羅茨風機常見故障及處理方法

阿力木·買買提，郝以彬,王東升,劉 豐

（中國石油獨山子石化公司設備檢修公司，新疆獨山子 833699）

0 引言

某化工裝置輸送粉料和粒料的主要設備為羅茨風機，該風機為章丘鼓風機有限公司生產，轉速980 r/min,出口壓力34 kPa，電機功率110 kW。羅茨風機在一段時間多次發生故障，檢修次數明顯增加，嚴重影響裝置的平穩運行。

1 工作原理

羅茨風機是一種容積型回轉式氣體動力機械，有2 個腰形漸開線轉子，通過主、從動軸齒輪使兩轉子作等速反向旋轉，完成吸氣排氣過程。如圖1 所示，當左側轉子順時轉動時，右側轉子作逆時針轉動，氣體從進口吸入，隨著旋轉時所形成的工作室移動，最后從上面的出口排出。兩轉子相互之間、兩轉子與機殼及側蓋板之間，既要保證相互不發生碰撞，又要保證不因間隙過大影響效率。兩轉子運轉中始終保持微小間隙，使排出的氣體盡量不返回進氣室。其特點為輸出的風量與回轉數成正比，當風機出口壓力變化時，輸送的風量并沒有顯著變化。羅茨風機本身不能壓縮氣體，壓力的升高依賴排氣口工作系統的背壓。

2 故障現象

經過多次檢修及總結，造成機組故障的原因包括斷軸、軸承損壞、機組振動大、轉子卡死、軸封泄漏等，而造成檢修頻次增加的主要故障是轉子卡澀與摩擦。

3 原因分析

轉子與殼體或轉子間摩擦是羅茨風機常見故障，若在運行中出現此故障，將會伴隨著嚴重的振動與噪聲。羅茨風機經過長時間停機后，經常出現轉子卡澀，盤不動車的現象。故障的主要原因歸納為6 類。

圖1 風機工作原理

3.1 工藝原因

由于工藝介質中含有大量粉塵和水蒸汽，當介質經過風機時會有粉塵吸附在殼體與轉子表面，使殼體與轉子間的間隙減小。吸附的粉塵受到擠壓時會變硬甚至塑化，致使轉子摩擦甚至卡死，特別是停機后再次開機，經常盤不動車。

3.2 轉子分、合葉間隙不合適

轉子的分葉、合葉間隙不合適，運行中分葉、合葉間隙發生變化。兩轉子在低速旋轉時會發生碰撞，造成轉子間摩擦甚至卡澀。如果運行中出現此故障，會使兩轉子間或轉子與殼體發生碰撞，發出強力的撞擊聲；振動變大，甚至能引起基礎振動；同時摩擦部位溫度迅速升高，甚至出現機殼發熱燒紅現象。

3.3 軸承損壞

風機運行工況差、油封損壞、裝配間隙超標等都會導致軸承損壞，而軸承損壞會造成溫度升高，軸承座溫度也會增加，嚴重時會使軸承座變形。特別是軸承內外圈抱死時，軸承座與側蓋板受到較大的額外力，溫度也會很高，軸承座與側蓋板受熱不均，嚴重時造成側蓋板變形，出現裂紋。

軸徑磨損，使軸與軸承內圈間隙過大，軸承座磨損使軸承座與軸承外圈間隙過大，都會造成轉子卡澀或摩擦。特別是皮帶連接的風機，主動軸由于受皮帶拉力的作用，致使軸承座單向受力較大，容易出現皮帶側主動軸的軸承座單邊磨損。

