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羅茨鼓風(fēng)機(jī)常見(jiàn)故障原因分析及措施

發(fā)布時(shí)間：2020-07-17

0 引言現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)中所使用的常見(jiàn)風(fēng)機(jī)種類繁多，其中主要以通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)為主。它們主要用來(lái)為工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)提供風(fēng)源，在生產(chǎn)實(shí)際中起著十分重要的作用。在鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中，要將粉狀氧化鋁從低位輸送到高位，然后輸送到電解槽，都離不開(kāi)羅茨鼓風(fēng)機(jī)為其提供高壓風(fēng)源。一旦羅茨鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致氧化鋁料位無(wú)法提升，而且堵塞供料管道再次提料，必須人工清除堵塞積料，才能再次提升。造成大量人力浪費(fèi)，同時(shí)中斷氧化鋁供應(yīng)，影響電解正常生產(chǎn)。由此可見(jiàn)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)在鋁電解正常生產(chǎn)中具有不容忽視的地位。本文針對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)易發(fā)生故障并結(jié)合多年維修經(jīng)驗(yàn)分析總結(jié)其發(fā)生原因，闡述了其排除方法。 1 工藝流程粉狀氧化鋁從打料站濃相系統(tǒng)輸出，將氧化鋁料位提升到儲(chǔ)料罐，儲(chǔ)料罐再將氧化鋁分配到風(fēng)動(dòng)流槽，通過(guò)風(fēng)動(dòng)流槽的氧化鋁在VIR反應(yīng)器和載負(fù)氧化鋁混合，經(jīng)過(guò)袋濾室收塵箱收塵系統(tǒng)的收塵，再將混合氧化鋁輸送到各個(gè)電解槽，保證電解槽的正常供料。將新鮮氧化鋁輸往儲(chǔ)料罐過(guò)程中，氧化鋁料位提升主要以羅茨鼓風(fēng)機(jī)為主。氧化鋁料位在提升過(guò)程中羅茨鼓風(fēng)機(jī)的故障及負(fù)載運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)重影響了風(fēng)機(jī)的正常工作，制約了電解槽的正常供料。 2 羅茨鼓風(fēng)機(jī)常見(jiàn)故障原因分析及排除 2.1 羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)腔間隙故障原因及分析鼓風(fēng)機(jī)在安裝過(guò)程中葉輪與葉輪、葉輪與墻板、葉輪與機(jī)殼之間的間隙是風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的主要因素，超過(guò)工作間隙風(fēng)機(jī)將無(wú)法運(yùn)行，內(nèi)腔各間隙保證在允許值范圍內(nèi)，正常鼓風(fēng)機(jī)葉輪與機(jī)殼、墻板的間隙如表1所示，一旦出現(xiàn)偏差，就會(huì)發(fā)生不同的故障，不同故障發(fā)生原因及處理對(duì)策如表2所示。表1 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作間隙 2.2 羅茨鼓風(fēng)機(jī)常見(jiàn)故障發(fā)生原因及處理措施羅茨鼓風(fēng)機(jī)在使用過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)一些一般性的故障，也會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生不良因素，常見(jiàn)故障、發(fā)生原因及處理措施見(jiàn)表3，使鼓風(fēng)機(jī)處于無(wú)法正常工作狀態(tài)。 3 羅茨鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng) （1）日常保養(yǎng)：日常工作中應(yīng)注意軸承溫度、聲音、振動(dòng)情況，檢查油標(biāo)油位，油溫、進(jìn)排氣壓力、電流表指數(shù)示等。（2）每月檢查：有三角帶傳動(dòng)的風(fēng)機(jī)應(yīng)定期檢查V帶的張力。（3）季度檢查：每季度定期清洗過(guò)濾器，更換一次潤(rùn)滑油。（4）年度檢查：每年應(yīng)定期清洗風(fēng)機(jī)的齒輪、軸承、油密封、氣密封。檢查轉(zhuǎn)子和氣缸內(nèi)部的情況，校正各部間隙。 4 結(jié)論羅茨鼓風(fēng)機(jī)在連續(xù)使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，風(fēng)機(jī)內(nèi)腔轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與隔板之間的各間隙是影響風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的主要原因，所以在安裝時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)內(nèi)腔各間隙，定期潤(rùn)滑風(fēng)機(jī)各潤(rùn)滑部位，避免出現(xiàn)因安裝和潤(rùn)滑不良而出現(xiàn)風(fēng)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行的情況，就能很好地保證羅茨鼓風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，確保鋁電解生產(chǎn)的正常供料。

