罗茨鼓风机故障诊断与处理方法.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 28 日 作者简介：南竹（1983），男，汉族，河南许昌人，本科，工程师，化学工程与工艺。-133-罗茨鼓风机故障诊断与处理方法 南 竹1,2 胡学奎1,2 1.成都华西化工科技股份有限公司，四川 成都 610000 2.成都益志科技有限责任公司，四川 成都 610000 摘要：摘要：罗茨鼓风机广泛应用于冶金、机械工程、电气工程、废水处理等行业，在提高生产效率方面发挥着重要作用。然而，由于需要长时间连续运行，罗茨鼓风机不能频繁发生故障。本文分析了罗茨鼓风机的设计特点，介绍了罗茨鼓风机在正常运行过程中最常见的故障，并提出了合适可行的预防措施，以确保生产顺利进行，为今后罗茨鼓风机的使用和维护提供了参考。关键词：关键词：罗茨鼓风机；故障；维护 中图分类号：中图分类号：TH444 0 引言 罗茨鼓风机是石油、化工、纺织、供水、航空运输等行业中新风输送的重要工具，罗茨鼓风机的优点是结构紧凑、重量轻、流量大、流量稳定、噪音低、使用寿命长、故障率低，在生产过程中，罗茨鼓风机直接影响供气，影响整个过程和后续生产，应对罗茨鼓风机故障维护进行进一步研究。1 罗茨鼓风机的工作原理 罗茨鼓风机属于容积式旋转风机，其基本原理是外部空气通过入口消音器进入，两个盖轮保持恒定的摩擦间隔，并以同步轮的恒定速度向相反方向旋转。进入的气体从入口被压缩到出口，并克服出口处的高压气体阻力，为确保持续供气，会使用消音器和单向阀等强制排气装置。2 罗茨鼓风机常见故障及分析 2.1 鼓风机某些部件发生摩擦 罗茨鼓风机中两个转子与机壳壁共同构成工作空间，当通过一对齿轮实现恒速旋转时，空气从进气口通过，反之亦然，风机压力的突然增加会导致气体进入排气管。在旋转过程中，转子叶片不会相互干扰，转子与转子之间以及转子与壁之间都有一定的间隙，过大的径向力或不正确的轴承位置可能会导致某些部件之间发生摩擦。在安装过程中或维修后要注意设备的正确放置，确保风机前后壁与盖之间的位置正确。2.2 两转子之间发生撞击 转子、变速箱和车轴之间的对准，以及电气设备故障都会引起这种故障，对于后者，若电气设备存在故障，风机就会突然关闭，风机和旋流床之间的通风管中始终存在高压气体，会导致高压气体从风机出口连接处快速流入风机。2.3 排风口风量减小、风压降低 如果两个转子之间的距离超过某个固定值，气体流量就会减少，空气压力就会降低，气体损失就会更加严重，导致气流和气压降低的其他可能原因是空气过滤器堵塞和出口管道泄漏。如果转子表面腐蚀严重，转子间距过大，可能需要使用合金粉喷射的方法，解决进气口堵塞问题，应定期清洁灰尘过滤器。2.4 振动和噪音 引起罗茨鼓风机振动和噪音的因素很多，比如，齿轮阻力过大、错位或安装不稳定，车轮失去平衡等。可以更换轴承或托架，重新组装设备并检查间隙，清洁叶轮和机壳，确保与叶轮之间的功能性间隙；定期检查螺钉和支架是否平直。2.5 过载和超温 罗茨鼓风机大约 40%的故障是由于超载和过热造成的，随着润滑系统的改进，这种情况逐渐减少。如果阀门无法启动、排气压力增加、安全阀位置不正确、安全流量受阻，或者阀门在供气管路中关闭和打开的中国科技期刊数据库 工业 A-134-位置不正确，都会导致过载，过载情况与发动机工作温度和废气温度过高直接相关。升温的原因是：空气过滤器堵塞和吸气阻力过大、发动机室温度过高和通风不良、系统泄漏太多、润滑系统供应不足、转子轴向位移导致与机头摩擦、齿轮位置不正确，转子之间存在摩擦等。实际上，蒸汽压力每增加 10 千帕；废气温度上升10 摄氏度，高温进一步改变了发动机的热部件，同时，部件的机械性能也会降低。例如，轴承间隙减小，磨损减少，齿轮啮合增加，粘度降低，润滑性降低，转子与齿轮之间的摩擦减小，噪音增加。此外，负荷突然增加会导致转子和齿轮以相对圆的方向运动，造成两个转子之间的干涉，并可能损坏转子或外壳。2.6 风量不足 罗茨鼓风机的主要功能是持续压缩和供应外部空气，以确保为系统的后续生产流程持续稳定地供应空气。如果主风机没有足够的空气，整个工艺系统和后续生产都会受到严重影响。