羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪損壞事故分析及措施

1、羅茨豉風(fēng)機(jī)葉輪損壞事故分析及措施虞明/攀枝花鋼帆有限公司能源動(dòng)力中心分享到|摘要：通過(guò)對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪脆裂損壞、齒輪輪齒變形斷裂損壞和聯(lián)軸器脆裂損壞的事故原因分析，采取了改進(jìn)的措施，可有效預(yù)防此類事故的發(fā)生。關(guān)鍵詞：羅茨鼓風(fēng)機(jī)；齒輪；葉輪；斷裂中圖分類號(hào)：TH44 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：BAnalysis and Measures of Roots Blower Impeller Damage AccidentAbstract: Based on analyzing the accident reason of impeller embrittlement damage, gear teeth defo

2、rmation and fracture damage and coupling embrittle ment damage, the improvement measures are applied for the purpose of pr eventing similar accidents.Key words: roots blower; gear; impeller; fracture 0 引言羅茨鼓風(fēng)機(jī)因其排氣壓力在允許范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)具有流量變動(dòng)小、壓力選擇范圍 寬和強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)而在冶金、化工及環(huán)保行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。我單位安裝有4臺(tái)QT3L64WC型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，流量為 90m3/m

3、in ,升壓80kPa ,功率160kW ,額定轉(zhuǎn) 速1 450r/min ,使用潤(rùn)滑油為 CKC1 50#重負(fù)荷工業(yè)齒輪油，于 2010年12月建 成試運(yùn)行。風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)用于污水處理站曝氣池污水曝氣、高效纖維過(guò)濾器反洗氣源等， 設(shè)計(jì)運(yùn)行3運(yùn)1備。自投運(yùn)以來(lái)風(fēng)機(jī)振動(dòng)大，振動(dòng)值甚至達(dá)到28mm/s,已超過(guò)國(guó)家規(guī)范一倍多1。噪聲達(dá)到115dB 2,現(xiàn)場(chǎng)巡檢、檢修條件非常惡劣。2011年5月，運(yùn)行中的一臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)發(fā)生爆裂事故，風(fēng)機(jī)空氣濾清器損壞、風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器破裂 成多塊碎片、部分聯(lián)軸器螺栓剪切斷。風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器防護(hù)罩脫落損壞，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分 盤不動(dòng)車。對(duì)機(jī)組前后油箱進(jìn)行解體發(fā)現(xiàn)： 同步齒輪損壞，輪齒脫落13個(gè)；

4、齒輪側(cè) 有大量油泥；葉輪破碎成多塊；所有金屬件無(wú)色澤發(fā)藍(lán)痕跡；潤(rùn)滑油箱油位正常， 潤(rùn)滑油色澤暗淡。1原因分析分析認(rèn)為由以下原因造成了設(shè)備的損壞：1）機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，葉輪的同步性能破壞，導(dǎo)致葉輪發(fā)生碰撞是事故發(fā)生 的直接原因。葉輪加工較為粗糙，型線不流暢，間隙不均勻。從解體后的宏觀形貌 看，有多處碰撞痕跡。羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，排氣溫度為100 c110 C,據(jù)此數(shù)據(jù)分析， 機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中存在較大的內(nèi)泄漏現(xiàn)象，影響了葉輪熱膨脹對(duì)嚙合間隙的影響， 當(dāng)軸承和同步齒輪磨損變形后，加之振動(dòng)較大，葉輪與葉輪、葉輪與機(jī)殼發(fā)生碰撞 事故。該型風(fēng)機(jī)使用的是一對(duì)直齒圓柱同步齒輪，同步齒輪既作傳動(dòng)又起葉輪定位 的雙重

5、作用，其精度和磨損狀況直接影響葉輪的嚙合，對(duì)同步齒輪的精度、耐磨性 及表面工藝處理都有較高的要求。從齒輪斷裂的宏觀形貌來(lái)看，在承受最大彎曲應(yīng) 力的齒根部斷裂，輪齒塑形變形、磨損嚴(yán)重。輪齒材質(zhì)分析結(jié)果表明：輪齒的材質(zhì)為普通碳素鋼，材質(zhì)選擇不當(dāng)，輪齒熱處理后的硬度未達(dá)到齒輪通用規(guī)范的硬度要求3,經(jīng)一段時(shí)間的運(yùn)行，磨損變形加劇后，傳動(dòng)精度降低，傳動(dòng)間隙發(fā)生了變化，較 小的角位移引起葉輪較大的線位移，葉輪發(fā)生摩擦、碰撞，葉輪脆裂損壞，在強(qiáng)大 的沖擊力作用下，加之齒輪的缺陷，造成了齒輪大面積的輪齒斷裂。如圖 1輪齒斷 裂變形圖和圖2風(fēng)機(jī)葉輪脆裂圖。材質(zhì)分析見(jiàn)表 1。圖1輪齒斷裂變形圖圖2風(fēng)機(jī)葉輪脆裂圖表

