煤气净化罗茨风机_罗茨鼓风机

煤气净化罗茨风机：[填空题] 煤气净化运行时，净化设施与罗茨风机压差过大异常时，应首先判断设施内有（）现象。

　　呼吸防护装备是防御空气污染物进入呼吸道的装备。（）

　　响应时间指在规定条件下，从探测器接触被测气体到稳定指示值的时间，通常指读取达到稳定指示值90%的时间，即T90。（）

　　煤气设施检修时，空间CO浓度在150PPm，检修人员连续作业时间不得超过（）分钟。

　　主节点是下列（）杆件紧靠的扣接点。 [“A、角杆”,”B、立杆”,”C、纵向水平杆”,”D、横向水平杆”]

　　焦炉集气系统应设事故用工业水管，集气管操作台上部应设清扫孔。（）

　　煤气净化运行时，净化设施与罗茨风机压差过大异常时，应首先判断设施内有（）现象。

煤气净化罗茨风机：煤气净化设施从罗茨风机入口端至电炉煤气净化设施为负压运行段。（）

　　煤气净化运行时，净化设施与罗茨风机压差过大异常时，应首先判断设施内有（）现象。

　　煤气净化设施是负压运行，因此，不存在太大的安全问题。（）

　　煤气净化罗茨风机泄水阀门，停止运行时应处于（）状态。

　　煤气生产、净化（回收）、加压混合、储存、使用等设施附近有人值守的岗位，应设固定式（）监测报警装置，值守的房间应保证正压通风。

　　检修的煤气设施，包括煤气加压机、抽气机、鼓风机、布袋除尘器、煤气余压发电机组、电捕焦油器、煤气柜、脱硫塔、洗苯塔、煤气加热器、煤气净化器等，煤气输入、输出管道必须采用可靠的（）装置。

煤气净化罗茨风机：煤气罗茨风机故障振动分析与修复

　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨鼓风机、罗茨真空泵、回转风机等机械设备公司，位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇，近年来，锦工致力于新产品的研发，新产品双油箱罗茨风机、水冷罗茨风机、油驱罗茨风机、低噪音罗茨风机，赢得了市场好评和认可。

　　宁夏煤化集团有限公司现有两台JGR450罗茨风机，其运行方式为一开一备，主要作用是输送煤气，保证焦炉产生的煤气能够及时抽走，为后续的煤气净化保证一定的压力。当罗茨鼓风机出现故障停机，一方面给企业正常生产带来损失，另一方面焦炉煤气无法及时供送，使得焦炉煤气对环境造成严重污染。

　　1、罗茨风机在煤化工的重要性及工艺背景

　　罗茨风机是煤化工煤气输送的关键设备，它不但在焦化生产中起至关重要作用，而且在整个流程中属不可或缺的关键设备。从焦炉来的荒煤气、氨水、焦油首先在气液分离器进行气液分离，分离出的粗煤气分别进入初冷器；在初冷器上段，用循环水间接冷却煤气冷却至45℃，再经下段制冷水间接冷却，使煤气进一步降温至22℃，冷却后的煤气进入电捕焦油器，最后进入煤气罗茨鼓风机，煤气罗茨鼓风机最主要的作用就是对煤气进行加压。它的运行正常与否，直接影响系统安全稳定。为此，努力保证煤气罗茨鼓风机完好是设备管理工作的重任（如图1）。

　　该煤气罗茨鼓风机自投运以来一直运行良好，正常情况下，振动是一种随机振动，振动参数总是在某一平均值附近波动，随时间变化而变化的现象不明显。在2012年4月14日，突然出现机组振动加剧。由于机组仅安装了位移报警连锁，没有安装振动报警连锁，所以集控室显示设备正常，我们操作人员根据操作经验，采用了紧急停车。

　　2、罗茨鼓风机产生振动原因分析

　　JGR450罗茨鼓风机机组主要由电机、液力偶合器、增速器、罗茨风机本体、润滑系统、现场检测仪表以及进出口管道必备阀门等组成。其主机由定子、转子、轴承、轴承箱和底座等构成。针对现场振动，做如下原因分析：

　　2.1 转子的不平衡量（偏心质量和偏心力矩）

　　机组在投入运行的一段时间后，随着压力负荷的增加，其振幅会发生变化，一般是由小到大的趋势。引起振动原因主要有以下几点：

　　（1）转子叶轮叶片和轮盘的腐蚀；（2）局部的气流冲刷，不均匀腐蚀和穿孔；（3）转子叶轮流道的堵塞。

　　2.2 气流喘振因素

　　罗茨风机喘振就是风机小流量下的一种不正常情况。喘振现象包括两方面的因素：罗茨风机的气流在一定的条件下出现“旋转脱离”是产生喘振的内在因素；与罗茨风机联合工作的管网系统的特征是其外界条件，只有外界条件适合于内在因素时罗茨风机才发生喘振现象。罗茨鼓风机产生喘振时的特征表现主要有下列几种：