除塵風(fēng)機(jī)滾動(dòng)軸承失效表現(xiàn)

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引言

滾動(dòng)軸承是工程機(jī)械設(shè)備中常用重要機(jī)件，各種因素導(dǎo)致的損害會(huì)在軸承上留下不同的特征。通過(guò)檢查分析損壞的軸承，找出其損壞的原因并采取必要的改善措施，防止不利因素的發(fā)生，是非常有意義的。即使有時(shí)沒(méi)有找出失效的真實(shí)原因，也能得出一些方向性的提示，排除一些錯(cuò)誤的觀點(diǎn)和避免一些不必要的彎路。

1 滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡模式

滾動(dòng)軸承在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)、外圈滾道接觸面會(huì)有一些鈍化痕跡，通常這不算磨損，對(duì)軸承壽命影響不大。鈍化痕跡形成的部位及大小即所謂的軌跡模式，因轉(zhuǎn)動(dòng)與滾動(dòng)情況不同而各異，一般可以通過(guò)對(duì)軌跡模式的檢測(cè)來(lái)掌握軸承的運(yùn)行環(huán)境，區(qū)分其運(yùn)行環(huán)境是否正常和適當(dāng)。

2 失效分類及實(shí)例

軸承失效的典型損壞形式一般是由初期階段延續(xù)上升到第二階段，即由壓痕、擦痕、刮傷、電擊、銹跡、過(guò)熱等上升至凹痕、磨損、瘢痕、腐蝕、疲勞、剝落、失圓、燒傷、斷裂、內(nèi)部間隙增大、振動(dòng)和噪聲上升，直至失效，而軸承失效通常表現(xiàn)為各階段損壞的混合，以下為常見(jiàn)的失效形式和不適當(dāng)運(yùn)行方式。

2.1 疲勞

疲勞是載荷所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力在金屬承載表面以下快速周期性的出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后產(chǎn)生微觀裂紋，并逐漸延伸到金屬表面引起的剝離或脫落，并逐漸擴(kuò)展最終使軸承失效。它與因潤(rùn)滑不足、粗糙表面及微觀凹凸在周期載荷作用下滾道表面形成的微小裂紋不同，表面裂紋（或表面疲勞）非常細(xì)微，但逐漸擴(kuò)展會(huì)縮短軸承使用壽命。

2.2 磨損

2.2.1 潤(rùn)滑原因

當(dāng)潤(rùn)滑油型號(hào)不對(duì)、變質(zhì)、流失、潤(rùn)滑不充分或潤(rùn)滑失效，無(wú)法形成有承載力的油膜，金屬之間直接接觸，相對(duì)滑動(dòng)，表面材料原始微觀刀紋被磨掉，起初出現(xiàn)明顯的碾壓光亮鏡面效果。當(dāng)潤(rùn)滑油耗盡，干摩擦使溫度急劇上升，發(fā)藍(lán)直至呈棕色，溫度繼續(xù)升高，金屬表面變軟，發(fā)生流動(dòng)和粘連，表面材料發(fā)生相互轉(zhuǎn)移的拖尾效應(yīng)，呈淚痕狀。摩擦發(fā)生時(shí)，某些材料的表面也可能會(huì)被加熱后又經(jīng)油淋快速冷卻而局部硬化，造成滾動(dòng)中局部應(yīng)力集中和其它材料的加速磨損。

