羅茨風(fēng)機軸承溫度高跳閘原因分析及處理措施

摘要：文章分析并解決了大唐科技產(chǎn)業(yè)集團有限公司信陽項目部羅茨風(fēng)機在運行中電流高前軸承溫度高的問題，通過檢查疏通羅茨風(fēng)機出口管線系統(tǒng)，對溫度高前軸承進(jìn)行重新選型，徹底解決了羅茨風(fēng)機長期存在的問題。

關(guān)鍵詞：羅茨風(fēng)機；軸承溫度高；電流高；濕法脫硫；火電廠 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH48 文章編號：1009-2374（2016）02-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.037

羅茨風(fēng)機是一種容積式壓縮風(fēng)機，其核心部件為包括主、從動軸，葉輪和齒輪的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。因其具有結(jié)構(gòu)簡單、風(fēng)機內(nèi)腔不需要潤滑油、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用于石化、電力、冶煉、食品和污水處理等諸多領(lǐng)域。羅茨風(fēng)機是電廠濕法脫硫工藝的關(guān)鍵設(shè)備之一，火電廠鍋爐系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫方式時，大多采用羅茨風(fēng)機為吸收塔鼓入足量空氣，用以氧化吸收塔漿液內(nèi)亞硫酸鈣，促使其生成易于后處理的二水硫酸鈣。羅茨風(fēng)機運行的穩(wěn)定性直接影響脫硫系統(tǒng)的正常運行以及環(huán)保達(dá)標(biāo)排放。大唐科技產(chǎn)業(yè)集團有限公司信陽項目部#4脫硫系統(tǒng)采用長沙鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的三葉式羅茨風(fēng)機，型號為ASF300，額定電流為49.4A，軸承在線監(jiān)測跳閘設(shè)定溫度為98℃，實際運行中羅茨風(fēng)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(fēng)機運行狀況良好（室溫5℃時，羅茨風(fēng)機前軸承在80℃左右），而到了夏季，當(dāng)室溫達(dá)到30℃以上時，羅茨風(fēng)機前軸承隨著室溫上升超過設(shè)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(yīng)急處理措施，但運行中衛(wèi)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(fēng)機電流高軸承高溫問題，我們對其進(jìn)行了解體檢查，解體檢查前，我們從風(fēng)機本身查找原因，推測可能有以下四種可能：（1）風(fēng)機內(nèi)部間隙發(fā)生變化，葉輪可能與墻板有輕微的摩擦，導(dǎo)致風(fēng)機出力大、電流高，摩擦生成的熱量傳遞至軸承處，導(dǎo)致軸承發(fā)熱；（2）軸承自身出現(xiàn)了問題；（3）軸承與軸以及軸承室的配合出現(xiàn)了較大的間隙配合導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重；（4）軸承室中潤滑油質(zhì)量較差，無法在軸承高速運行中形成油膜，軸承滾子出現(xiàn)輕微干摩擦導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重。

解體后與推測對比如下：（1）風(fēng)機內(nèi)部間隙相對于上次檢修后發(fā)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(dǎo)致軸承發(fā)熱的可能；（2）解體后的軸承質(zhì)量較好，未發(fā)現(xiàn)滾子和滾道磨損現(xiàn)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(nèi)圈配合部位存在嚴(yán)重磨損現(xiàn)象，軸與軸承內(nèi)圈已成為間隙較大的間隙配合，存在發(fā)熱的可能性；（4）軸承室中的油位較高，將油脂放出檢查時發(fā)現(xiàn)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(zhì)，變質(zhì)后的油脂潤滑性能下降，能進(jìn)一步引起軸承發(fā)熱，形成惡性循環(huán)。對風(fēng)機葉輪檢查后發(fā)現(xiàn)葉輪狀態(tài)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(jìn)行動平衡試驗即回裝；對風(fēng)機齒輪檢查后發(fā)現(xiàn)齒輪原材質(zhì)為20CrMnTi合金鋼，材質(zhì)較好，在使用中齒輪未發(fā)生磨損以及斷齒現(xiàn)象，未對齒輪進(jìn)行調(diào)整；軸承室油箱內(nèi)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(zhuǎn)將油甩至軸承上，讓軸承充分潤滑，有兩個甩油盤發(fā)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(fēng)機軸承鎖緊螺母止退鎖片，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)多次使用，鎖片已經(jīng)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(nèi)較多水銹，對其震打后注入稀草酸溶液，待其充分反應(yīng)后，將草酸倒掉，重新注入清水，清洗干凈，保證冷卻水環(huán)路的暢通。

2 初步處理

2.1 處理方案

對軸磨損處進(jìn)行噴涂處理，噴涂后軸承內(nèi)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(nèi)部油脂進(jìn)行了重新更換，軸承箱骨架油封在經(jīng)受長期高溫后，存在老化現(xiàn)象，全部更換為氟橡膠材質(zhì)，保證運行中不發(fā)生潤滑油滲漏，羅茨風(fēng)機內(nèi)部間隙進(jìn)行了重新調(diào)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(diào)整后參數(shù)見表1，符合羅茨風(fēng)機出廠使用說明書要求標(biāo)準(zhǔn)。

