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      聚酯裝置羅茨鼓風機故障分析及維修

      聚酯裝置羅茨鼓風機故障分析及維修

      錦工客戶某公司聚酯(PET)裝置引進德國吉瑪公司技術,采用五釜流程,以精對苯二甲酸(PTA)與乙二醇(EG)為原料,直接酯化連續生產PET熔體,設計生產能力為20萬噸/年;裝置共設兩條線,分為14、15區,單線設計生產能力為300噸/天,2000年開車投產;14區熔體全部用于生產切粒,15區熔體用于生產短纖維和切粒。經過工藝優化和技術改造,裝置實現了利用工藝廢氣的熱量冬季取暖夏季制冷凍水,最大限度的提高了裝置的效益,降低了能耗。


      羅茨鼓風機用于輸送聚酯各反應釜真空系統的低沸點不凝氣體(工藝尾氣,含醚類、醛類、水蒸氣,有較強的異味及一定的腐蝕性)至熱媒加熱爐進行燒卻,避免工藝尾氣放空污染環境。因此,羅茨風機的穩定運行不僅影響聚酯裝置生產反應系統的穩定,更影響是否對大氣環境造成危害。
      羅茨風機作為裝置尾氣處理系統的重要設備,是國外進口設備,一用一備配置,可實現DCS變頻調速,設定入口負壓控制。該風機設計最高使用溫度為90℃,設計額定流量為164M3/H,但由于工藝調節的原因,在夏季時常發生超溫的現象,最高運行溫度在100℃左右。該風機屬于典型的小流量高溫度羅茨風機,國內鮮有類似的經濟適用的產品進行整機國產取代。自裝置開車以來,兩臺羅茨風機在運行過程中出現過備臺無法啟動、潤滑不良、轉子及側板腐蝕磨損等典型故障,通過分析故障原因,總結維護維修經驗,采取有效措施排除故障,保障了設備的穩定運行。

      工作原理

      如圖1、圖2所示,在風機殼體內,有兩個“8”字形的轉子相互垂直的安裝在一對平行軸上,由傳動比為1的一對齒輪帶動彼此反向的同步旋轉運動。在轉子、機殼、側板保持較小的間隙(0.10mm~0.15mm),可以實現較高速度運行。轉子運行過程中,進氣口形成了負壓,工藝尾氣進入進氣腔,被兩個轉子所形成密封腔持續不斷地帶到排氣腔,氣體就源源不斷地從進氣口輸送到出氣口。

