羅茨鼓風機軸封的改進
2010-06-04
作者：黃君領
（河南心連心化肥有限公司）
（河南心連心化肥有限公司）
摘 要：給出了羅茨鼓風機的技術參數，提出風機運行后軸封存在的問題，并對各種現象進行了分析，采取了改進措施，改進后的風機各項技術指標均符合標準要求，運行穩定。
關鍵詞 ：羅茨鼓風機；軸封；改進
關鍵詞 ：羅茨鼓風機；軸封；改進
The Improvement of Shaft-seal in Roots Blower
Abstract: This paper has given the technical parameters of roots blower and pointed out the existed problems of shaft-seal after operation of fan. Furthermore, all kinds of phenomena have been analyzed and the improved measures are adopted in this paper. Every technical index of fan meets the standard requirement and the operation is stable after improvement.
Key words: roots blower; shaft-seal; improvement
1 概述
我公司（原新鄉化肥總廠）隨生產規模的不斷擴大，脫硫工段于2004年配置3臺ARMH-600HG型羅茨鼓風機，其技術參數為：
流量：395m3/min
升壓：49kPa
軸功率：406kW
風機各部位間隙：
主動軸與前墻板：1.2mm ；
從動軸與前墻板：1.0mm ；
主動軸與后墻板：1.4mm ；
從動軸與后墻板：1.6mm ；
葉輪與葉輪：0.75mm ；
葉輪與葉殼：0.75mm ；
齒輪與齒輪：0.25mm～0.30mm ；
脹圈開口間隙：1.1mm ；
軸承游隙：前軸承22240為0.13mm ；后軸承NU340為0.09mm 。
這3臺風機投運1～3個月后，因設計上的缺陷，先后暴露出同樣問題：機殼軸封失效，大量半水煤氣經軸封竄至墻板空隙，又經油箱端油封、軸承竄入油箱，導致潤滑油污染變質，油箱上部散熱孔嚴重漏煤氣，軸承腐蝕加劇，造成整機振動，故障頻繁。
2 現象分析
2.1 密封問題
羅茨鼓風機的密封結構有機械密封、填料密封、迷宮密封、 脹 圈密封等多種，但因輸送氣體介質及輸氣量的限制，對于大型羅茨鼓風機的密封，現在較為普遍采用脹圈加骨架油封密封型式。但由于脹圈非全密封，必然存在泄漏現象。就國內各大羅茨鼓風機機型看均未很好解決軸封泄漏問題，這是整個羅茨鼓風機行業上的難題。
2.2 設計問題
隨著環保要求的不斷提高，泄漏氣體直排大氣的結構已漸被淘汰。所以廠家在設計時將ARMH-600HG型羅茨鼓風機作為環保型風機。但并未在軸封結構上做明顯改進，即不是在源頭治理泄漏，而是加裝管路將泄漏的氣體回收。這樣氣體泄漏量并未減少，反而因回收氣體與進氣管相連增加了墻板內壓力，半水煤氣更易進入油箱，改造前密封結構如圖1所示。
Key words: roots blower; shaft-seal; improvement
1 概述
我公司（原新鄉化肥總廠）隨生產規模的不斷擴大，脫硫工段于2004年配置3臺ARMH-600HG型羅茨鼓風機，其技術參數為：
流量：395m3/min
升壓：49kPa
軸功率：406kW
風機各部位間隙：
主動軸與前墻板：1.2mm ；