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(fēng)機裝配完畢后，我們對風(fēng)機進(jìn)行中心找正，考慮到風(fēng)機運行中葉輪及軸溫度較高，風(fēng)機熱膨脹相對于電機要大，風(fēng)機較之于電機要略低，同時為上張口，兼顧到電機的轉(zhuǎn)速為980r/min，找正結(jié)果需要將徑向與軸向誤差控制在0.10mm內(nèi)，本次中心找正百分表架裝在羅茨風(fēng)機上，最終找正結(jié)果：風(fēng)機較之于電機徑向偏差為0.05mm，風(fēng)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(jié)果

對風(fēng)機進(jìn)行送電試運行，在運行中風(fēng)機的電流和前軸承溫度曲線如圖2。室溫為20℃情況下，風(fēng)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(fēng)機進(jìn)行停運。風(fēng)機在本次檢修后與檢修前相差不大，檢修中所做調(diào)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(fēng)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(fēng)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(fā)熱嚴(yán)重，將兩套前軸承更換為游隙為C3系列的FAG軸承；（2）風(fēng)機內(nèi)部間隙正常情況下，風(fēng)機前軸承溫度以及電流依然高，對風(fēng)機進(jìn)出口管線進(jìn)行排查，羅茨風(fēng)機出入口管線有可能堵塞或者出口門存在不能全開的現(xiàn)象，若出口管線堵塞將導(dǎo)致風(fēng)機出力壓力增大，出口溫度高，進(jìn)而導(dǎo)致電流高，軸承溫度高。

3.2 處理過程

羅茨風(fēng)機出口母管后分為四根支管進(jìn)入脫硫吸收塔內(nèi)，因出口風(fēng)溫度較高，在風(fēng)機出口每根支管上加裝氧化風(fēng)減濕水，在對每根支管進(jìn)行拆開檢查時，發(fā)現(xiàn)分叉處堵塞較多垢狀物，其中一根支管已經(jīng)接近于完全堵死，將管道內(nèi)堵塞物清理干凈，同時將垢狀物進(jìn)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(nèi)硫酸鈣漿液倒吸至出口風(fēng)管道內(nèi)的可能，此處所結(jié)垢狀物大多為加濕水受熱后析出的水垢。脫硫系統(tǒng)用水有兩路來源：一路是廠內(nèi)循環(huán)工藝水；一路是從水源地來的單向工業(yè)水。工藝水在不斷循環(huán)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(fēng)機出口管道高于70℃的風(fēng)溫作用下，加速轉(zhuǎn)化成碳酸根離子，結(jié)垢板結(jié)，堵塞管道。本次檢修對氧化風(fēng)機出口管線加濕水進(jìn)行改造，將原取自工藝水的加濕水改為從工業(yè)水取水，提高水質(zhì)，同時也對減溫加濕水霧化噴嘴進(jìn)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(yīng)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(fēng)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(fā)熱量。風(fēng)機內(nèi)部間隙又重新進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后的數(shù)據(jù)與上次調(diào)整后的數(shù)據(jù)相同（圖1及表1），回裝完畢后，進(jìn)行找正，找正后的數(shù)據(jù)為風(fēng)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。

3.3 試運行結(jié)果

送電后，在室溫為25℃情況下，再次試運行，運行中數(shù)據(jù)曲線如圖3。

第二次處理后，在室溫為25℃情況下，風(fēng)機穩(wěn)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(wěn)定運行，同時也相對于檢修之前更節(jié)能經(jīng)濟。羅茨風(fēng)機作為容積式風(fēng)機，羅茨風(fēng)機的流量幾乎不隨壓力而變化，應(yīng)盡量避免風(fēng)機出口管線堵塞以及出口閥門不能全開等工作狀態(tài)，吸收塔液位每提高1m，氧化風(fēng)機出口壓力增加10kPa左右，出口風(fēng)溫升高10℃左右，至此已查找到本次羅茨風(fēng)機前軸承溫度高電流高原因：風(fēng)機出口管線堵塞導(dǎo)致出口壓力增加，風(fēng)機出力增大，風(fēng)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(jìn)行疏通后，一切數(shù)據(jù)均恢復(fù)正常。

4 結(jié)語

羅茨風(fēng)機在運行一個周期后停機檢查時，對風(fēng)機內(nèi)部進(jìn)行檢查是設(shè)備管理人員必不可少的一項工作，但對于風(fēng)機進(jìn)出口管線系統(tǒng)的檢查，大多處于疏于管理的狀態(tài)，容易導(dǎo)致管線內(nèi)部結(jié)垢而未得到及時清理。通過提高出口風(fēng)溫減溫水水質(zhì)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(jìn)行檢查，保證出口管線的暢通，才能保證風(fēng)機正常運行。

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[4]中國機械工程學(xué)會設(shè)備與維修工程分會.風(fēng)機及系統(tǒng)運行與維修問答[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

作者簡介：康寧（1991-），男，河南洛陽人，大唐科技產(chǎn)業(yè)集團有限公司助理工程師，研究方向：火力發(fā)電廠脫硫環(huán)保。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）