　　（1）气流参数产生大幅度脉动。（2）声音异常，一般会发生周期性的脉动噪音、周期性的低频吼叫声或喘气声。（3）机组振动加剧，一般多为低频振动，振动频率与管网容量的平方成正比，喘振现象产生的原因除上述机理外，还有外界客观因素，如化工工艺控制；系统压力突然升高到高于排气压力；进气温度升高，罗茨鼓风机排气压力下降，低于系统压力，进气吸力下降造成罗茨鼓风机排气压力成比例降低，罗茨鼓风机出口有异物等均能使机组发生喘振。

　　2.3 转子安装不当造成的叶轮和定子轴向位置发生干涉引起的振动

　　主要表现在动静部分发生摩擦，机组温度过高，密封套部件变形磨损起不到密封作用。导致密封间隙过大，气流经过风机时，轴向力过大，转子在定子中的轴向位置发生窜动，引起振动。

　　其他有关振动产生的常见原因有：

　　（1）转子主轴发生弯曲，机械跳动超差。

　　（2）转子与定子发生碰撞摩擦。

　　（3）电气元件安装不当。如铂热电阻、测振探头、温度计等仪表元件。

　　2.4 机组轴系找正原因

　　电机、偶合器、风机之间的轴系找正。按照机组找正曲线进行找正，检修后进行机组整个轴系的重新检查。

　　2.5 轴承故障引起的振动。

　　主要原因有：

　　（1）油膜引起振动。轴承间隙过大和过小都无法形成起润滑保护的油膜。瓦块再起不到润滑作用时就会发生瓦块磨损甚至烧坏瓦块巴氏合金，轴承起不到支撑和止推作用，从而使得机组发生振动。

　　（2）轴承压盖部件松动。轴承箱内轴承压盖螺丝松动或机体底座螺丝松动，机组运行时无预紧力也会发生振动。

　　（3）油品、油质问题。国家标准油品化验要达到NAS7级。润滑系统的油质回油温度过高或润滑油含杂质，油品长期润滑变质。

　　（4）润滑油进、出油管路堵塞。

　　罗茨风机产生振动的原因是复杂的的，经综合分析，此次风机振动主要为：

　　（1）轴承箱内轴承压盖螺丝松动；

　　（2）密封磨损严重，密封间隙过大；

　　（3）轴系问题，风机与变速器不同轴。

　　3、修复方法

　　3.1 定子部分

　　拆解机壳中分面螺栓、地脚螺栓，拆卸机壳大盖；拆卸轴承箱盖，轴承；吊出转子；拆卸上、下机壳密封套；机壳、隔板喷砂处理；机壳中分面抛光轮清理；按照图纸重新照配密封套。

　　3.2 转子修复

　　（1）转子喷砂除锈，保护好轴径、推力盘、联轴器等部位；

　　（2）手工清理喷砂不干净的地方；

　　（3）转子叶轮着色探伤检查，发现叶轮完好无裂纹；

　　（4）转子按合格证明书打表检查机械跳动。打表检测，发现转子轴变形弯曲0.28mm，参照设备运行技术要求，确定主轴报废不能使用，对此我们及时跟厂家取得联系，更换一台新转子。

　　（5）热拆原转子联轴器，标记位置；

　　（6）把旧联轴器热装于新转子上；

　　（7）打表检查转子各项跳动并检查电气不圆度，操作规范参照锦工典型工艺手册。

　　（8）转子低速动平衡。

　　转子重量1038kg，平衡精度G1.6，允许不平衡量3954.3g·mm，工作转速4340r/min，磨削去重，磨削深度不大于0.4mm，粗超度Ra6.3，光滑过渡。

　　3.3 机组现场组装

　　按照典型装配工艺进行。

　　（1）方向同轴度≤0.03mm，垂直方向转子中心低0.08～0.12mm；

　　（2）检查隔板同轴度，隔板与机壳同轴度≤0.025mm；

　　（3）转子轴向对中定位；

　　（4）按罗茨鼓风机出厂合格证照配更换罗茨鼓风机全套密封、油封；

　　（5）根据要求配钻支推轴承上轴瓦测温孔及止动销孔；

　　（6）根据要求配钻支撑轴承上轴瓦测温孔及止动销孔；

　　（7）按照合格证调整支推轴承、支撑轴承间隙及过盈；

　　（8）扣合上机壳，检查自由间隙；

　　（9）调整风机与变速器的同轴度，使之符合煤气罗茨鼓风机机组安装要求；

　　（10）安装联轴器及护罩，检查各螺栓是否松动。

　　4、效果评价

　　机组检修结束，经启动试车，风机转速逐步提高至3800r/min后，使用手动测振仪检测风机的振动在0.08um范围，同时使用测温仪测轴承温度小于48℃，电流稳定在34A，在运行48小时后停车备用。

