罗茨鼓风机中各部间隙的测算及检修

收稿日期:2005 12 21。

作者简介:山 白(1956 ),男,江苏扬州人,高级工程师,工学学士,现从事聚酯设备管理工作。

罗茨鼓风机中各部间隙的测算及检修

山 白

(仪征化纤股份有限公司检维修中心,江苏 仪征 211900)

摘要:对PTA 输送用罗茨鼓风机的转子叶型,径向间隙的计算,轴向间隙的定位,调整和两转子压力角位的啮合间隙的确定进行了讨论。指出各部间隙是检修技术的关键。同时加强了现场的维护和巡检,使得罗茨鼓风机的运行时间大大地延长,保证了PTA 输送的正常进行。关键词:PTA ;罗茨鼓风机;部件间隙

中图分类号:TQ245.12;TQ051.21 文献标识码:B 文章编号:1008 8261(2006)04 0051 03

在聚酯生产中,罗茨鼓风机的作用是将氮气压缩到0.89M Pa 左右,向聚酯生产线输送PTA,是聚

酯生产中的主要设备之一。聚酯生产中心一装置投产20年来一直应用GM B ,16,12型罗茨鼓风机(位号50B01)输送PTA 。聚酯Ⅲ线30%增容改造自1997年10月投产以来,平均在300t/d 的生产负荷下运行,罗茨鼓风机的输送负荷加大,运行时间长,机身温度偏高。通过对罗茨鼓风机结构及其维护检修技术的研究,实现了连续几年风机平稳运行。

1 转子叶型简介

在国外的教材中罗茨鼓风机又被称为旋转活塞压缩机。转子是罗茨鼓风机两大主要工作部件之

一。G M B ,16,12型罗茨鼓风机采用了直叶渐开线-销齿圆弧轮廓的转子。转子的计算直径D =405mm ,它是罗茨鼓风机的重要设计参数,转子的其他结构尺寸都可以据此计算出来[1]

。这种轮廓曲线的转子副能够满足等速逆向旋转的要求。而且,它的排气量大、效率高,是标准化产品。标准的转子叶型的端面图如图1所示。图中AB 线段为渐开线,其他为圆弧。转子的各主要尺寸的符号及其计算公式见参考文献[1]。

罗茨鼓风机左右的结构是对称的。主从动转子的几何尺寸相等。由于靠同步齿轮的传动,2个转子的角速度或转速相等,即 1= 2或n 1=n 2。公式的简化过程和计算结果中,用到了已知的设计参数a =2/3D ,z =2和转子的计算直径D =405mm 。另外该型号转子的长度由长径比公式L /D =1.116求出。图1中b 为密封线宽度,由经验式b =0.0198D 求出。

图1 罗茨鼓风机转子叶型的端面图F ig .1 Roots 'b lo w er rotor l obed end vie w

2 各部间隙是检修技术的关键

罗茨鼓风机的内部间隙太大会使容积效率降低和出口流量减少,出口压力下降、回流太大使机身发

热,从而导致PTA 输送能力降低。但是,罗茨鼓风机2个转子在长时间满负荷的连续运行中,在机壳内做等速逆向的运动,转子与壳体之间必须有一定的间隙。罗茨鼓风机损坏的绝大部分机械故障的原因都是内部的间隙出现了问题。轴向间隙太小了转子要受热膨胀,其两端或者一端会与墙板接触,没有了轴向间隙。这时风机的转子与墙板发生摩擦或者挤压。长期的疲劳发热使铸铁的转子或者墙板产生裂纹,进而使输送室进油或者使电机电流过载而跳闸。径向间隙太小或者根本无间隙会发生转子与机壳的局部摩擦,使机壳局部烧蚀,或者使转子产生裂纹。此外,转子之间的啮合间隙太小会使转子间相互接触而打碎。因此,由于间隙问题引起的风机内部的轴向摩擦,会导致损坏转子和联轴节或者使电机的电流剧增。损坏严重时风机因烧坏而无法修复。因此,内部间隙必须控制在一定合理的范围之内。