这些故障的主要原因是空气过滤器堵塞、润滑剂不足、风机软管泄漏以及叶轮磨损。皮带松动会导致打滑，因此要及时清洁空气过滤器，检查并润滑燃油系统。2.7 振动故障 如果罗茨鼓风机发生振动，应及时检查，最常见的故障原因有：叶轮不平衡、轴承磨损或损坏、设备损坏、螺丝松动、橡胶绝缘层。可以重新校准叶轮的动平衡，检查轴承和齿轮是否磨损，更换损坏的部件，拧紧松动的接地螺丝，更换绝缘材料。2.8 泄压阀故障 泄压阀是罗茨鼓风机不可分割的一部分，是罗茨鼓风机正常运行的重要保护装置，罗茨鼓风机的正常运行需要相对较大的空气量，安装减压阀以防止出口处压力过大非常重要。减压阀可以有效保护通风系统，确保罗茨鼓风机出口压力保持安全可靠，如果启动减压阀，罗茨鼓风机的安全运行将受到严重影响。然而压力阀经常出现故障，特别是在压力控制方面，可以通过调节减压阀的压力和更换故障弹簧来解决问题。2.9 压力表故障 罗茨鼓风机中使用的压力表是一种使用弹簧元件作为传感元件的装置，用于测量和显示罗茨鼓风机运行时管道的阻力，如果压力表损坏，则无法准确估算鼓风机的升程，并干扰后续工艺系统的输出。因此，可以及时监测、更换和处理压力表，除故障排除外，还应根据当前运行状况及时对根风机进行检查和维护，消除缺陷和隐患。3 罗茨鼓风机故障的常用监测方法 3.1 观察法 目视观察风机连接是否松动、盖板表面是否破裂或损坏、橡胶接头是否严重磨损、是否漏气、漏油或其他异常情况，监控各种指示器，如压力表、温度计和电流表，并根据这些数据的变化评估风机的运行情况。3.2 触摸法 风机的温度和振动可以通过触摸外壳来检查，如果排气管温度在外壳内，变速箱内的油会因压缩（润滑）和轴承摩擦而升温。机器运行时振动不可避免，但不应超过设定值，要检查其强度并进行比较。3.3 听诊法 罗茨鼓风机正常工作时，声音有特定的音调和节奏，如果了解并内化这些音调和节奏，就能识别相对沉重、复杂、杂乱和不规则的声音。由于风机输出的噪音很大，带驱动器可以用作声音接收器，为确保听得准确，木柄的一端应固定在耳朵上，另一端应固定在风机的相应部位。齿轮在正常模式时会产生轻柔、安静的“哗哗”声，如果齿轮轮廓不均匀、传动轴向轴承倾斜或传动要求过高，则会产生不规则的“嗡嗡”声。如果齿轮间夹有硬物或齿轮齿损坏，则会发出“咔嗒”声。在正常情况下，轴承会发出持续而均匀的“嗒嗒”声，而铁块或沙粒落在垫子上则会发出不太均匀的“嗒嗒”声。轴承上的负荷和内外圈的损坏会导致间歇性的噪音，不过，轴承噪音比变速器和节气门噪音要小得多，如果不仔细倾听，通常很难分辨。叶轮正常工作时，轴承座内不会出现金属摩擦或敲击声，在严重的情况下，会出现噪音，机壳部分变红，这说明叶轮与机壳或机壁之间存在摩擦，咔嗒声表明两个轮子发生了碰撞。操作员（技术员）需要多年的实践经验和持续监控，才能有效地应用上述监控方法，并准确判断风机是正常运行还是存在潜在危险。中国科技期刊数据库 工业 A-135-4 日常维护与监测 4.1 维护监测工作 罗茨鼓风机的现场检查、日常维护和例行检查是确保设备正常运行的关键。4.2 定期检查油位和更换润滑油 初次启动后，检查油位是否在正常范围内。如果油位异常低，则应在启动前打开并修复泄漏。4.3 振动测试 检查人员应定期检查鼓风机的振动水平是否在正常范围内，检查前后箱的水平和轴向位置，并做好一致的记录，每次测试应使用相同的标记，并参照历史数据进行分析。4.4 声音测试 仪器在正常运行时，可能会发出某些频率的声音，应定期聆听这些声音，以分辨运行时的异常声音。如果出现失真，可检查绕组的中心摩擦是否与转子接触，或摩擦是否与损坏的外壳接触。4.5 温度控制 应测量前后机柜、风机罩和前后发动机轴承的温度，如果风机温度过高，吸气过滤器会变脏，进风温度过高，则通风口在隔音罩内被堵塞。4.6 发动机负荷 如果负荷明显增加，说明风机安装有故障，要查找原因，必须关闭机器。5 罗茨鼓风机故障维护实例 案例一：制氧站装置鼓风机故障诊断与处理实例 制氧站装置罗茨鼓风机及罗茨真空泵组电机振动较大、噪声大，不能满足设备正常运行要求。现风机与真空泵对中及水平数据与安装时比较出现较大偏差，详细数据见下表，设备二次灌浆层产生开裂。