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轴承知识
罗茨鼓风机轴封的改进
2010-06-04作者：黄君领
（河南心连心化肥有限公司）
（河南心连心化肥有限公司）
摘 要：给出了罗茨鼓风机的技术参数，提出风机运行后轴封存在的问题，并对各种现象进行了分析，采取了改进措施，改进后的风机各项技术指标均符合标准要求，运行稳定。
关键词 ：罗茨鼓风机；轴封；改进
关键词 ：罗茨鼓风机；轴封；改进
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（原新乡化肥总厂）随生产规模的不断扩大，脱硫工段于2004年配置3台ARMH-600HG型罗茨鼓风机，其技术参数为：
流量：395m3/min
升压：49kPa
轴功率：406kW
风机各部位间隙：
主动轴与前墙板：1.2mm ；
从动轴与前墙板：1.0mm ；
主动轴与后墙板：1.4mm ；
从动轴与后墙板：1.6mm ；
叶轮与叶轮：0.75mm ；
叶轮与叶壳：0.75mm ；
齿轮与齿轮：0.25mm～0.30mm ；
胀圈开口间隙：1.1mm ；
轴承游隙：前轴承22240为0.13mm ；后轴承NU340为0.09mm 。
这3台风机投运1～3个月后，因设计上的缺陷，先后暴露出同样问题：机壳轴封失效，大量半水煤气经轴封窜至墙板空隙，又经油箱端油封、轴承窜入油箱，导致润滑油污染变质，油箱上部散热孔严重漏煤气，轴承腐蚀加剧，造成整机振动，故障频繁。
2 现象分析
2.1 密封问题
罗茨鼓风机的密封结构有机械密封、填料密封、迷宫密封、 胀 圈密封等多种，但因输送气体介质及输气量的限制，对于大型罗茨鼓风机的密封，现在较为普遍采用胀圈加骨架油封密封型式。但由于胀圈非全密封，必然存在泄漏现象。就国内各大罗茨鼓风机机型看均未很好解决轴封泄漏问题，这是整个罗茨鼓风机行业上的难题。
2.2 设计问题
随着环保要求的不断提高，泄漏气体直排大气的结构已渐被淘汰。所以厂家在设计时将ARMH-600HG型罗茨鼓风机作为环保型风机。但并未在轴封结构上做明显改进，即不是在源头治理泄漏，而是加装管路将泄漏的气体回收。这样气体泄漏量并未减少，反而因回收气体与进气管相连增加了墙板内压力，半水煤气更易进入油箱，改造前密封结构如图1所示。
Key words: roots blower; shaft-seal; improvement
1 概述
我公司（原新乡化肥总厂）随生产规模的不断扩大，脱硫工段于2004年配置3台ARMH-600HG型罗茨鼓风机，其技术参数为：
流量：395m3/min
升压：49kPa
轴功率：406kW
风机各部位间隙：
主动轴与前墙板：1.2mm ；
从动轴与前墙板：1.0mm ；
主动轴与后墙板：1.4mm ；
从动轴与后墙板：1.6mm ；
叶轮与叶轮：0.75mm ；
叶轮与叶壳：0.75mm ；
齿轮与齿轮：0.25mm～0.30mm ；
胀圈开口间隙：1.1mm ；
轴承游隙：前轴承22240为0.13mm ；后轴承NU340为0.09mm 。
这3台风机投运1～3个月后，因设计上的缺陷，先后暴露出同样问题：机壳轴封失效，大量半水煤气经轴封窜至墙板空隙，又经油箱端油封、轴承窜入油箱，导致润滑油污染变质，油箱上部散热孔严重漏煤气，轴承腐蚀加剧，造成整机振动，故障频繁。