2.2.2 污染原因

因裝配操作不當(dāng)，密封性差，維護(hù)不良，雜質(zhì)或軸承材料磨屑進(jìn)入等，軸承工作面會(huì)被

逐漸磨損直至不能使用。

2.2.3 振動(dòng)原因

軸承靜止時(shí)，滾子與滾道間還未形成潤(rùn)滑膜，相互接觸的金屬之間受振動(dòng)環(huán)境影響產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)摩擦，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生搓板條紋狀印痕，微小顆粒從滾道表面剝離形成印痕，滾柱軸承產(chǎn)生長(zhǎng)條凹槽，滾珠軸承產(chǎn)生

球狀凹坑。大多情況剝離部位會(huì)氧化使印痕底部有暗紅色銹跡，而滾子沒(méi)有明顯的損害。振動(dòng)幅度的大小、持續(xù)的時(shí)間和間隙的大小都影響損害的程度，但振頻與損害程度無(wú)顯著關(guān)系。圓柱滾子軸承相對(duì)更易受到傷害，因?yàn)闈L珠能在任何方向滾動(dòng)，而滾柱只能朝一個(gè)方向滾動(dòng)，其他方向則形成滑動(dòng)。所以，提供振動(dòng)阻尼基座、采用油浴潤(rùn)滑、軸承預(yù)加彈性載荷，或可能情況下采用球面滾子代替圓柱滾子等，盡量避免振動(dòng)損害。

2.2.4 進(jìn)出載荷區(qū)

滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，載荷區(qū)的滾子受到內(nèi)、外圈的壓力驅(qū)動(dòng)處于滾動(dòng)狀態(tài)，而無(wú)載荷區(qū)域的滾子并未完全形成滾動(dòng)，當(dāng)這部分滾子處于正在進(jìn)入與尚未進(jìn)入載荷時(shí)刻，處于剛性體與塑性體、滑動(dòng)和滾動(dòng)的混合狀態(tài)，受加速、壓力失圓和劇烈的搓擠，此刻若潤(rùn)滑油膜失效，會(huì)導(dǎo)致滾子和內(nèi)外滾道磨損。

2.2.5 安裝原因

安裝圓柱滾子軸承時(shí)，滾子與保持架相連的環(huán)應(yīng)加以潤(rùn)滑和旋轉(zhuǎn)進(jìn)行安裝，否則滾子容易刮擦滾道，導(dǎo)致與滾子間距一致的橫向擦痕。批量裝配軸承時(shí)若采用合理的工裝會(huì)非常方便。若軸承內(nèi)圈與軸、外圈與軸承座配合不夠緊，此種情況靠軸向壓緊難以改善，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)（跑套），在軸和軸承孔、軸承外表面和軸承座孔會(huì)產(chǎn)生磨損。

2.2.6 軸承結(jié)構(gòu)

軸承擋邊、角環(huán)及保持架等都容易在運(yùn)行中發(fā)生摩擦，雙列球面滾子軸承的中隔圈在尺寸設(shè)計(jì)上過(guò)于靠近保持架容易磨損；雙支撐軸承跨度較大時(shí)，常因熱膨脹釋放受阻，受過(guò)大的單向軸向載荷導(dǎo)致滾子端部與擋邊和角環(huán)的導(dǎo)向面發(fā)生磨損。

2.2.7 軸承質(zhì)量原因

不具備資質(zhì)的制造廠家所生產(chǎn)的軸承，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料選用不當(dāng)、制造上的缺陷、質(zhì)量控制不善、工藝執(zhí)行不嚴(yán)及運(yùn)輸保管失誤等，均可能引起軸承較快磨損。