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　　24小时销售服务

　　(来自：罗茨风机，罗茨鼓风机，罗茨真空泵，回转式鼓风机，回转风机，

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煤气净化罗茨风机：电炉煤气净化罗茨风机的变频改造应用

　　锰冶炼厂采用罗茨风机作为电炉烟气净化系统的煤气压缩设备，目前的控制方式为电机工频运行，采用罗茨风机的出口阀门调节，将电炉炉膛压力控制在要求范围内。此操作方式存在阀门易损、电能浪费等缺点，为此在项目调研的基础上提供整体解决方案，进行变频及自动控制系统的改造。

　　22.项1项目目概概述述及需求分析

　　辽宁锦州某金属公司现有三套20MVA的电炉用于锰冶炼，电炉所产烟气通过湿法工艺进行净化后，实现煤气回收利用。

　　煤气净化及存储工艺流程如图1所示，电炉高温烟气通过净化塔进行冷却降温、喷淋洗涤、除尘、脱水处理，净化后的煤气通过罗茨风机压缩升压，送往煤气柜进行储存。洗涤循环水经除泥处理后循环利用，部分污水处理后排放。

　　罗茨风机出口设置有回流阀，通过控制阀门开度调节净化系统总风力，进而控制电炉炉膛压力在工艺要求范围内；出口同时设置有点火器，当出现紧急情况时进行放散点火，确保系统安全。

　　电炉在生产过程中，要求炉膛保持在微负压状态；如果出现正压力，则可能导致膛内烟、火外冒；如果负压力过低，则可能从炉外吸入过多空气，煤气与氧气燃烧，会导致烟气温度升高，并且降低煤气使用价值。炉膛压力过高或过低（正常范围-10Pa~5Pa）都存在安全隐患，所以必须进行严格的控制[1]。

　　煤气净化工段的罗茨风机是电炉冶炼生产中的关键设备，罗茨风机吸入气体的流量及压力直接影响净化塔的入口总吸力，进而影响电炉的炉膛压力。现场配套三组烟气净化系统，每组采用一用一备的工作方式，共六台罗茨风机，配置相同。选用天津鼓风机公司的ML系列卧式直联罗茨风机，进气流量：78.0～478.1m3/min；升压：9.8～68.6kPa。配套三相异步电机，电压380V，功率220kW，电流392A，转速985rpm。煤气净化罗茨

　　风机工况图如图2所示。

　　2.2原系统存在问题

　　现场电机运行方式为采用ABB软启动器实现软启动，软启动器带有旁路接触器，启动完成后自动切换至工频旁路运行。罗茨风机控制方法为在操作室人工观察炉膛压力的仪表显示信号，并通过电动回流阀的手操器，手动调节阀门开度。当炉膛压力过高时，需增加风机吸力，此时减小回流阀开度；当炉膛压力过低时，需减小风机吸力，此时加大回流阀开度。以此保证净化系统气体压力的稳定，维持炉膛压力在安全范围内。煤气净化人工控制方法如图3所示。

　　该方式主要存在以下弊端：

　　（1）烟气净化采用湿法工艺，煤气中包含水汽，加大对阀门的冲击损耗，大大缩短阀门的使用寿命；既增加维护工作量，而且降低生产效率，此点为本项目主要改造诉求。

　　（2）系统运行时回流阀的开度常在15%~40%范围调节，存在节流损耗，增加了设备电耗。

　　（3）电机一直处于工频满负荷运行状态，加大电机温升，也将缩短电机的使用寿命。

　　（4）需配备监控操作工，依据工人观察进行调节，既增加生产人员的工作量，操作过程也存在滞后。

　　图3煤气净化人工控制方法

　　2.3技术需求

　　（1）将原有的工频运行改为变频运行方式，依据工况直接对电机调速，回流阀全部打开，既避免阀门损耗，也实现节能降耗。

　　增加PLC控制系统，依据压力信号自动设置输出频率，实现炉膛压力自动调节。

　　（3）在原有操作面板上增加手动频率给定功能，作为备用操作，要求手动调节优先级高于自动调节方式。

　　（4）在现行的一楼配电室和二楼控制室进行工程改造；将配电室原有的三台软启动柜置换为变频器柜，因空间限制，要求柜体宽度不变，深度可适当增加。二楼控制室新增一面PLC控制箱，并对原有的操作面板进行改造。

