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聚酯装置罗茨鼓风机故障分析及维修

聚酯装置罗茨鼓风机故障分析及维修

锦工客户某公司聚酯(PET)装置引进德国吉玛公司技术,采用五釜流程,以精对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)为原料,直接酯化连续生产PET熔体,设计生产能力为20万吨/年;装置共设两条线,分为14、15区,单线设计生产能力为300吨/天,2000年开车投产;14区熔体全部用于生产切粒,15区熔体用于生产短纤维和切粒。经过工艺优化和技术改造,装置实现了利用工艺废气的热量冬季取暖夏季制冷冻水,最大限度的提高了装置的效益,降低了能耗。


罗茨鼓风机用于输送聚酯各反应釜真空系统的低沸点不凝气体(工艺尾气,含醚类、醛类、水蒸气,有较强的异味及一定的腐蚀性)至热媒加热炉进行烧却,避免工艺尾气放空污染环境。因此,罗茨风机的稳定运行不仅影响聚酯装置生产反应系统的稳定,更影响是否对大气环境造成危害。
罗茨风机作为装置尾气处理系统的重要设备,是国外进口设备,一用一备配置,可实现DCS变频调速,设定入口负压控制。该风机设计最高使用温度为90℃,设计额定流量为164M3/H,但由于工艺调节的原因,在夏季时常发生超温的现象,最高运行温度在100℃左右。该风机属于典型的小流量高温度罗茨风机,国内鲜有类似的经济适用的产品进行整机国产取代。自装置开车以来,两台罗茨风机在运行过程中出现过备台无法启动、润滑不良、转子及侧板腐蚀磨损等典型故障,通过分析故障原因,总结维护维修经验,采取有效措施排除故障,保障了设备的稳定运行。

工作原理

如图1、图2所示,在风机壳体内,有两个“8”字形的转子相互垂直的安装在一对平行轴上,由传动比为1的一对齿轮带动彼此反向的同步旋转运动。在转子、机壳、侧板保持较小的间隙(0.10mm~0.15mm),可以实现较高速度运行。转子运行过程中,进气口形成了负压,工艺尾气进入进气腔,被两个转子所形成密封腔持续不断地带到排气腔,气体就源源不断地从进气口输送到出气口。

典型故障分析及处理
备台故障无法启动
故障现象
根据公司设备管理制度要求,机泵备台必须处于完好备用状态,随时具备投用条件。在备台正常备用状态下,出现过泵体无法启动导致电机过载报警的情况,检查发现风机腔体内有工艺介质物料等异物发生粘连卡涩,并且有锈蚀痕迹,无法正常运行。
原因分析
聚酯工艺尾气的组成比较复杂,洁净度不高,有一定的腐蚀性,而风机内部各部件间隙较小,在潮湿的环境中易发生腐蚀,再加上备台备用期间没有进行有效的盘车作业,长时间静置设备腐蚀造成转子粘连卡涩,导致电机过载无法启动。
处理措施
⑴定期检查入口滤网是否完好,避免过滤器损坏后产生的金属异物损坏风机,同时避免工艺尾气内聚集的异物进入风机泵体;⑵备用期间定期盘车;⑶根据现场使用情况缩短备台切换周期,要求工艺班组操作人员每周甚至更短周期对设备进行备台切换实现交替运行,避免设备长期静置导致腐蚀。
润滑失效导致设备异常
故障现象
罗茨风机轴承磨损损坏、润滑油变质、进水等现象,导致润滑油油温过高,设备异音甚至造成转子及泵体磨损损坏的情况。
原因分析
造成润滑失效的主要原因有:⑴加油过多、散热不好;⑵通风不好,环境温度高;⑶介质气量大、温度高;⑷尾气凝液进入油箱,造成润滑油乳化变质失效,导致轴承及同步齿轮损坏。
处理措施
保运人员日常巡检中重点关注润滑油的质量及油位,缩短润滑油加换油周期,及时对油箱进行清理,在夏季高温季节更换粘度稍高的润滑油;夏季加强通风,降低环境温度;做好工艺调节,避免设备超温超负荷运行;通过排凝管线改造实现疏水器自动排水,并将排出的废水引入装置废水储罐,既减轻操作工的工作负担又避免了排水不及时造成设备损坏,同时避免了环境的污染。
性能不良
故障现象运行过程中设备本身无明显异常,但出现变频电机转速逐步提高才能满足工艺要求,以至于电机满负荷运行仍然满足不了工艺要求的情况。
原因分析
造成罗茨风机性能不良的主要原因有以下三个原因:⑴转子本体腐蚀导致转子尺寸变小,配合间隙变大;⑵罗茨风机侧板腐蚀磨损;⑶活塞环损坏密封失效导致性能不良。
处理措施
针对转子本身腐蚀损坏,可以进行更换进口转子进行更换,但进口转子备件价格较高,且供货周期较长,考虑到设备维修的经济性,我们主要采取了如下两种措施来解解决问题:一是升级转子材质,利用不锈钢材料对转子进行国产化取代,达到延长设备使用周期降低备件费用的目的;二是委托专业厂家对腐蚀下机的转子进行修旧利废维修,主要利用激光熔覆不锈钢材料的方法修复转子的密封线,满足转子尺寸要求,上机使用后效果良好,完全满足使用要求。
针对罗茨风机侧板腐蚀磨损的问题,首先考虑购买进口侧
板但费用太高,基本可以不考虑,国产取代侧板也存在一定的技术和费用难度,所以目前最可行的方法还是对侧板进行维修。如果初期腐蚀磨损不严重,可以要求维修部门使用平面磨床整体去除该损坏层,重新装配调整即可;但如果经过几次磨床维修后,风机侧板本体厚度损失太大的话会影响整体的强度,导致风机尺寸变动较大,影响其他零部件的装配,此时,如果风机侧板腐蚀磨损,需要对磨损部位进行修复填充后进行精磨。由于风机侧板是铸铁材质,无法使用激光熔覆的方法进行缺陷修复,经过研究,最终利用金属修复剂对磨损部位进行修复后再精磨侧板,达到了修复的目的。
针对活塞环损坏密封性能不良的问题,主要采取更换密封
圈及活塞环,并对活塞套密封面进行检查修复,确保表面光滑平整。

日常维修维护注意事项
罗茨风机能否安全稳定长周期经济运行,除了工艺工况稳定外,主要还取决于能否正确地行之有效的维护维修和保养:
⑴保运人员在日常的巡检过程中仔细检查风机运行情况,发现隐患应立即停机检修消缺,避免事故扩大。⑵维修后视情况更换联轴器弹性块,按规范进行找正。⑶拆卸维修设备时应对设备内各配合尺寸进行测量,做好记录,并将零部件清理干净,安装时利用千分表及塞尺测量好配合间隙;安装轴承时必须进行热装,避免敲砸野蛮装配。⑷依据设备润滑管理制度及时进行加换油等润滑管理工作,夏季高温季节可更换稍高粘度的润滑油并增加换油频次。⑸关注电机的运行情况,发现变频电机载荷变大或转速变化后应及时查明原因,电机出现异常需立即进行检修,避免过热过载导致电机损坏。在风机检修期间可对电机进行预知更换轴承等预知性维修,提高电机的运行可靠性。关注变频器运转情况,确保MCC室环境温度保持在18~24℃。
锦工通过聚酯装置罗茨风机在日常运行过程中出现的典型故障,分析故障原因,总结维护维修经验,采取有效措施排除故障,保障设备的稳定运行,并在转子国产化取代及转子修旧利废维修上积累了一定的经验,创造了一定的经济和社会效益。


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