周口市通用鼓風(fēng)機(jī)有限公司
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氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)282
發(fā)表時(shí)間：2020-06-29 00:00 氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 盧哲輝/長(zhǎng)沙鼓風(fēng)機(jī)廠有限責(zé)任公司
摘要：對(duì)氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)在變壓吸附制氧行業(yè)的應(yīng)用作了詳細(xì)的介紹，并對(duì)氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了充分的說明。 關(guān)鍵詞：羅茨鼓風(fēng)機(jī) 變壓吸附 氧壓機(jī) 設(shè)計(jì) 中圖分類號(hào)：TH444 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1006-8155（2005）05-0013-03 Abstract: The application of oxygen Roots blower on PSA oxygen-making industry is introduced in details, and design point of oxygen Roots blower is fully described. Key words: Roots blower PSA Oxygen compressor Design
1 引言 變壓吸附（簡(jiǎn)稱PSA）制氧較傳統(tǒng)的深冷制氧在許多方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此在氧氣純度要求不太高的場(chǎng)合，使用日益廣泛，具有裝置逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)，其裝置示意圖見圖1。鼓風(fēng)機(jī)先將原料空氣送入塔內(nèi)，塔中分子篩吸附空氣中的氮?dú)狻⒍趸技八莸龋谒?nèi)獲得一定純度的氧氣，吸附劑飽和后切換空氣進(jìn)入塔B，同時(shí)利用真空泵抽氣，使塔A的壓力下降，將氮?dú)獾葟姆肿雍Y中脫離出來，這樣循環(huán)，則可獲得氧氣，氧氣再經(jīng)過壓縮機(jī)的加壓進(jìn)入兩個(gè)緩沖罐，由緩沖罐向用氧單位供氣。變壓吸附裝置中的關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備，原料空氣的正壓輸送一般采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)，真空解吸過程中廢氣的抽除，通常也采用羅茨真空泵。關(guān)于向用戶加壓供氣的壓縮機(jī)，以前一般采用螺桿或活塞式壓縮機(jī)，但這兩種機(jī)器的壓力比較高，適合高壓氣體的輸送，但隨著工藝水平的不斷改進(jìn)，對(duì)于低壓小流量產(chǎn)品的氣體輸送也開始轉(zhuǎn)向使用羅茨鼓風(fēng)機(jī)，簡(jiǎn)稱氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)，本文針對(duì)氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)的市場(chǎng)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵及使用運(yùn)行作簡(jiǎn)單的說明，進(jìn)一步推進(jìn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)在制氧行業(yè)的應(yīng)用。
目前，作為50000 t/a的銅廠所需氧氣量為50～75m3/min，壓力29.4～39.2kPa，它與空氣混合后送入冶金爐助燃，從性能來說剛好落在羅茨風(fēng)機(jī)的型譜范圍內(nèi)，但因輸送的介質(zhì)為氧氣，它是一種對(duì)溫度、油料、火花特別敏感的助燃、易爆性氣體，因此很多廠家一直以來也十分謹(jǐn)慎，使得國(guó)內(nèi)羅茨鼓風(fēng)機(jī)在這一領(lǐng)域的運(yùn)用受到限制，氧壓機(jī)多采用國(guó)外進(jìn)口配套產(chǎn)品。 最近，在北大先鋒及四川天一科技等制氧行業(yè)廠家的要求與配合下，我公司首制的第一批共4臺(tái)氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)已完工下線，并成功實(shí)現(xiàn)了與PSA裝置的順利對(duì)接。
羅次鼓風(fēng)機(jī)作為輸送氧氣這種特殊介質(zhì)的機(jī)械，保證它的安全性、可靠性則是首要任務(wù)，因此從忌溫、忌油、忌火花及忌振等方面入手，在以下幾個(gè)方面對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)作了特殊處理。 3.1 密封結(jié)構(gòu) 首先要保證氧氣能夠密封在機(jī)殼與墻板所形成的密封腔內(nèi)，不會(huì)由于軸封泄漏到兩端的油箱內(nèi)與油接觸，致使在達(dá)到一定的溫度、濃度時(shí)發(fā)生爆炸而釀成事故。為達(dá)此目的，選用了合肥通用機(jī)械研究所的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)（見圖2），該結(jié)構(gòu)為非平衡式雙端面機(jī)械密封，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配方便、密封可靠等特點(diǎn)，端面配以襯套上的兩組“O”型圈1和2，可以從徑向、軸向兩個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)氣體的可靠密封，以保證氣體不外漏，端面配以“O”型圈3和4，可以保證機(jī)械密封的密封冷卻液不向內(nèi)、外泄漏。 考慮到萬一有少量氧氣泄露的特殊情況下，會(huì)在墻板間形成的氧氣聚積，將風(fēng)機(jī)墻板改為開式結(jié)構(gòu)，確保漏出的氧氣不產(chǎn)生聚積，能在低濃度下立即向外擴(kuò)散，從而可減少事故發(fā)生。
