三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)機(jī)械動(dòng)作中的泄漏原因及應(yīng)對(duì)

鄭 剛

（中核四〇四有限公司，甘肅嘉峪關(guān) 732850）

0 引言

隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。與此同時(shí)，三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)泄漏故障也日益增加。為了有效提高三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的使用性能，技術(shù)人員應(yīng)深入分析三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的泄漏故障原因，采取針對(duì)性的解決措施，結(jié)合風(fēng)機(jī)工作原理，制定可行性的預(yù)防措施。

1 工作原理

三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有三葉型轉(zhuǎn)子，運(yùn)行原理與一般的羅茨鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行原理相同。其運(yùn)動(dòng)動(dòng)力由腰形轉(zhuǎn)子反向等速旋轉(zhuǎn)提供，吸氣、排氣腔會(huì)在葉輪與葉輪、葉輪與殼體之間間隙的作用下完全隔絕開(kāi)，氣體從風(fēng)機(jī)左側(cè)進(jìn)入，在上下側(cè)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)作用下從右側(cè)排出。上下側(cè)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)頻率越高、次數(shù)越多，氣體的排出速度就會(huì)越快，且出風(fēng)口阻力不會(huì)影響到排氣量。三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行效率較大，只要保證工作轉(zhuǎn)子得到足夠潤(rùn)滑，就可以保證三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)能正常運(yùn)行。

2 故障原因研究

以鈾純化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)線濃縮脫硝崗位所使用的MBSF-200B型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)為例（圖1），該三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)是應(yīng)用在脫硝流化床中氮氧化物以及其他不冷凝氣體的吸出，并保持流化床內(nèi)實(shí)時(shí)微負(fù)壓狀態(tài)的關(guān)鍵設(shè)備。其軸端密封、油密封采用的是油站強(qiáng)制循環(huán)、非接觸式方式，最重要的是增加了V 形圈。該三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有上側(cè)進(jìn)氣、下側(cè)排氣通道，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)、排氣功能。但是由于該鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)存在缺陷，有可能導(dǎo)致靜環(huán)面破裂及崩碎現(xiàn)象，尤其是機(jī)內(nèi)靜環(huán)不能伸縮，有可能造成機(jī)械密封、風(fēng)機(jī)軸之間動(dòng)環(huán)O 形圈的磨損。該鼓風(fēng)機(jī)的機(jī)械密封會(huì)出現(xiàn)各種泄漏問(wèn)題，導(dǎo)致裝置作業(yè)受到影響。

圖1 三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)

結(jié)合該三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行實(shí)際狀況，造成其機(jī)械密封泄漏問(wèn)題的原因有：①流化床尾氣中三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的過(guò)濾元件失效，造成鈾化合物粉末透過(guò)濾芯隨尾氣進(jìn)入羅茨鼓風(fēng)機(jī)中，再加上尾氣中的水分，導(dǎo)致鈾化合物粉末與水分結(jié)合，兩者融合造成該三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，生產(chǎn)線長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中形成的其他固體顆粒也容易造成機(jī)械密封頸環(huán)內(nèi)表面積渣；②機(jī)械密封結(jié)構(gòu)不合理，機(jī)械密封的壓縮量過(guò)大，靜環(huán)O 形圈過(guò)粗，兩者配合不緊密，可能導(dǎo)致泄漏問(wèn)題；③動(dòng)環(huán)裝配方式不合理，若無(wú)法將動(dòng)環(huán)定位在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上，動(dòng)環(huán)、軸就會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦動(dòng)環(huán)密封圈失效或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸相配合部位磨損，氮氧化物就會(huì)出現(xiàn)泄漏問(wèn)題。

3 風(fēng)機(jī)內(nèi)泄漏量計(jì)算

三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)泄漏量主要取決于葉輪與機(jī)殼、葉輪與葉輪之間的泄漏量。通過(guò)有效的計(jì)算方法完成內(nèi)泄漏計(jì)算后，可以更準(zhǔn)確地制定預(yù)防措施。

鼓風(fēng)機(jī)沿長(zhǎng)度方向的內(nèi)泄漏流量計(jì)算公式為：

其中δ 是葉輪與機(jī)殼、葉輪與葉輪之間的間隙，Δp 是升壓值，ps是進(jìn)氣密度。

鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)斷面的內(nèi)泄漏量計(jì)算公式為：

其中δ 是葉輪與墻板之間的間隙，μ 是系數(shù)，b 是葉輪端面平均寬度。

不同類型鼓風(fēng)機(jī)的參數(shù)并不相同，具體要依據(jù)實(shí)際情況代入?yún)?shù)進(jìn)行計(jì)算。

4 解決泄漏問(wèn)題的措施

4.1 安裝過(guò)濾網(wǎng)

為了減少積渣問(wèn)題的出現(xiàn)，可嘗試安裝過(guò)濾網(wǎng)隔離雜質(zhì)。比如在進(jìn)出口處安裝過(guò)濾網(wǎng)，盡可能地篩出各種固體顆粒物，保證鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部不會(huì)出現(xiàn)積渣問(wèn)題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，過(guò)濾網(wǎng)可能出現(xiàn)阻塞，所以在安裝后要定期維護(hù)濾網(wǎng)，以免造成更加嚴(yán)重的積渣。在濾網(wǎng)維護(hù)中應(yīng)做好以下工作：若發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)的不銹鋼絲出現(xiàn)了變形、損壞問(wèn)題，要及時(shí)更換；若發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)表面不臟，則可以選擇吹凈；若需要清洗濾網(wǎng)，注意不要損壞濾網(wǎng)。之外，還應(yīng)嚴(yán)格控制氮氧化物中的水含量，有效防止腐蝕、積渣問(wèn)題的發(fā)生。