2 现象分析
2.1 密封问题
罗茨鼓风机的密封结构有机械密封、填料密封、迷宫密封、 胀 圈密封等多种，但因输送气体介质及输气量的限制，对于大型罗茨鼓风机的密封，现在较为普遍采用胀圈加骨架油封密封型式。但由于胀圈非全密封，必然存在泄漏现象。就国内各大罗茨鼓风机机型看均未很好解决轴封泄漏问题，这是整个罗茨鼓风机行业上的难题。
2.2 设计问题
随着环保要求的不断提高，泄漏气体直排大气的结构已渐被淘汰。所以厂家在设计时将ARMH-600HG型罗茨鼓风机作为环保型风机。但并未在轴封结构上做明显改进，即不是在源头治理泄漏，而是加装管路将泄漏的气体回收。这样气体泄漏量并未减少，反而因回收气体与进气管相连增加了墙板内压力，半水煤气更易进入油箱，改造前密封结构如图1所示。
１．墙板；２．衬套；３．销；４．转子组；５．胀圈；６．O型圈；７．挡圈；８．骨架密封；９．轴承座
图１改造前密封结构图
2.3 泄漏危害及后果
(1) 轴封内起密封作用的胀圈很快（一般一个月）就被煤焦油粘死，胀圈横向间隙被煤焦油填满，胀圈失去了节流密封作用，大量半水煤气（p=40kPa ，T=50～60 ℃ ）泄漏至墙板空隙；（2）骨架油封氟橡胶很快老化变硬，半水煤气进入油箱，导致润滑油污染；（3）造成轴承点蚀、硬化层脱落，游隙增大，轴承加速磨损，整机振动加剧，使罗茨鼓风机无法长周期运行。
3 改造情况
3.1 改造思路
环保风机回收泄漏气体出发点很对，但由于我公司风机前并未设静电除焦装置，半水煤气只要存在泄漏便会对风机的长周期运行造成严重影响。所以必须在源头减少气体泄漏。在不改变风机主要结构的情况下，对轴封装置进行改造。
3.2 改造项目
改造后密封结构如图2所示。
(1) 轴封内起密封作用的胀圈很快（一般一个月）就被煤焦油粘死，胀圈横向间隙被煤焦油填满，胀圈失去了节流密封作用，大量半水煤气（p=40kPa ，T=50～60 ℃ ）泄漏至墙板空隙；（2）骨架油封氟橡胶很快老化变硬，半水煤气进入油箱，导致润滑油污染；（3）造成轴承点蚀、硬化层脱落，游隙增大，轴承加速磨损，整机振动加剧，使罗茨鼓风机无法长周期运行。
3 改造情况
3.1 改造思路
环保风机回收泄漏气体出发点很对，但由于我公司风机前并未设静电除焦装置，半水煤气只要存在泄漏便会对风机的长周期运行造成严重影响。所以必须在源头减少气体泄漏。在不改变风机主要结构的情况下，对轴封装置进行改造。
3.2 改造项目
改造后密封结构如图2所示。
１．墙板；２．轴承室；３．轴承；４．轴承挡圈；５．Ｏ型圈¢145＊3.1；６．骨架油封(Ｆ)B108＊210＊15；７．密封衬套；８．主从转子；９．胀圈；10．密封圈；11．内六角螺栓M16*14；12．密封压盖；13．卡环；14．螺栓M16*14
图2改造后密封结构图
（1）增加注脂孔。在墙板上正对轴封处钻φ12×500深孔4 个，直通轴封，便于加注润滑脂，孔口攻螺纹便于加脂后封堵。
（2）增加储脂槽。如图2中部件8轴封上原安装4个胀圈间距相等8mm ，现将胀圈环槽中间间距放大为16mm ，车出储脂槽6mm宽，5mm深。该储脂槽正对注脂孔起到液体密封作用。
（3）加工轴封压盖。因轴封衬套与墙板孔之间有1mm间隙，为进一步堵死气体泄漏通道，在轴封衬套与墙板间增加压盖（规格φ330×φ245×12mm），压盖上车出密封槽，槽内填充油毡垫，油毡正对轴封衬套与墙板间隙，用沉头螺钉固定。
