羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子裂紋產(chǎn)生原因及處理措施

錢毅鋼 ， 李榮燦 ， 錢毅波

(河南能源化工集團(tuán) 中原大化公司 ， 河南 濮陽　457000)

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羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子裂紋產(chǎn)生原因及處理措施

錢毅鋼 ， 李榮燦 ， 錢毅波

(河南能源化工集團(tuán) 中原大化公司 ， 河南 濮陽457000)

羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001是中原大化公司50萬t煤制甲醇裝置中一臺重要設(shè)備，該設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常，機(jī)殼表面溫度過高，解體檢查發(fā)現(xiàn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子有3道橫向貫穿裂紋，對其進(jìn)行損壞原因分析并進(jìn)行修復(fù)和系統(tǒng)改造，使羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001在以后的運(yùn)行中避免了同類事故的發(fā)生。

羅茨鼓風(fēng)機(jī) ； 轉(zhuǎn)子 ； 密封 ； 間隙

0　前言

羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001；型號：ARE-250KHS，主要用于輸送易燃、易爆、腐蝕性的氣體介質(zhì)。介質(zhì)中微粒雜質(zhì)含量≤100 mg/m3，最大微粒尺寸不得超過鼓風(fēng)機(jī)工作間隙表規(guī)定的最小工作間隙的一半。齒輪箱使用N68(SY1230-83)防銹汽輪機(jī)油，軸承溫度≤75 ℃，進(jìn)氣溫度≤40 ℃。

河南能源化工集團(tuán)中原大化公司(簡稱中原大化)年產(chǎn)50萬t煤制甲醇項(xiàng)目于2006年1月開工建設(shè)，2008年5月建成投產(chǎn)。該項(xiàng)目使用了諸多國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，煤氣化裝置采用殼牌(SCGP)粉煤加壓氣化技術(shù)，氣化裝置設(shè)計(jì)投煤量2 000 t/d； 針對SCGP煤制氣的高CO含量，在國內(nèi)率先使用低水氣比、耐硫變換工藝；解決了CO濃度高、水氣比較低、變換爐床層熱點(diǎn)溫度較高(>400 ℃)，甲烷化副反應(yīng)等比較突出的問題。

為保證變換催化劑的硫化還原和升溫，一氧化碳變換系統(tǒng)采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001進(jìn)行氮?dú)庋h(huán)，使用高壓蒸汽(9.8 MPa，540 ℃)加熱氮?dú)?。工藝上三個(gè)變換爐既可串聯(lián)升溫又可并聯(lián)單獨(dú)升溫的流程。 采用氮?dú)庋h(huán)升溫法：①氮?dú)庋h(huán)量大，升溫速度快；②氮?dú)庋h(huán)量及溫度易于調(diào)控，可操作性強(qiáng)；③采用H2S硫化還原過程中，H2S利用率高，放空量極低，避免環(huán)境污染。羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001在煤制甲醇裝置開車過程中運(yùn)行好壞直接關(guān)系到甲醇裝置開車是否成功。

1　問題

2015年4月25日，50萬t煤制甲醇裝置在大修后開車過程中，發(fā)現(xiàn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001聲音異常，振動(dòng)劇烈且機(jī)殼表面溫度過高，緊急終止甲醇開車程序，系統(tǒng)隔離，對羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001進(jìn)行搶修，停車后發(fā)現(xiàn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001盤車異常沉重，轉(zhuǎn)子和殼體有剮蹭的聲響，打開羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口查看，發(fā)現(xiàn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)兩轉(zhuǎn)子有3道明顯的貫穿裂紋，兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間有黏著摩擦，轉(zhuǎn)子和殼體以及端面襯板都有不同程度的摩擦。因轉(zhuǎn)子沒有備件，甲醇系統(tǒng)又在開車的緊急關(guān)頭，經(jīng)分析現(xiàn)場生產(chǎn)的實(shí)際情況，決定對羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子采取現(xiàn)場臨時(shí)補(bǔ)救措施，對羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子裂紋用氬弧焊進(jìn)行補(bǔ)焊，用合金鋼磨頭對焊縫進(jìn)行修磨，采取紅丹粉研磨檢查，塞尺進(jìn)行測量，保證羅茨風(fēng)機(jī)各部間隙符合要求，開啟羅茨風(fēng)機(jī)04K001，保證煤制甲醇裝置正常開車。煤制甲醇裝置運(yùn)行正常后，停下羅茨風(fēng)機(jī)04K001，隔離并解體羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行大修。更換羅茨風(fēng)機(jī)兩個(gè)轉(zhuǎn)子、兩端滾珠和滾柱軸承，軸端機(jī)械密封，骨架油封。殼體及兩端襯板進(jìn)行修復(fù)處理。