5.1 问题分析 根据机组联轴器轴对中复查情况，风机、泵与电机轴对中偏差超出标准要求，厂家认为对中偏差是引起振动的原因之一，要求进行联轴器对中调整。根据安装数据和复查数据的对比以及现场分析，初步判断由于基础支撑强度不足，造成设备振动增大，引发设备底板处灌浆层松动，导致轴对中及水平度偏差增大。防范措施：计划罗茨真空泵、电机、鼓风机拆除和重新安装，并采用座浆法放置垫铁组，保证垫铁与基础充分接触，找平、找正数据符合标准要求，重新二次灌浆。表 1 C101C 安装数据 水平偏差0.05mm/m 罗茨真空泵 电机 罗茨鼓风机 纵向 mm/m 0.04 0.02 0.02 横向 mm/m 0.02 0.02 0.02 表 2 C101C 现在水平数据 水平偏差0.05mm/m 罗茨真空泵 电机 罗茨鼓风机 纵向 mm/m 北高 0.10 南高 0.07 南高 0.04 横向 mm/m/表 3 C101C 安装时对中数据（表值）（径向设备低于电机，偏差在 0.40-0.55 之间）径向0.15mm，轴向0.10mm 罗茨真空泵 罗茨鼓风机 轴向 mm 上张口 0.04，水平张口 0 上张口 0.08，东张口 0.02 径向 mm 泵低 0.52，偏东0.02 风机低 0.50，偏东 0.02 表 4 C101C 12 月对中数据（表值）径向0.15mm，轴向0.10mm 罗茨真空泵 罗茨鼓风机 轴向 mm 垂直张口 0，东张口 0.18 上张口 0.12，东张口 0.01 径向 mm 泵高 1.02，偏东0.15 风机低 0.23，偏东 0.12 5.2 技术方法 本次作业对罗茨真空泵、电机、鼓风机拆除和重新安装，通过重新安装罗茨真空泵、电机、鼓风机来实现电机与泵、风机联轴器对中。由静设备专业配合鼓风机及真空泵出入口管线的拆卸或移位，同时拆除现场影响作业的围栏，安装单位负责将真空泵、电机、鼓风机拆除并垫高后，由土建单位拆除二次灌浆层和垫铁组，采用座浆法安装垫铁，重新安装及联轴器对中找正，由业主方、监理方、施工方与厂家共同确认后土建单位二次灌浆及养护。案例二：炼油结构调整项目催化裂化制氧装置改造 罗茨式机泵较离心式机泵振动偏高的固有特性而导致的管系振动大，相关机构进行了管道振动现场测量数据，结果显示：风机厂房内的罗茨鼓风机出口处与罗茨真空泵入口处的管系振动偏大。风机总管与真空解析总管上的仪表点振动偏大。管道脉冲模拟分析如下：中国科技期刊数据库 工业 A-136-罗茨鼓风机出口管道（1）当气流激振频率为 40HZ 时，管道的 1 阶固有频率为 43.137HZ，与气流激振频率 40HZ 接近。（2）管道叠加气流激振频率 40Hz 和压力脉冲，在第一个弯头处位移最大，位移值(轴向):0.622mm，管道沿轴 向前后运动;且应力值最大在第一个弯头处。罗茨真空泵入口管道（1）当气流激振频率为 40HZ 时，管道的 4 阶6阶固有频率与与气流激振频率 40HZ 接近。（2）管道叠加气流激振频率 40Hz 和压力脉冲，在膨胀节接口处位移最大，位移值（沿水平管道轴向）：13.69mm，管道上下摆动；且应力值最大在第一个弯头处。综上可看出，管道在激振频率下基本没有位移，应力及支架受力都很小。将真空泵入口处膨胀节改为拉杆型后，膨胀节在轴向上为刚性足够大，避免管道因激振引起的振动。此管道在 40Hz 气流激振频率时的荷载及应力，可满足规范要求。6 结语 通过分析主风机常见故障的原因和解决方案，针对各种故障制定了有针对性的故障排除方法，以预防和识别设备故障，有效地减少了非计划停机时间和对罗茨鼓风机的维护，确保了设备的安全、稳定、经济、高效和长期运行。参考文献 1张友,李聪波,林利红,等.基于多源信息融合和 ADCNN 的离心鼓风机故障诊断J.重庆大学学报,2022,45(10):86-96.2巴鑫.焦炉煤气鼓风机故障诊断与应对J.化工管理,2022(33):113-115.3何永利,李北文.鼓风机继电器失效分析J.汽车电器,2022(7):68-70.4吴兴明,马洁,吴强,谭德强,吴迎春.在线振动检测与故障诊断系统在鼓风机组中的应用J.风机技术,2022,64(S01):78-81.5王鹏旭.2011 年路虎揽胜运动鼓风机间歇性不工作J.汽车维修技师,2023(3):96-98.