（4）改造轴承室，增加油封。轴承室（部件2）内孔加深，增加一道氟橡胶油封（φ240×φ270×15mm ) ，安装时采用“背靠背”方式安装，使油封既封油又封气。
（5）原氟橡胶油封内锁紧弹簧使用不到一年就失去弹性，将弹簧更换为橡胶圈，安装在轴封弹簧位置，安装时注意内紧外松，达到油封应有的效果。
（6）将泄漏煤气放空；将泄漏至机壳与油箱之间的半水煤气直接放空，减少半水煤气串入油箱量，该措施属临时手段，且泄漏煤气污染环境和浪费。
（7）将轴承润滑油分油孔由原来φ6mm扩为φ8mm，油管换为φ8mm，防止油路堵塞。
4 改造后运行情况
风机改造后，轴封泄漏情况明显减少，将随机附带的回气管全部拆除，在回气口检测气体成分，CO+H2含量低于0.5%，说明外排气体对环境影响已很小。运行6个月后循环油质经检测水分及黏度指标均合格。整机响声正常，振动值≤8mm/s ，远低于额定标准11.2mm/s 。预计可连续运行2年左右。
本次改造风机轴封结构型式现已被长沙鼓风机有限公司采用，同时向全国进行了推广。
5 存在问题及注意事项
（1）对风机轴封定期、适量加注密封润滑脂，可保持密封效果。经过几个月的运行，总结出每一星期加注一次润滑脂Z为合适。
（2）拆除回气管造成半水煤气污染大气，尽管泄漏量很微小，但与现在日益提高的环保要求是相悖的，所以还需要继续对密封结构进行改进。
（2）增加储脂槽。如图2中部件8轴封上原安装4个胀圈间距相等8mm ，现将胀圈环槽中间间距放大为16mm ，车出储脂槽6mm宽，5mm深。该储脂槽正对注脂孔起到液体密封作用。
（3）加工轴封压盖。因轴封衬套与墙板孔之间有1mm间隙，为进一步堵死气体泄漏通道，在轴封衬套与墙板间增加压盖（规格φ330×φ245×12mm），压盖上车出密封槽，槽内填充油毡垫，油毡正对轴封衬套与墙板间隙，用沉头螺钉固定。
（4）改造轴承室，增加油封。轴承室（部件2）内孔加深，增加一道氟橡胶油封（φ240×φ270×15mm ) ，安装时采用“背靠背”方式安装，使油封既封油又封气。
（5）原氟橡胶油封内锁紧弹簧使用不到一年就失去弹性，将弹簧更换为橡胶圈，安装在轴封弹簧位置，安装时注意内紧外松，达到油封应有的效果。
（6）将泄漏煤气放空；将泄漏至机壳与油箱之间的半水煤气直接放空，减少半水煤气串入油箱量，该措施属临时手段，且泄漏煤气污染环境和浪费。
（7）将轴承润滑油分油孔由原来φ6mm扩为φ8mm，油管换为φ8mm，防止油路堵塞。
4 改造后运行情况
风机改造后，轴封泄漏情况明显减少，将随机附带的回气管全部拆除，在回气口检测气体成分，CO+H2含量低于0.5%，说明外排气体对环境影响已很小。运行6个月后循环油质经检测水分及黏度指标均合格。整机响声正常，振动值≤8mm/s ，远低于额定标准11.2mm/s 。预计可连续运行2年左右。
本次改造风机轴封结构型式现已被长沙鼓风机有限公司采用，同时向全国进行了推广。
5 存在问题及注意事项
（1）对风机轴封定期、适量加注密封润滑脂，可保持密封效果。经过几个月的运行，总结出每一星期加注一次润滑脂Z为合适。
（2）拆除回气管造成半水煤气污染大气，尽管泄漏量很微小，但与现在日益提高的环保要求是相悖的，所以还需要继续对密封结构进行改进。