2　原因分析

羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001只有在煤制甲醇裝置開車時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行氮?dú)馍郎?，在系統(tǒng)運(yùn)行正常的情況下處于停機(jī)狀態(tài)。一般羅茨鼓風(fēng)機(jī)兩次開機(jī)時(shí)間間隔較長，羅茨鼓風(fēng)機(jī)入口前段管道在閑置時(shí)間管壁生銹，管道內(nèi)冷凝水不斷集結(jié)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)再次啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，隨著氣流的沖刷，羅茨鼓風(fēng)機(jī)入口前段管道管壁上的銹蝕物和氣體中的雜質(zhì)隨氣體進(jìn)入羅茨鼓風(fēng)機(jī)的腔體內(nèi)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子和殼體、轉(zhuǎn)子和端面襯板的間隙比較小(0.3～0.5 mm)，現(xiàn)場檢查測量管道銹蝕物最大厚度0.8 mm，當(dāng)銹蝕物和雜質(zhì)進(jìn)入這些狹小空間時(shí)，使轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子和殼體、轉(zhuǎn)子和端面襯板之間產(chǎn)生碾磨，轉(zhuǎn)子和殼體溫度升高，局部產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，隨著氣體進(jìn)入羅茨鼓風(fēng)機(jī)的還有管道中的冷凝水，遇到轉(zhuǎn)子、殼體的過熱部分產(chǎn)生冷激，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生裂紋損壞。

3　處理措施

鑒于以上的原因分析，有針對性對羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001的系統(tǒng)進(jìn)行改造，消除羅茨鼓風(fēng)機(jī)的故障。

3.1入口管線改造

對羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001入口管線進(jìn)行改造，在羅茨鼓風(fēng)機(jī)入口增加“Y”型過濾器，及時(shí)清理濾網(wǎng)，防止鐵銹和雜質(zhì)進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)。管線改造后見圖1。

圖1　管線改造后

3.2增加排放導(dǎo)淋

在羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001入口管線低點(diǎn)處增加一個(gè)排放導(dǎo)淋，把管道內(nèi)的冷凝水及時(shí)通過導(dǎo)淋來排放，確保入口管道內(nèi)沒有積液，防止積液隨氣流進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)，造成設(shè)備損壞。

3.3增加備件、調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)間隙

對羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001進(jìn)行解體大修，更換轉(zhuǎn)子、軸承、機(jī)械密封等備件。對葉輪和葉輪、葉輪和機(jī)殼、葉輪和前后側(cè)板之間的間隙進(jìn)行調(diào)整，鼓風(fēng)機(jī)工作間隙如表1所示。

表1　鼓風(fēng)機(jī)工作間隙　　　　　mm

3.4調(diào)整工藝操作步驟

開車前，首先在羅茨鼓風(fēng)機(jī)入口處加盲板，對管道進(jìn)行吹掃，清理出鐵銹和雜質(zhì)，然后抽出盲板，連接管道再開車。中間要及時(shí)排放管道中的冷凝水，防止進(jìn)入羅茨鼓風(fēng)機(jī)。

4　結(jié)論

在煤制甲醇裝置運(yùn)行正常的情況下，把羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001進(jìn)行解體大修，更換轉(zhuǎn)子、軸承、機(jī)械密封等備件。對入口管道進(jìn)行改造，增加排放導(dǎo)淋和入口濾網(wǎng)，調(diào)整工藝操作步驟，對管道進(jìn)行吹掃、排凝。經(jīng)過一年四次開停車的運(yùn)行使用，羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001運(yùn)行正常。通過調(diào)整和改造，解決了羅茨鼓風(fēng)機(jī)04K001非正常情況下轉(zhuǎn)子裂紋的問題，為其它化工設(shè)備在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的同類問題提供借鑒。

2016-06-07

錢毅鋼(1968-)，男，高級技師，從事設(shè)備維保安裝等工作，電話：15139330278。

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