4.2 調(diào)整機(jī)械密封結(jié)構(gòu)

為了保證機(jī)械結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、合理性，應(yīng)優(yōu)化、調(diào)整機(jī)械密封結(jié)構(gòu)。該鼓風(fēng)機(jī)的雙端面機(jī)械密封的固定腔尺寸為33 mm，未壓縮前的尺寸為39 mm，計(jì)算得出機(jī)械密封單邊壓縮量為3 mm，但其實(shí)際壓縮量要大于理論值，很容易導(dǎo)致機(jī)械密封的損壞。所以，將其端靜環(huán)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)調(diào)整，使大氣側(cè)實(shí)際壓縮量符合實(shí)際需求。同時(shí)，為了確保靜環(huán)能自由滑動(dòng)且能滿足使用要求，還需適當(dāng)縮小O 形圈直徑、加大彈簧鋼絲直徑。經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，只要將端靜環(huán)座背側(cè)從原來(lái)的10 mm 車削到了9.5 mm，大氣側(cè)實(shí)際壓縮量調(diào)整到了2.5 mm，就可進(jìn)一步提升機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的合理性，減少泄漏問(wèn)題的出現(xiàn)。

4.3 機(jī)械密封裝配工藝的優(yōu)化改進(jìn)

該三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)采用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)（圖2），動(dòng)環(huán)在軸上的固定方式以非接觸式為主。與傳統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)不同的是，該結(jié)構(gòu)中動(dòng)環(huán)的作用力主要來(lái)自于背帽對(duì)軸承內(nèi)圈、密封襯套的軸向預(yù)緊力，其優(yōu)點(diǎn)在于能有效提升動(dòng)環(huán)的穩(wěn)固性。在鼓風(fēng)機(jī)密封結(jié)構(gòu)的安裝中應(yīng)注意：①必須先加熱軸、密封襯套，才能安裝，保證最終的安裝質(zhì)量；②一定要確定軸與密封襯套、軸承組件與背帽能完全抱死、鎖緊；③一定要保證軸向預(yù)緊力符合要求，且密封襯套、機(jī)械密封動(dòng)環(huán)能完全緊密地結(jié)合在一起，而不會(huì)導(dǎo)致動(dòng)環(huán)處于浮動(dòng)狀態(tài)下。

針對(duì)動(dòng)環(huán)O 形圈、軸相互磨損、葉輪碰撞等問(wèn)題，可采取以下措施：①加工鋼制頂管時(shí)可先完成軸套熱裝，然后再進(jìn)行頂管安裝，及時(shí)鎖緊背帽避免動(dòng)環(huán)安裝出現(xiàn)問(wèn)題，并在密封襯套冷卻后再繼續(xù)進(jìn)行安裝，以提升機(jī)械密封的密封性；②確定葉輪轉(zhuǎn)子裝配間隙。三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的葉片是按照設(shè)計(jì)圖紙加工完成的，單個(gè)葉輪尺寸滿足間隙設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際運(yùn)行中仍會(huì)出現(xiàn)葉輪相碰的問(wèn)題，導(dǎo)致葉輪損壞。主要是因?yàn)樵谘b配過(guò)程中忽略了風(fēng)機(jī)錐面最小間隙及非錐面最小間隙之間的不同，解決此問(wèn)題需要計(jì)算其間隙值，并根據(jù)風(fēng)機(jī)制造經(jīng)驗(yàn)合理控制葉輪的加工精度，如葉輪外徑公差、機(jī)殼鏜孔直徑、轉(zhuǎn)子中心距等。

圖2 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)

5 做好鼓風(fēng)機(jī)的日常檢查

為了預(yù)防泄漏問(wèn)題的發(fā)生，技術(shù)部門應(yīng)當(dāng)做好鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的日常檢查和維修，并注意以下問(wèn)題。

5.1 三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前

技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)做好以下檢查工作：①檢查基礎(chǔ)螺栓的鎖緊情況，沒(méi)有鎖緊的要再次鎖緊；②檢查配管有沒(méi)有加上不必要的負(fù)荷；③檢查配管是否正確，閥門是否已開(kāi)啟；④檢查逆止閥、螺銷是否正常；⑤檢查潤(rùn)滑油是否正常；⑥先無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)20 min，檢查其中是否存在異常雜音、發(fā)熱問(wèn)題；⑦檢查皮帶輪是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.2 三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中

在運(yùn)轉(zhuǎn)檢查中要注意：①檢查電源、電壓、電流值、壓力、軸承溫度、振動(dòng)噪聲、污垢程度、皮帶張力等情況是否正常；②靈活調(diào)整風(fēng)量，可采用變更回轉(zhuǎn)數(shù)、排除大氣壓等方式進(jìn)行調(diào)整；③每日檢查壓力、噪聲、振動(dòng)，每月定檢潤(rùn)滑油、黃油、過(guò)濾網(wǎng)，每半年更換一次潤(rùn)滑油、檢查一次皮帶，每年定期檢查過(guò)濾網(wǎng)，若有必要一定要更換過(guò)濾網(wǎng)，每2 年定期更換軸承、葉輪、齒輪。

6 結(jié)語(yǔ)

若想有效解決三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)機(jī)械動(dòng)作中的泄漏問(wèn)題，技術(shù)人員就要先分析三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理，然后才能根據(jù)實(shí)際情況，制定有效的解決策略。