2.3 凹痕

2.3.1 軸承拆裝時(shí)施力不當(dāng)、過(guò)盈配合過(guò)大、錐孔軸承軸套過(guò)度脹緊，軸承未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受不對(duì)稱或非正常載荷，使座圈和滾子上形成凹痕，有時(shí)軸承圈上的凹痕與滾子的間距是一致的。

2.3.2 毛刺類雜質(zhì)卷入滾動(dòng)中座環(huán)會(huì)產(chǎn)生碾壓凹痕，導(dǎo)致凹痕的粒子并不一定很硬，碎紙、纖維也可能導(dǎo)致這種情況。

2.4 瘢痕

推力球軸承若載荷不足情況下轉(zhuǎn)速過(guò)高，離心力會(huì)把滾珠甩向滾道外側(cè)，滾珠與滾道產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)而非正常滾動(dòng)，導(dǎo)致滾道外側(cè)形成傾斜的條狀劃擦痕跡，一般通過(guò)對(duì)軸承附加預(yù)緊載荷（如彈簧）可以避免。此外，一些軸承定位件、壓緊件及隨軸旋轉(zhuǎn)件的各種缺陷也會(huì)在軸承上留下?lián)p傷痕跡。

2.5 腐蝕和銹蝕

暴露在空氣中的軸承金屬表面會(huì)產(chǎn)生一層很薄的氧化保護(hù)膜，但若無(wú)潤(rùn)滑油保護(hù)，此薄膜極易破壞，一經(jīng)與水或腐蝕元素接觸，就會(huì)產(chǎn)生腐蝕痕跡并迅速擴(kuò)展。如鹽水能產(chǎn)生電解腐蝕，一般硫酸腐蝕很快，硝液腐蝕較弱。腐蝕也可因摩擦引起氧化薄膜破壞，氧化逐漸滲透至材料內(nèi)部，銹蝕處破裂形成凹坑，產(chǎn)生承載不均勻，載荷分布惡化。

2.6 電擊

當(dāng)對(duì)機(jī)械設(shè)備施焊，電流從一個(gè)軸承環(huán)經(jīng)滾子流向另一個(gè)環(huán)，接觸點(diǎn)產(chǎn)生高溫電弧，局部材料受熱產(chǎn)生大小不一的變色或灼傷區(qū)域，此處材料被回火、被再次硬化或融化，形成凹坑褶皺，滾動(dòng)受到影響，外環(huán)滾道上的剝落會(huì)因碾壓周向擴(kuò)展，滾子上的灼傷有黑色或變色瘢痕。直流電和交流電都能損傷軸承，即使是很小的電流。轉(zhuǎn)動(dòng)著的軸承對(duì)電流損害更敏感，損傷的程度取決于電流強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、載荷、速度和潤(rùn)滑。

有時(shí)電流產(chǎn)生的凹痕與振動(dòng)引起的凹痕非常相似，一般較難區(qū)分，但是前者產(chǎn)生的凹痕底部深暗發(fā)黑，通常不明亮不銹蝕；而振動(dòng)引起的凹痕底部較亮或帶銹跡；另一個(gè)特征是振動(dòng)損傷主要在滾道上，滾子上無(wú)明顯損傷。

2.7 剝落

通常的軸承剝落并非疲勞已達(dá)到額定壽命，而有可能存在6種情況。

2.7.1 軸承配置選型不當(dāng)，裝調(diào)預(yù)載荷過(guò)大，配合過(guò)緊造成軸承運(yùn)行過(guò)載荷。

2.7.2 運(yùn)行軸承散熱不良，材料間相互溫差過(guò)大，軸承圈熱變形和局部高負(fù)載會(huì)引起剝落。

2.7.3 剖分式軸承座中分面錯(cuò)位或連接螺栓過(guò)緊，致軸承孔失圓而形成附加載荷。

2.7.4 雙支型軸承浮動(dòng)端移動(dòng)度受限，不能釋放熱膨脹引起的軸向附加載荷，導(dǎo)致擠壓。

2.7.5 安裝傾斜，定位不良或缺乏定位，內(nèi)外圈不同軸，深溝球軸承直徑兩端造成嚴(yán)重的傾斜受力印痕和剝落；圓柱滾子軸承則在內(nèi)圈一側(cè)滾道邊緣超載出現(xiàn)印痕和剝落。