從動軸與前墻板：1.0mm ；
主動軸與后墻板：1.4mm ；
從動軸與后墻板：1.6mm ；
葉輪與葉輪：0.75mm ；
葉輪與葉殼：0.75mm ；
齒輪與齒輪：0.25mm～0.30mm ；
脹圈開口間隙：1.1mm ；
軸承游隙：前軸承22240為0.13mm ；后軸承NU340為0.09mm 。
這3臺風機投運1～3個月后，因設計上的缺陷，先后暴露出同樣問題：機殼軸封失效，大量半水煤氣經軸封竄至墻板空隙，又經油箱端油封、軸承竄入油箱，導致潤滑油污染變質，油箱上部散熱孔嚴重漏煤氣，軸承腐蝕加劇，造成整機振動，故障頻繁。
2 現象分析
2.1 密封問題
羅茨鼓風機的密封結構有機械密封、填料密封、迷宮密封、 脹 圈密封等多種，但因輸送氣體介質及輸氣量的限制，對于大型羅茨鼓風機的密封，現在較為普遍采用脹圈加骨架油封密封型式。但由于脹圈非全密封，必然存在泄漏現象。就國內各大羅茨鼓風機機型看均未很好解決軸封泄漏問題，這是整個羅茨鼓風機行業上的難題。
2.2 設計問題
隨著環保要求的不斷提高，泄漏氣體直排大氣的結構已漸被淘汰。所以廠家在設計時將ARMH-600HG型羅茨鼓風機作為環保型風機。但并未在軸封結構上做明顯改進，即不是在源頭治理泄漏，而是加裝管路將泄漏的氣體回收。這樣氣體泄漏量并未減少，反而因回收氣體與進氣管相連增加了墻板內壓力，半水煤氣更易進入油箱，改造前密封結構如圖1所示。
１．墻板；２．襯套；３．銷；４．轉子組；５．脹圈；６．O型圈；７．擋圈；８．骨架密封；９．軸承座
圖１改造前密封結構圖
2.3 泄漏危害及后果
(1) 軸封內起密封作用的脹圈很快（一般一個月）就被煤焦油粘死，脹圈橫向間隙被煤焦油填滿，脹圈失去了節流密封作用，大量半水煤氣（p=40kPa ，T=50～60 ℃ ）泄漏至墻板空隙；（2）骨架油封氟橡膠很快老化變硬，半水煤氣進入油箱，導致潤滑油污染；（3）造成軸承點蝕、硬化層脫落，游隙增大，軸承加速磨損，整機振動加劇，使羅茨鼓風機無法長周期運行。
3 改造情況
3.1 改造思路
環保風機回收泄漏氣體出發點很對，但由于我公司風機前并未設靜電除焦裝置，半水煤氣只要存在泄漏便會對風機的長周期運行造成嚴重影響。所以必須在源頭減少氣體泄漏。在不改變風機主要結構的情況下，對軸封裝置進行改造。
3.2 改造項目
改造后密封結構如圖2所示。
(1) 軸封內起密封作用的脹圈很快（一般一個月）就被煤焦油粘死，脹圈橫向間隙被煤焦油填滿，脹圈失去了節流密封作用，大量半水煤氣（p=40kPa ，T=50～60 ℃ ）泄漏至墻板空隙；（2）骨架油封氟橡膠很快老化變硬，半水煤氣進入油箱，導致潤滑油污染；（3）造成軸承點蝕、硬化層脫落，游隙增大，軸承加速磨損，整機振動加劇，使羅茨鼓風機無法長周期運行。
3 改造情況
3.1 改造思路
環保風機回收泄漏氣體出發點很對，但由于我公司風機前并未設靜電除焦裝置，半水煤氣只要存在泄漏便會對風機的長周期運行造成嚴重影響。所以必須在源頭減少氣體泄漏。在不改變風機主要結構的情況下，對軸封裝置進行改造。
3.2 改造項目
改造后密封結構如圖2所示。
１．墻板；２．軸承室；３．軸承；４．軸承擋圈；５．Ｏ型圈¢145＊3.1；６．骨架油封(Ｆ)B108＊210＊15；７．密封襯套；８．主從轉子；９．脹圈；10．密封圈；11．內六角螺栓M16*14；12．密封壓蓋；13．卡環；14．螺栓M16*14
圖2改造后密封結構圖
（1）增加注脂孔。在墻板上正對軸封處鉆φ12×500深孔4 個，直通軸封，便于加注潤滑脂，孔口攻螺紋便于加脂后封堵。