　　33.改1自造动方控案制变频调速方案

　　针对以上问题，在深入生产现场工段调查的基础上，确定变频调速改造方案：新增罗茨风机变频器，引入电炉炉膛压力信号、净化炉前总吸力信号至PLC，自动调节变频器的输出频率，以实现炉膛的恒压控制；回流阀作为备用调节装置，正常运行时管道的回流支路关断；既可以满足生产要求还可以实现节能降耗。煤气净化自动控制方法如图4所示。

　　图4煤气净化自动控制方法

　　3.2风机自动控制系统设计

　　罗茨风机自动控制实现方法如图5所示，由PLC自控系统、变频器、压力变送器组成压力闭环控制系统，接入炉膛压力和煤气在进入净化塔前总吸力两个模拟量信号，反馈压力与设定压力进行比较，依据工艺要求综合分析运算，实时控制变频器的输出量，自动调节电机转速，使炉膛压力保持在设计范围之内，以满足生产工艺的实际需求。

　　图5罗茨风机改造控制方块图

　　通过控制室原操作面板的两个备用按钮，实现频率加

　　/减输入，作为手动给定功能；当自动控制系统出现偏差时可以通过手动操作进行频率调节，并具有高优先级，保证生产的安全性。

　　动统力配系置统及方功案能

　　该变频驱动系统的电气原理图（单组）如图6所示。

　　图6动力系统电气原理图

　　（QS表示隔离开关，FU表示熔断器，BP表示低压变频器，M表示电动机。）

　　4.2设备技术参数及功能介绍

　　罗茨机属于恒转矩负载，本项目选用具备恒转矩调节功能的ABB低压变频器，型号ACS580，额定电流505A，相比于传统的变转矩风机选型容量加大一档配置，以满足恒转矩负载的启动特性；并内置有PID调节功能和通讯信号接口。

　　变频器可以通过PLC控制自动给定、或通过面板按钮手动给定，实现罗茨风机的速度调节。

　　自动给定信号通过通讯信号提供，由自动控制操作箱中的PLC通过Modbus串口通讯给定。操作箱放置于控制室，内置西门子S7-200SMART型号PLC，接入炉膛压力和煤气在进入净化塔前总吸力的模拟量AI信号，组成压力闭环控制系统，自动调节电机转速。操作箱至变频器之间通讯电缆敷设距离230米，串行通讯能力完全满足要求。

　　手动给定信号通过原操作面板的两个备用按钮控制，该两个数字量DI信号接入PLC，通过程序实现频率加/减功能，实现手动频率调节。在PLC程序中设置手动给定的优先级高于自动给定功能。

　　55.项1应目用应效用果效果

　　炉膛压力原有范围要求是-10Pa~5Pa，通过变频调速自动控制运行后，调节效果良好；经过和用户协商将工艺要求优化为-10Pa~0Pa的恒定微负压，进一步改善电炉的运行性能。如图7所示，随机截取两段仪表数据，炉内压力分别为-1.35Pa和-3Pa，维持在微负压状态。

　　罗茨风机是容积式风机的一种。它由一个类似椭圆形的机壳与两块墙板包容成一个气缸，一对彼此相互“啮合”的叶轮，两个叶轮等速相向旋转，在旋转过程中把两个叶片之间的空气挤压出来，将气缸内的气体从进气口源源不断地推移到出气口，这就是罗茨风机的整个工作过程。罗茨风机的特殊结构设计，决定了其风压在一定的流量范围内是近似恒定的，不论转速变化如何其风压可以保持不变

　　[2]。

　　经过改造后，由变频器改变电机频率达到无级变速，起到调节风量的效果。而风量则与风机转速成正比的，即Q=kN。

　　其中：Q——风量；N——风机转速；k——系数。罗茨风机作为恒转矩负载，其节电率与转速降近似成

　　正比即△P%≈△N%。

　　其中：P——功率；N——风机转速。

　　根据现场应用观察，正常运行周期内，风机的频率范围通常在28Hz~42Hz，最常见是在32Hz~40Hz左右，总计可以获25%左右的节能效果。

　　不论是从节能降耗、降低维护工作量等直接受益，还是从优化生产工艺，延长电机等设备的使用寿命，改善电网环境等间接受益来说，罗茨风机的变频改造都具有明显的应用优势和积极意义。

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