羅茨風機轉子軸向間隙作用及調整技巧

甘 政，吉 青

四川白馬循環流化床示范電站，四川內江 641005

四川白馬循環流化床示范電站1×300MW機組，引進法國阿爾斯通公司的技術。于2005年12月30日并網發電。其中石灰石粉的輸送全靠4臺意大利ROBOX羅茨風機。

設備結構：

設備為三葉羅茨風機，工作風室與軸承座密封為碳精環密封。后端軸承為支推軸承承受轉子徑向力和軸向力。前端軸承為支撐軸承承受轉子徑向力。前端機蓋與軸采用骨架油封密封。尾端有一對斜齒輪作為同步齒輪。動力傳送方式為皮帶輪傳動。羅茨風機的徑向定位通過零件的制作來保證。軸向定位需要通過調整，而轉子軸向定位的調整好壞關系到整個風機運行好壞，所以至關重要。

1 軸向間隙作用

羅茨風機軸向定位的主要作用是：當風機在運行的時候，由于轉子發熱，軸系產生線膨脹和體膨脹。體膨脹的預留量通過徑向加工來保證，線膨脹的預留量則通過軸向定位來確定。軸向預留量太大，風機效率會變低；軸向預留量太小，風機機殼及軸承會發熱損壞。

一般來說軸向間隙不準會產生以下幾種故障：

為了更好的理解軸向定位的作用，以下對錯誤的定位會造成的問題做一個系統的分析：

1）軸承座端面磨損

軸承端面磨損原因主要是2種原因，一種是異物進入轉子與軸承座端面，這種情況發生幾率太小，這里不做分析。二種是軸向間隙不夠造成轉子在線膨脹時與軸承端面接觸磨損。我們知道任何物質的分子都在做無規則的熱運動，分子就有速度，有動能。微觀解釋氣體的壓強就是大量的分子對容器壁的撞擊，而溫度是大量分子的熱運動平均動能的度量。溫度越高，分子的熱運動平均動能就越大，分子的速度就大，我們知道，速度越大，撞擊越猛烈，也就是氣體的壓強越大。當風機產生壓力時，反之氣體會產生溫度。而溫度造成轉子伸長，如果間隙不夠會造成轉子與機殼件摩擦。

軸向間隙太小，造成端蓋與葉輪端面磨損

同時摩擦產生熱量，通過熱傳導會使軸承溫度增加，從而損壞軸承，還會損壞密封環。

2）風機效率降低

軸向間隙太大，會造成風機效率降低。羅茨風機由于是容積式風機，它的風壓和系統有關系，而和其它關系不大。也就是說和出口管道特性有一定關系。而流量和風機轉速關系較大。但是如果軸向間隙調整偏大，會在葉輪端面和軸承座端面形成一個氣體通道。而氣體通道會使被升壓后的空氣通過它又回到風機的吸氣口，使風機不斷的做定量的無用功，使風機風量下降，效率降低。

3）風機振動

當間隙太小時，葉輪端面與軸承座端面摩擦。由于動靜部位之間摩擦，機組會產生強烈的振動。過大的振動極易造成動靜部分摩擦從而造成災難性的后果，摩擦發生在轉軸的密封環處，將會造成轉子的熱彎曲引起振動的進一步增加，形成惡性循環引起轉子的永久性彎曲。而振動與軸的彎曲會造成軸承損壞，齒輪損壞，葉輪損壞，乃至整個羅茨風機報廢。

2 調整技巧

2.1 定位原理

軸向間隙的定位主要是利用軸承的定位來確定軸向間隙。ROBOX羅茨風機的軸承定位方式是固定端—自由端式配置。羅茨風機尾端為固定端，前端為自由端,通過固定端，讓轉子在熱態情況下向自由端自由膨脹。

2.2 計算間隙

計算轉子在熱態情況下的線膨脹量：C=1.2ΔTL/100

C為熱膨脹伸長量（mm）；

ΔT為軸運行時最高溫度與環境溫度之差；L為軸的長度。

當計算出C值時，C值為軸的最大線膨脹量

2.3 間隙調整技巧

羅茨風機軸向間隙調整主要是以計算數據為參考，使用尾端定位軸承來調整整個間隙。

1）測量機殼的兩個端面之間的距離X；

2）測量轉子兩個端面之間的距離Y；

3）X—Y=&，其中&值為總間隙大小，&1+&2=&。如果&值小于C值，則在軸承座與機殼端面之間添加墊子調整；如果&值大于C值，則需要采用機械加工將機殼端面去材料處理。采取的標準是&值大于C值0.20mm。這0.20mm是補償安裝誤差采用的經驗值；

4）圖中：軸承內圈與軸肩接觸，軸承外圈與軸承座外圈定位環之間有間隙S。當外端蓋使用螺栓緊固時，軸承推動整個轉子向前端推動，&2值逐漸增大。所以在間隙S處添加墊片，使&1，&2值達到所要求的間隙。

5）在實際工作中，可以使用兩種方法來確定墊片厚度。一種是測量法，測量法主要使用深度游標卡尺，測量S值，然后S-&2=K。K就為墊片厚度。另一種方法為加試法，加試法采用假軸套，軸套的外徑比定位軸承外圈小1mm,內徑比軸大1mm。厚度為標準軸承厚度。每次在加墊片處試加墊片，然后將軸套按標準緊固，使用塞尺測量&2值，直道&2值達到標準值。

6）&1與&2之間的關系為2:1的關系。就是當&1為0.30mm時，&2值為0.15mm。這樣做的目的是增加轉子自由端膨脹間隙。

3 結論

羅茨風機軸向間隙定位在安裝過程中是羅茨風機檢修工作中的重點。它的安裝好壞關系到設備的穩定運行。而軸向間隙調整不準引起的羅茨風機損壞事件層出不窮。所以掌握羅茨風機軸向間隙調整的技巧至關重要。在轉動機械設備檢修中，一切應該以數據為唯一參照標準，任何以人為經驗判斷的錯誤方法應該摒棄。

[1]風機及系統運行與維修問答[M].機械工業出版社，2005.

[2]ROBOX三葉羅茨風機安裝.意大利ROBOX，2002.

[3]王海波.風機維修手冊[M].化學工業出版社，2010.