2.7.6 硬粒雜質(zhì)污染碾壓造成剝落，其它如表面腐蝕、銹蝕、摩擦或電擊損害等引起的剝落，當(dāng)剝落到一定程度時(shí)，通過(guò)聲音和振動(dòng)的不正常可以判斷出。

2.8 斷裂

2.8.1 野蠻拆裝，對(duì)內(nèi)外環(huán)的直接錘擊或以硬物敲鑿都將導(dǎo)致裂紋或碎片脫落；球面滾子軸承裝配時(shí)受敲擊易造成中部法蘭破裂，或撞擊力由另一列滾子傳遞后造成另一側(cè)內(nèi)環(huán)外擋邊破裂。

2.8.2 錐形內(nèi)孔或脹套緊力過(guò)度，圓柱孔內(nèi)圈配合過(guò)盈量過(guò)大，導(dǎo)致過(guò)度加熱后與主軸套裝過(guò)緊，造成內(nèi)環(huán)上過(guò)大的附加拉應(yīng)力，在運(yùn)行載荷作用下容易斷裂。

2.8.3 軸承內(nèi)圈與主軸配合不夠緊，運(yùn)行中產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和摩擦，易導(dǎo)致內(nèi)圈裂紋或橫貫?zāi)Σ撩娴臄嗔选?/p>

2.8.4 深溝球軸承易產(chǎn)生外圈周向斷裂，嚴(yán)重磨損銹蝕的球面滾子軸承易產(chǎn)生內(nèi)圈橫向斷裂。

2.9 保持架損壞

2.9.1 劇烈振動(dòng)下滾子慣性力會(huì)使保持架受沖擊過(guò)載荷，保持架內(nèi)部會(huì)疲勞產(chǎn)生裂紋，這些裂紋遲早會(huì)導(dǎo)致保持架破裂。

2.9.2 若軸承轉(zhuǎn)速超過(guò)保持架設(shè)計(jì)強(qiáng)度，保持架也會(huì)因高速產(chǎn)生的巨大慣性力而破壞。

2.9.3 使用滾動(dòng)軸承的初衷是避免滑動(dòng)摩擦，但保持架和與其接觸的軸承組件不可避免地會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦。保持架材料相對(duì)偏軟，若潤(rùn)滑不充分和微粒研磨，磨損相對(duì)較快，當(dāng)保持架尺寸因磨損減小后，間隙增大，對(duì)滾動(dòng)件的導(dǎo)向作用減弱，滾動(dòng)會(huì)偏離正常運(yùn)動(dòng)軌跡，會(huì)更加速保持架失效。

2.9.4 若硬質(zhì)顆粒進(jìn)入保持架阻礙了滾子正常旋轉(zhuǎn)，也將導(dǎo)致保持架失效。

2.9.5 其它原因：若軸承安裝時(shí)內(nèi)外環(huán)軸心偏移或軸承間隙增大，滾子以橢圓和非正常軌跡運(yùn)動(dòng)，那么保持架每轉(zhuǎn)一圈都必定改變形狀，產(chǎn)生附加載荷或承受劇烈加速、減速及速度波動(dòng)和慣性力的影響，其內(nèi)部材料遲早會(huì)因疲勞導(dǎo)致破損。

3 結(jié)論

總之，只要注意保護(hù)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)和保留失效軸承遺留物件，認(rèn)真進(jìn)行觀察分析和不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，就能找到解決問(wèn)題的方法和思路，從失效軸承的運(yùn)行環(huán)境和損壞痕跡分析中獲益。