6、1材質(zhì)分析材質(zhì)分析/ %成分CSiMnPS輪齒0.2180.3070.9630.0140.011風(fēng)機(jī)葉片3.112.30.8580.0560.083硬度檢測(cè)輪齒HRC29.5風(fēng)機(jī)葉片 HRB68.5金相檢測(cè)輪齒馬氏體+鐵素體+少量貝氏體風(fēng)機(jī)葉片珠光體+石墨+少量鐵素體2）聯(lián)軸器制造質(zhì)量低劣、加工粗糙是聯(lián)軸器碎裂的根本原因?，F(xiàn)場(chǎng)察看，聯(lián) 軸器內(nèi)有大量氣孔、夾渣，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不均勻，鍵與鍵槽、聯(lián)軸器與軸未可靠聯(lián) 接4,在葉輪損壞卡死的情況下，在慣性力、強(qiáng)大沖擊載荷作用下聯(lián)軸器脆性破裂 飛出。如圖3聯(lián)軸器軸頸圖、圖4聯(lián)軸器斷裂圖圖3聯(lián)軸器軸頸圖圖4聯(lián)軸器斷裂圖3）傳動(dòng)軸氣封、油封不可靠，失效，加劇了

7、軸承、齒輪的磨損。工作腔內(nèi)的 高壓氣體從端面泄漏后，沿軸向進(jìn)入軸承和齒輪箱，使齒輪箱、軸承內(nèi)氣體壓力處 于吸排氣壓力之間，箱內(nèi)飛濺產(chǎn)生的潤(rùn)滑油霧和空氣產(chǎn)生了循環(huán)?，F(xiàn)場(chǎng)察看，潤(rùn)滑 油污染嚴(yán)重，同步齒輪側(cè)有大量油泥，油色澤發(fā)暗。傳動(dòng)軸氣封、油封經(jīng)一段時(shí)間 的運(yùn)行，密封效果變差，經(jīng)過(guò)濾后還含有粉塵的空氣進(jìn)入軸承、齒輪側(cè)，造成了油 液的污染，加劇了軸承、齒輪的磨損。同時(shí)解體發(fā)現(xiàn)，潤(rùn)滑油進(jìn)入了氣腔，排氣腔 的粉塵中含有油分。如圖5潤(rùn)滑油色澤圖。圖5 潤(rùn)滑油色澤圖（左為新油、右為受污染油）2措施及結(jié)論鑒于羅茨風(fēng)機(jī)發(fā)生了嚴(yán)重的設(shè)備事故，我單位全面更換了四臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)。選購(gòu)了轉(zhuǎn)速為730r/min ,其他參數(shù)

8、與以前一樣的風(fēng)機(jī)設(shè)備。運(yùn)行振動(dòng)值為5mm/s、噪聲為80dB,現(xiàn)場(chǎng)巡檢、檢修條件大大改善，設(shè)備安全可靠運(yùn)行，取得良好效果，為 今后羅茨鼓風(fēng)機(jī)的選型改造提供了參考。1）高度重視羅茨風(fēng)機(jī)齒輪的材質(zhì)和熱處理工藝，必須滿足齒輪通用規(guī)范的要求。羅茨風(fēng)機(jī)的齒輪既作傳動(dòng)又起葉輪定位的雙重作用，對(duì)同步齒輪的精度、耐磨性及表面處理工藝都有較高的要求。2）高度重視羅茨風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油管理5。羅茨風(fēng)機(jī)齒輪、油與氣側(cè)密封的好壞可以通過(guò)潤(rùn)滑油的質(zhì)量反映出來(lái)，潤(rùn)滑油質(zhì)量變差，則加劇齒輪和軸承的磨損，油會(huì) 進(jìn)入氣側(cè)，影響空氣質(zhì)量。要定期檢查潤(rùn)滑油的色澤、雜質(zhì)、粘度及酸值的變化情 況，發(fā)現(xiàn)異常需立即檢修鼓風(fēng)機(jī)。3）在滿足工藝要求的情況下，盡可能選購(gòu)低轉(zhuǎn)速的羅茨風(fēng)機(jī)，因?yàn)槠湔駝?dòng)和噪聲小，運(yùn)行周期長(zhǎng)，更能滿足環(huán)保站所的安全可靠運(yùn)行的要求。參考文獻(xiàn)JB/T 8941-1999 一般用途羅茨風(fēng)機(jī)S.北京：國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，1999.GB/T 2888-2008風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲測(cè)量方法S.北京：國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督