      典型故障分析及處理
      備臺故障無法啟動
      故障現象
      根據公司設備管理制度要求,機泵備臺必須處于完好備用狀態,隨時具備投用條件。在備臺正常備用狀態下,出現過泵體無法啟動導致電機過載報警的情況,檢查發現風機腔體內有工藝介質物料等異物發生粘連卡澀,并且有銹蝕痕跡,無法正常運行。
      原因分析
      聚酯工藝尾氣的組成比較復雜,潔凈度不高,有一定的腐蝕性,而風機內部各部件間隙較小,在潮濕的環境中易發生腐蝕,再加上備臺備用期間沒有進行有效的盤車作業,長時間靜置設備腐蝕造成轉子粘連卡澀,導致電機過載無法啟動。
      處理措施
      ⑴定期檢查入口濾網是否完好,避免過濾器損壞后產生的金屬異物損壞風機,同時避免工藝尾氣內聚集的異物進入風機泵體;⑵備用期間定期盤車;⑶根據現場使用情況縮短備臺切換周期,要求工藝班組操作人員每周甚至更短周期對設備進行備臺切換實現交替運行,避免設備長期靜置導致腐蝕。
      潤滑失效導致設備異常
      故障現象
      羅茨風機軸承磨損損壞、潤滑油變質、進水等現象,導致潤滑油油溫過高,設備異音甚至造成轉子及泵體磨損損壞的情況。
      原因分析
      造成潤滑失效的主要原因有:⑴加油過多、散熱不好;⑵通風不好,環境溫度高;⑶介質氣量大、溫度高;⑷尾氣凝液進入油箱,造成潤滑油乳化變質失效,導致軸承及同步齒輪損壞。
      處理措施
      保運人員日常巡檢中重點關注潤滑油的質量及油位,縮短潤滑油加換油周期,及時對油箱進行清理,在夏季高溫季節更換粘度稍高的潤滑油;夏季加強通風,降低環境溫度;做好工藝調節,避免設備超溫超負荷運行;通過排凝管線改造實現疏水器自動排水,并將排出的廢水引入裝置廢水儲罐,既減輕操作工的工作負擔又避免了排水不及時造成設備損壞,同時避免了環境的污染。
      性能不良
      故障現象運行過程中設備本身無明顯異常,但出現變頻電機轉速逐步提高才能滿足工藝要求,以至于電機滿負荷運行仍然滿足不了工藝要求的情況。
      原因分析
      造成羅茨風機性能不良的主要原因有以下三個原因:⑴轉子本體腐蝕導致轉子尺寸變小,配合間隙變大;⑵羅茨風機側板腐蝕磨損;⑶活塞環損壞密封失效導致性能不良。
      處理措施
      針對轉子本身腐蝕損壞,可以進行更換進口轉子進行更換,但進口轉子備件價格較高,且供貨周期較長,考慮到設備維修的經濟性,我們主要采取了如下兩種措施來解解決問題:一是升級轉子材質,利用不銹鋼材料對轉子進行國產化取代,達到延長設備使用周期降低備件費用的目的;二是委托專業廠家對腐蝕下機的轉子進行修舊利廢維修,主要利用激光熔覆不銹鋼材料的方法修復轉子的密封線,滿足轉子尺寸要求,上機使用后效果良好,完全滿足使用要求。
      針對羅茨風機側板腐蝕磨損的問題,首先考慮購買進口側
      板但費用太高,基本可以不考慮,國產取代側板也存在一定的技術和費用難度,所以目前最可行的方法還是對側板進行維修。如果初期腐蝕磨損不嚴重,可以要求維修部門使用平面磨床整體去除該損壞層,重新裝配調整即可;但如果經過幾次磨床維修后,風機側板本體厚度損失太大的話會影響整體的強度,導致風機尺寸變動較大,影響其他零部件的裝配,此時,如果風機側板腐蝕磨損,需要對磨損部位進行修復填充后進行精磨。由于風機側板是鑄鐵材質,無法使用激光熔覆的方法進行缺陷修復,經過研究,最終利用金屬修復劑對磨損部位進行修復后再精磨側板,達到了修復的目的。
      針對活塞環損壞密封性能不良的問題,主要采取更換密封
      圈及活塞環,并對活塞套密封面進行檢查修復,確保表面光滑平整。

      日常維修維護注意事項
      羅茨風機能否安全穩定長周期經濟運行,除了工藝工況穩定外,主要還取決于能否正確地行之有效的維護維修和保養:
      ⑴保運人員在日常的巡檢過程中仔細檢查風機運行情況,發現隱患應立即停機檢修消缺,避免事故擴大。⑵維修后視情況更換聯軸器彈性塊,按規范進行找正。⑶拆卸維修設備時應對設備內各配合尺寸進行測量,做好記錄,并將零部件清理干凈,安裝時利用千分表及塞尺測量好配合間隙;安裝軸承時必須進行熱裝,避免敲砸野蠻裝配。⑷依據設備潤滑管理制度及時進行加換油等潤滑管理工作,夏季高溫季節可更換稍高粘度的潤滑油并增加換油頻次。⑸關注電機的運行情況,發現變頻電機載荷變大或轉速變化后應及時查明原因,電機出現異常需立即進行檢修,避免過熱過載導致電機損壞。在風機檢修期間可對電機進行預知更換軸承等預知性維修,提高電機的運行可靠性。關注變頻器運轉情況,確保MCC室環境溫度保持在18~24℃。
      錦工通過聚酯裝置羅茨風機在日常運行過程中出現的典型故障,分析故障原因,總結維護維修經驗,采取有效措施排除故障,保障設備的穩定運行,并在轉子國產化取代及轉子修舊利廢維修上積累了一定的經驗,創造了一定的經濟和社會效益。


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