袁帆，薛鉴鹏，张功超，刘飞

（中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司，新疆 独山子 833699）

罗茨风机故障的原因分析和处理

袁帆，薛鉴鹏，张功超，刘飞

（中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司，新疆 独山子 833699）

针对化工装置罗茨风机频繁故障的问题进行了原因分析，发现检修时轴承锥形套未更换、止推轴承游隙不达标以及风机转速超标是造成风机故障的重要原因，采取减小电机皮带轮尺寸，配套更换轴承锥形套以及调整止推轴承游隙的措施后，罗茨风机运行状态良好，振动大幅下降，本文对处理罗茨风机类似问题有一定的借鉴意义。

罗茨风机；振动；故障

某公司石化装置年产能力60万吨。罗茨风机30-K-8304是该装置的关键设备， 2015 年该设备因振动速度值大，造成了两次风机壳体、盖板和转子故障报废的情况，严重影响到该装置的长周期平稳运行（图1）。

图1 罗茨风机故障现象

1 原因分析

该装置同型号其他机组在同工况下的振动速度值低于 6mm/s，而 30-K-8304 的振动速度值却达到了10．6mm/s，本文从安装精度、转子间隙、转子动平衡、螺栓定力矩把紧和润滑等几个方面进行原因分析，发现以下三个故障原因。

1.1 未配套更换轴承锥形套

对2015年罗茨风机的检修记录进行清查，发现前期检修只更换了轴承及其他易损件，未更换与轴承相配套的锥形套。旧锥形套由于在使用过程中受压变形，与新轴承配合不良，造成轴承安装不到位，轴向定位不准，转子轴向、径向位置发生变化，轴承端面和轴套出现严重磨损（图2）。

1.2 止推轴承游隙不达标

通过检修记录发现，止推轴承是按照检修前后数据一致性的原则进行安装的，对止推轴承的游隙值没有严格控制，对故障罗茨风机止推轴承的游隙进行检查，发现轴承游隙为0．06mm，超出0．03～0．05mm的标准值。随后随机抽查20组该止推轴承游隙值，其游隙合格率仅为25%，分析认为轴承游隙不达标是造成振动增大的原因之一。

图2 轴承端面和轴套严重磨损

1.3 风机转速过高

由旋转物体转动动能公式（1）可以知道，当罗茨风机结构和组件不发生变化的情况下，风机旋转速度越大，转动动能越大，由此造成的振动能量也越大。

式中，E为转动动能，I为转动惯量，ω为转动角速度。

根据设备资料并查找《机械设计手册》可以得出电机、风机皮带轮基准直径分别为 500mm、400mm，电机转速为1490r/min，将数据代入传动公式（2）可以得出风机转速1844r/min，达到了罗茨风机理论设计转速的上限，分析认为罗茨风机转速过高是振动增大的又一原因。

式中：ε——皮带滑动率，此处取 1% ；

n风、n电——风机、电机转速，r/min；

d风、d电——风机、电机基准直径，mm。

2 处理措施

根据罗茨风机故障原因，针对性的采取以下处理措施。

2.1 轴承与锥形轴套同时更换

吸取以往检修经验，此次检修将轴承22219EK和配套的锥形套AHX319同时更换（图3），根据装配动作卡，仔细检查轴承和锥形套，严格按照安装步骤进行装配，确保装配尺寸达标。

图3 新轴承与新锥形套装配图

2.2 边安装边打表，确保止推轴承游隙合格

采用勾头扳手安装锥形套，在锥形套安装到与原始尺寸相差0．10mm 左右时，同时盘动主、从动转子，使其转动4～5圈，使轴承完全处于自由状态（图4）。在壳体轴承座处安装表座，百分表垂直分别架在主、从动转子上，用撬棍分别翘起主、从动转子，检查轴承游隙值是否在0．03～0．05mm之间（图5）。若游隙值不达标，则继续用钩头扳手安装，直至游隙符合要求为止。

图4 用钩头扳手安装锥形套

图5 打表检查轴承游隙

图6 风机振动趋势图

2.3 降低电机皮带轮直径

根据设备设计资料，该罗茨风机的设计转速在1430～1845r/min之间。通过黄金分割公式进行迭代，并征求厂家意见，确定风机最佳转速在1643～1688r/min之间。工艺要求风机输送风量为110～135m3/min，当风机转速为1430r/min时，风机风量为109．5m3/min，根据转速与风量的关系（3）可以确定风机转速在1643～1688r/min之间时，风机输送风量在125．8～129．3m3/min，能够满足工艺要求。

当风机转速为1643r/min时，根据公式（2）可以算出电机皮带轮直径d电为445．55mm，查阅《机械设计手册》将电机皮带轮的圆整直径为450mm。再次带入公式（2）校验风机转速为1659r/min，满足风机转速要求，故取电机皮带轮直径为450mm。

3 结语

罗茨风机经过改造处理后投入使用，设备运行状态良好，振动速度值从10．6mm/s降至5．6mm/s，设备运行状态良好（图6）。从设备配件的报废、更新和生产波动进行经济核算，每年可节约108．61万元，经济效益显著；消除了设备的隐患，确保了装置的平稳运行，检修技术水平得到提高，技术改造具有较好的推广意义。

[1]王国华,柯品剑． 煤气输送用罗茨风机常见故障检修与维护[J]．通用机械,2007,(03):37-39

[2]王芳,吴清卫． L41×49WD-1罗茨风机的维护检修[J]．化工生产与技术,2002,(03):42-44+52．

[3]甘政,吉青． 罗茨风机转子轴向间隙作用及调整技巧[J]． 科技传播,2012,(15):112-113．

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1671-0711（2017）09（上）-0081-02