3.4 齒輪磨損

齒輪磨損，齒輪側間隙增大，將造成兩轉子位置發生變化，使主動轉子與從動轉子之間合葉間隙變小、分葉間隙增大，引起兩轉子互相碰撞、摩擦。

3.5 轉子或殼體變形

如果轉子或者殼體變形，會使轉子外徑與機殼的間隙過小，造成轉子摩擦和卡澀。

3.6 轉子端面與側蓋板間隙小

如果轉子與側蓋板間隙過小，有雜物擠進轉子與側蓋板間；或軸向定位軸承磨損后，轉子的軸向竄量變大，都造成轉子與側蓋板發生摩擦，引起轉子卡澀。

4 處理措施

4.1 控制工藝程序

盡量少停車，停車后定期盤車，可以提前發現故障，避免開車時影響生產。定期檢查入口過濾器，清洗過濾網；定期打開放空閥，放出水蒸氣凝結水。

4.2 調節分合葉間隙

用塞尺檢查轉子分、合葉間隙值，使其在標準范圍內。檢查調節間隙的背帽與螺栓，保證其完好性。要求：分葉間隙占總間隙的1/3，但不小于0.15 mm；合葉間隙占總間隙的2/3，且要大于齒輪側隙1.5 倍。轉子分、合葉間隙見圖2。合葉為主動轉子的嚙合面向被動轉子有靠近的趨勢；分葉為主動轉子的嚙合面向被動轉子有遠離的趨勢。若轉子分、合葉間隙不合適，可調整齒套與輪轂或齒輪與軸的周向相對角度。

圖2 分葉、合葉位置

轉子分葉、合葉的調整是羅茨風機檢修的關鍵部分，直接決定著檢修質量的好壞。不同類型的羅茨風機，有不同的調節形式。軸與齒輪為錐型無鍵連接時，一般通過調節軸與齒輪周向相對位置調節分合葉間隙；軸與齒輪為鍵連接時，一般通過調節從動齒輪與輪轂的相對位置調節。風機正常運轉過程中，隨著齒輪磨損，間隙都會地發生變化，其中合葉間隙趨向減小，分葉間隙趨向增大。在調整兩葉輪的工作間隙時，應預先將合葉間隙適當調大，一般合葉間隙是分葉間隙的2 倍。

葉輪間隙調整時，首先將葉片轉到與水平方向呈45°的位置，此時兩葉輪的間隙即為分葉或合葉間隙。現場調節時，一般用同樣厚度的塞尺固定在兩轉子間，并將兩轉子固定，再裝入主動齒輪，并將從動齒輪的標記對準主動齒的標記壓入軸上，依次裝上齒輪擋圈，止動墊圈和緊固螺帽。調整好后再用塞尺測量分葉間隙與合葉間隙的實際大小，如不合適重新調整，直到符合標準。

4.3 更換軸承

檢查側蓋板是否變形有裂紋。變形不嚴重，可打磨高點；變形嚴重則更換側蓋板；如有裂紋，可進行補焊。

檢查軸承座與軸徑是否磨損。如果軸磨損，一般進行補焊后再車圓；如果軸承座磨損，單獨的軸承座一般更換新件，不進行修理；軸承座與側蓋板為一體時，則補焊軸承座，使其配合間隙達到技術要求。軸與軸承配合為H7/k6，軸承座與軸承外圈配合為H7/h6。

4.4 檢查齒側間隙，更換齒輪

用紅丹粉檢查齒輪嚙合部位的接觸面積。檢查齒側間隙的方法有打表法、塞尺法、壓鉛絲法。標準要求：側隙0.10～0.18 mm 、嚙合部位在齒面中部，齒表接觸面積沿齒高方向不小于50%，沿齒寬方向不小于70%。若檢測結果不符合要求，需更換齒輪。齒輪側隙檢查見圖3。

4.5 用塞尺測量轉子與殼體的間隙

轉子與殼體間隙的標準范圍為0.3～0.6 mm。現場檢修時一般測量6 點間隙，每個轉子的上下與水平方向，見圖4。變形較小可以進行打磨處理；變形較大或轉子與殼體出現裂紋，應及時報廢。

4.6 清理轉子端面與側蓋板

圖3 齒輪嚙合

用塞尺法檢測轉子端面與機殼的軸向間隙，軸向間隙見圖5。定位端（齒輪側）間隙d＝0.1～0.2 mm，非定位端（皮帶輪側）的間隙c＝0.3～0.5 mm，總間隙的標準0.4～0.7 mm。不同類型的羅茨風機在不同工況下端隙不同，現場檢修時按各自檢修標準調整。若單側間隙不合適，可通過加、減軸承調整墊片調整；若總間隙不合適，可通過加、減側蓋板結合面的調整墊片調整，但墊片厚度一般不超過1 mm。用推軸法測量轉子的軸向竄量，竄量標準0.05～0.10 mm，若超過標準最大值的1.5 倍，則更換軸承。

圖4 轉子與殼體間隙

圖5 風機結構

5 結語

通過對羅茨風機檢修總結分析得出，設備故障是由多個復雜原因綜合形成的。檢修人員應對每臺大修設備逐一排查每個原因，嚴格按照檢維修規程對每個檢修數據進行確認，判斷是否符合檢修標準，避免重復檢修，保證設備安全、穩定、長周期運行。