3.2 潤(rùn)滑油（脂）與封液 普通的油（脂）在有氧氣的條件下，極易燃燒而產(chǎn)生氣體膨脹爆炸，同時(shí)，由于油脂的氧化變質(zhì)，還會(huì)使其失去潤(rùn)滑功能，因此對(duì)于任何有可能與氧氣接觸的油和脂均必須采取特殊處理，選用抗氧化性，阻燃性、潤(rùn)滑性及穩(wěn)定性俱佳的特種合成油，一般有合成硅基壓縮機(jī)油、氟基硅油兩種，它們均具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，不易形成殘?zhí)己湍z質(zhì)，可防止由于氣體的稀釋導(dǎo)致的油品粘度下降而引起潤(rùn)滑不良，以適合氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)的需要。
如果同時(shí)采用潤(rùn)滑油作為封液，那么勢(shì)必會(huì)采用循環(huán)使用的方式，從而導(dǎo)致油池溫度升高，增加了安全隱患，而且一旦密封失效，產(chǎn)生內(nèi)漏，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)介質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染，因此經(jīng)過與廠家協(xié)商，決定用軟水作為封液（系統(tǒng)壓力低時(shí)可用自來水，系統(tǒng)壓力高時(shí)可采用加壓泵加壓），對(duì)機(jī)封密封端面進(jìn)行冷卻與潤(rùn)滑，充分消除了用油作為封液可能存在的隱患。 3.3 冷卻 為進(jìn)一步降低油箱內(nèi)潤(rùn)滑油的油溫，保證風(fēng)機(jī)軸承與齒輪的可靠運(yùn)行，減少由于機(jī)械故障產(chǎn)生的擦機(jī)殼、擦墻板，以避免引起火花，對(duì)主、副油箱均采用了水冷結(jié)構(gòu)。， 3.4 油污 機(jī)械設(shè)備的所有零部件（包括標(biāo)準(zhǔn)件、外購件），無論是在加工過程中，還是在防銹保存過程中均有油污的粘染，通常裝配前的清洗均不能滿足深度除油的要求，根據(jù)HG20202-2000《脫脂工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求，按以下工藝過程對(duì)所有零部件（部件散體）進(jìn)行脫脂：（1）用香蕉水全面清洗兩遍，后用四氯化碳浸泡（小件）或局部逐漸淋洗抹擦（大件）至材料本色，直至抹布無銹跡、油污為止；（2）油除干凈后，立即用無油的干熱空氣（50～60℃）對(duì)各表面進(jìn)行吹除，以達(dá)到深度除油和防銹的作用；（3）管道系統(tǒng)由用戶按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行除油處理。
3.5 主機(jī)零部件的精度 為避免風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)危險(xiǎn)，除了零部件加工精度外，機(jī)械密封的密封性能也對(duì)零部件的精度，特別是幾何精度、形位公差特別敏感，稍有不慎就會(huì)密封失效，因此裝配前必須按照?qǐng)D紙對(duì)主機(jī)的各零部件進(jìn)行細(xì)致的檢驗(yàn)，采用選優(yōu)的辦法選定所需的零件。 同時(shí)機(jī)殼、葉輪、墻板部位的間隙可適當(dāng)放大0.05mm左右，以保證風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中不出現(xiàn)磕碰。
3.6 裝配 首先要求必須絕對(duì)的干凈，包括吊索、抹布等均不能粘油，工作場(chǎng)地做初步除油處理后也需要用干凈的塑料或抹布與零部件隔開。 在機(jī)械密封的裝配過程中，軸承不能采用敲擊的方法強(qiáng)行打入，只能采用熱套或用鎖母鎖緊的方法壓入，否則，由于敲擊時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)會(huì)使機(jī)封的靜環(huán)產(chǎn)生跳動(dòng)且不復(fù)位，在動(dòng)靜環(huán)的密封面間也可能產(chǎn)生一個(gè)小間隙，最后導(dǎo)致密封失效而返工；同樣在主機(jī)裝好后，聯(lián)軸器或皮帶輪的裝配也只能采用熱裝的方式裝配到位，不能敲擊，以免震碎機(jī)封。 最后在裝配過程中，所有“O”型圈、骨架油封以及所有有墊的地方均可涂上少量的特種潤(rùn)滑脂，這對(duì)密封及潤(rùn)滑均有好處；同時(shí)所有聯(lián)接螺栓在裝配前均需粘取少量這種特種油，以免由于除油過凈，在擰緊的過程中由于潤(rùn)滑程度不夠而將螺絲擰壞。
3.7 試驗(yàn) 先對(duì)機(jī)封通水進(jìn)行密封試驗(yàn)，通水壓力比系統(tǒng)介質(zhì)壓力高0.1MPa左右即可，30min后，以每分鐘漏水不超過5滴為合格。 密封合格后，對(duì)整機(jī)進(jìn)行氣密封試驗(yàn)，通入潔凈氮?dú)猓瑝毫?.5倍系統(tǒng)壓力，浸水保壓15min，無氣泡外冒為合格。 按JB/T 8941.2-1999《一般用途羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行性能試驗(yàn)。 按HG 20202-2000《脫脂工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行脫脂驗(yàn)收。
4 實(shí)際效果 根據(jù)以上工藝方案及技術(shù)要求，已成功地為北大先鋒、包頭、杭州項(xiàng)目以及四川天一科技配套了ARE-195NE、ARE-200NE ARD-125NE共3種機(jī)型4臺(tái)氧壓鼓風(fēng)機(jī)，均已投入正常使用，為這些企業(yè)節(jié)約了大量的資金，并在售后服務(wù)和配件供應(yīng)上提供了一條更為便捷的渠道，解決了使用單位的后顧之憂，成為國(guó)產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)在制氧行業(yè)成功應(yīng)用的良好范列，為國(guó)產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)開創(chuàng)了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 蘇春模.羅茨鼓風(fēng)機(jī)及其使用. 中南工業(yè)大學(xué)出版社,1999. [2] HGJ 202-82 脫脂工程施工及驗(yàn)收規(guī)范.化工部,1982. [3] JB/T 8941.1~8941.2-1999 一般用途羅茨鼓風(fēng)機(jī).國(guó)家機(jī)械工業(yè)局,1999. |