第19卷第4期 2006 07 聚酯工业 Polyester Industry

V o.l 19No .4

Ju l y 2006

3 径向间隙的计算

首先要计算G M B,16,12型罗茨鼓风机转子实际尺寸。实际制造中厂方取转子的计算直径D为设备机壳的内径,而把总的径向间隙(t3+t5)控制为0.50mm,故转子的直径取负公差。即需要减去上部间隙t3和下部间隙t5。GM B,16,12型罗茨鼓风机转子的实际直径D0=D-(t5+t3)=405-(0.35+0.15)=404.5mm。转子的实际直径D0= 404.4~404.5mm。

当罗茨鼓风机上部间隙与下部间隙平分,同为0.25mm时,由于通常风机的下方为压出室,上方为吸入室,压力差 p会使转子上浮,从而使得下部间隙大于上部间隙,将会增加内漏。GM B,16,12型罗茨鼓风机在制造过程中,设定了转子的旋转中心与墙板的机壳中心的偏心。在墙板上预先定位了机壳上轴承中心比转子的旋转中心下降了0.20mm(见图2)。从而决定了转子顶部的平均间隙t5为0.35 mm,低部的平均间隙t3为0.15mm,上下间隙差为0.20mm。这样,罗茨鼓风机2个转子各自等速逆向旋转,在沿着机壳的排气过程中,由上而下与机壳的间隙越来越小,即上下的间隙呈月牙形,节流效果越来越明显。很快就建立起压力差 p。此外,为了保证转子在运行过程中不打碎,转子之间不存在任何相对摩擦运动,转子之间存在一条并不接触的啮合线,即存在一定的啮合间隙。转子之间啮合间隙的调整是检修技术的关键所在。径向间隙t3~t6至少需要仔细地调整和测量4对、并作记录。转子之间互相垂直的啮合间隙为0.35~0.40mm,t2~t8要测量4对(见表1和图2)[2]。

表1 罗茨鼓风机各部间隙值

T ab le1 E ach par t c learance of Root s'blower

名称间隙符号间隙值/mm

轴向间隙转子与墙板固定端间隙t10.22~0.30

转子与墙板自由端间隙t20.55~0.65

径向间隙转子与机壳上部间隙t30.30~0.40

转子与机壳中部间隙t40.22~0.26

转子与机壳下部间隙t50.12~0.18

两转子间的垂直间隙t

6

0.35~0.40

啮合间隙两转子左压力角间隙t70.30~0.40

两转子右压力角间隙t80.60~0.

70

图2 转子的旋转中心与墙板的壳体中心偏心0.20mm

F i g.2 E ccen tr i c ity between th e rotor rotary center and

the fra m e si d e shell cen ter

4 轴向间隙的定位和调整

罗茨鼓风机轴向间隙的定位和调整也是检修技术的关键。总的轴向间隙为0.90~0.95mm或t1+ t2 0.95mm(见图3)。装配了推力轴承和同步齿轮的一端为固定端,t1约为0.30mm。联轴节端为自由端,t2一般为0.60mm。罗茨鼓风机在负载运行中,由于热膨胀使得转子向自由端伸长 l,从而使两端的间隙趋于平衡。结构上自由端采用圆柱滚珠轴承,联轴节之间留有4~8mm轴向间隙,有利

于转子向自由端热胀伸长。

图3 罗茨鼓风机轴向间隙示意图

F ig.3 E nd p lay d i agra m of Root s'blo w er

5 两转子压力角位的啮合间隙

两转子压力角位的啮合间隙分左右2种。从同步齿轮端看,左啮合间隙t7为0.30~0.40mm,右啮合间隙t8为0.60~0.70mm。这是因为设计师主要考虑到了同步齿轮的总侧隙t7为0.22~0.25mm。因为罗茨鼓风机在运行中,靠同步齿轮的传动,2下转子是等速逆向旋转。尤其在启动过程中,主动转子总要超前从动转子0.30mm的圆弧线段。俗称主动转子要追打从动转子。同时左右压力角位的啮

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