（2）增加儲脂槽。如圖2中部件8軸封上原安裝4個脹圈間距相等8mm ，現將脹圈環槽中間間距放大為16mm ，車出儲脂槽6mm寬，5mm深。該儲脂槽正對注脂孔起到液體密封作用。
（3）加工軸封壓蓋。因軸封襯套與墻板孔之間有1mm間隙，為進一步堵死氣體泄漏通道，在軸封襯套與墻板間增加壓蓋（規格φ330×φ245×12mm），壓蓋上車出密封槽，槽內填充油氈墊，油氈正對軸封襯套與墻板間隙，用沉頭螺釘固定。
（4）改造軸承室，增加油封。軸承室（部件2）內孔加深，增加一道氟橡膠油封（φ240×φ270×15mm ) ，安裝時采用“背靠背”方式安裝，使油封既封油又封氣。
（5）原氟橡膠油封內鎖緊彈簧使用不到一年就失去彈性，將彈簧更換為橡膠圈，安裝在軸封彈簧位置，安裝時注意內緊外松，達到油封應有的效果。
（6）將泄漏煤氣放空；將泄漏至機殼與油箱之間的半水煤氣直接放空，減少半水煤氣串入油箱量，該措施屬臨時手段，且泄漏煤氣污染環境和浪費。
（7）將軸承潤滑油分油孔由原來φ6mm擴為φ8mm，油管換為φ8mm，防止油路堵塞。
4 改造后運行情況
風機改造后，軸封泄漏情況明顯減少，將隨機附帶的回氣管全部拆除，在回氣口檢測氣體成分，CO+H2含量低于0.5%，說明外排氣體對環境影響已很小。運行6個月后循環油質經檢測水分及黏度指標均合格。整機響聲正常，振動值≤8mm/s ，遠低于額定標準11.2mm/s 。預計可連續運行2年左右。
本次改造風機軸封結構型式現已被長沙鼓風機有限公司采用，同時向全國進行了推廣。
5 存在問題及注意事項
（1）對風機軸封定期、適量加注密封潤滑脂，可保持密封效果。經過幾個月的運行，總結出每一星期加注一次潤滑脂Z為合適。
（2）拆除回氣管造成半水煤氣污染大氣，盡管泄漏量很微小，但與現在日益提高的環保要求是相悖的，所以還需要繼續對密封結構進行改進。
（2）增加儲脂槽。如圖2中部件8軸封上原安裝4個脹圈間距相等8mm ，現將脹圈環槽中間間距放大為16mm ，車出儲脂槽6mm寬，5mm深。該儲脂槽正對注脂孔起到液體密封作用。
（3）加工軸封壓蓋。因軸封襯套與墻板孔之間有1mm間隙，為進一步堵死氣體泄漏通道，在軸封襯套與墻板間增加壓蓋（規格φ330×φ245×12mm），壓蓋上車出密封槽，槽內填充油氈墊，油氈正對軸封襯套與墻板間隙，用沉頭螺釘固定。
（4）改造軸承室，增加油封。軸承室（部件2）內孔加深，增加一道氟橡膠油封（φ240×φ270×15mm ) ，安裝時采用“背靠背”方式安裝，使油封既封油又封氣。
（5）原氟橡膠油封內鎖緊彈簧使用不到一年就失去彈性，將彈簧更換為橡膠圈，安裝在軸封彈簧位置，安裝時注意內緊外松，達到油封應有的效果。
（6）將泄漏煤氣放空；將泄漏至機殼與油箱之間的半水煤氣直接放空，減少半水煤氣串入油箱量，該措施屬臨時手段，且泄漏煤氣污染環境和浪費。
（7）將軸承潤滑油分油孔由原來φ6mm擴為φ8mm，油管換為φ8mm，防止油路堵塞。
4 改造后運行情況
風機改造后，軸封泄漏情況明顯減少，將隨機附帶的回氣管全部拆除，在回氣口檢測氣體成分，CO+H2含量低于0.5%，說明外排氣體對環境影響已很小。運行6個月后循環油質經檢測水分及黏度指標均合格。整機響聲正常，振動值≤8mm/s ，遠低于額定標準11.2mm/s 。預計可連續運行2年左右。
本次改造風機軸封結構型式現已被長沙鼓風機有限公司采用，同時向全國進行了推廣。
5 存在問題及注意事項
（1）對風機軸封定期、適量加注密封潤滑脂，可保持密封效果。經過幾個月的運行，總結出每一星期加注一次潤滑脂Z為合適。
（2）拆除回氣管造成半水煤氣污染大氣，盡管泄漏量很微小，但與現在日益提高的環保要求是相悖的，所以還需要繼續對密封結構進行改進。
