,正常情況下,振動是一種隨機振動,振動參數總是在某一平均值附近波動,隨時間變化而變化的現象不明顯。在2012年4月14日,突然出現機組振動加劇。由于機組僅安裝了位移報警連鎖,沒有安裝振動報警連鎖,所以集控室顯示設備正常,我們操作人員根據操作經驗,采用了緊急停車。
        2、羅茨鼓風機產生振動原因分析
        JGR450羅茨鼓風機機組主要由電機、液力偶合器、增速器、羅茨風機本體、潤滑系統、現場檢測儀表以及進出口管道必備閥門等組成。其主機由定子、轉子、軸承、軸承箱和底座等構成。針對現場振動,做如下原因分析:
        2.1 轉子的不平衡量(偏心質量和偏心力矩)
        機組在投入運行的一段時間后,隨著壓力負荷的增加,其振幅會發生變化,一般是由小到大的趨勢。引起振動原因主要有以下幾點:
        (1)轉子葉輪葉片和輪盤的腐蝕;(2)局部的氣流沖刷,不均勻腐蝕和穿孔;(3)轉子葉輪流道的堵塞。
        2.2 氣流喘振因素
        羅茨風機喘振就是風機小流量下的一種不正常情況。喘振現象包括兩方面的因素:羅茨風機的氣流在一定的條件下出現“旋轉脫離”是產生喘振的內在因素;與羅茨風機聯合工作的管網系統的特征是其外界條件,只有外界條件適合于內在因素時羅茨風機才發生喘振現象。羅茨鼓風機產生喘振時的特征表現主要有下列幾種:
        (1)氣流參數產生大幅度脈動。(2)聲音異常,一般會發生周期性的脈動噪音、周期性的低頻吼叫聲或喘氣聲。(3)機組振動加劇,一般多為低頻振動,振動頻率與管網容量的平方成正比,喘振現象產生的原因除上述機理外,還有外界客觀因素,如化工工藝控制;系統壓力突然升高到高于排氣壓力;進氣溫度升高,羅茨鼓風機排氣壓力下降,低于系統壓力,進氣吸力下降造成羅茨鼓風機排氣壓力成比例降低,羅茨鼓風機出口有異物等均能使機組發生喘振。
        2.3 轉子安裝不當造成的葉輪和定子軸向位置發生干涉引起的振動
        主要表現在動靜部分發生摩擦,機組溫度過高,密封套部件變形磨損起不到密封作用。導致密封間隙過大,氣流經過風機時,軸向力過大,轉子在定子中的軸向位置發生竄動,引起振動。
        其他有關振動產生的常見原因有:
        (1)轉子主軸發生彎曲,機械跳動超差。
        (2)轉子與定子發生碰撞摩擦。
        (3)電氣元件安裝不當。如鉑熱電阻、測振探頭、溫度計等儀表元件。
        2.4 機組軸系找正原因
        電機、偶合器、風機之間的軸系找正。按照機組找正曲線進行找正,檢修后進行機組整個軸系的重新檢查。
        2.5 軸承故障引起的振動。
        主要原因有:
        (1)油膜引起振動。軸承間隙過大和過小都無法形成起潤滑保護的油膜。瓦塊再起不到潤滑作用時就會發生瓦塊磨損甚至燒壞瓦塊巴氏合金,軸承起不到支撐和止推作用,從而使得機組發生振動。
        (2)軸承壓蓋部件松動。軸承箱內軸承壓蓋螺絲松動或機體底座螺絲松動,機組運行時無預緊力也會發生振動。
        (3)油品、油質問題。國家標準油品化驗要達到NAS7級。潤滑系統的油質回油溫度過高或潤滑油含雜質,油品長期潤滑變質。
        (4)潤滑油進、出油管路堵塞。
        羅茨風機產生振動的原因是復雜的的,經綜合分析,此次風機振動主要為:
        (1)軸承箱內軸承壓蓋螺絲松動;
        (2)密封磨損嚴重,密封間隙過大;
        (3)軸系問題,風機與變速器不同軸。
        3、修復方法
        3.1 定子部分
        拆解機殼中分面螺栓、地腳螺栓,拆卸機殼大蓋;拆卸軸承箱蓋,軸承;吊出轉子;拆卸上、下機殼密封套;機殼、隔板噴砂處理;機殼中分面拋光輪清理;按照圖紙重新照配密封套。
        3.2 轉子修復
        (1)轉子噴砂除銹,保護好軸徑、推力盤、聯軸器等部位;
        (2)手工清理噴砂不干凈的地方;
        (3)轉子葉輪著色探傷檢查,發現葉輪完好無裂紋;
        (4)轉子按合格證明書打表檢查機械跳動。打表檢測,發現轉子軸變形彎曲0.28mm,參照設備運行技術要求,確定主軸報廢不能使用,對此我們及時跟廠家取得聯系,更換一臺新轉子。
        (5)熱拆原轉子聯軸器,標記位置;
        (6)把舊聯軸器熱裝于新轉子上;
        (7)打表檢查轉子各項跳動并檢查電氣不圓度,操作規范參照陜鼓典型工藝手冊。
        (8)轉子低速動平衡。
        轉子重量1038kg,平衡精度G1.6,允許不平衡量3954.3g·mm,工作轉速4340r/min,磨削去重,磨削深度不大于0.4mm,粗超度Ra6.3,光滑過渡。
        3.3 機組現場組裝
        按照典型裝配工藝進行。
        (1)方向同軸度≤0.03mm,垂直方向轉子中心低0.08~0.12mm;
        (2)檢查隔板同軸度,隔板與機殼同軸度≤0.025mm;
        (3)轉子軸向對中定位;
        (4)按羅茨鼓風機出廠合格證照配更換羅茨鼓風機全套密封、油封;
        (5)根據要求配鉆支推軸承上軸瓦測溫孔及止動銷孔;
        (6)根據要求配鉆支撐軸承上軸瓦測溫孔及止動銷孔;
        (7)按照合格證調整支推軸承、支撐軸承間隙及過盈;
        (8)扣合上機殼,檢查自由間隙;
        (9)調整風機與變速器的同軸度,使之符合煤氣羅茨鼓風機機組安裝要求;
        (10)安裝聯軸器及護罩,檢查各螺栓是否松動。
        4、效果評價
        機組檢修結束,經啟動試車,風機轉速逐步提高至3800r/min后,使用手動測振儀檢測風機的振動在0.08um范圍,同時使用測溫儀測軸承溫度小于48℃,電流穩定在34A,在運行48小時后停車備用。

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