罗茨风机转子轴向间隙作用及调整技巧

甘 政，吉 青

四川白马循环流化床示范电站，四川内江 641005

四川白马循环流化床示范电站1×300MW机组，引进法国阿尔斯通公司的技术。于2005年12月30日并网发电。其中石灰石粉的输送全靠4台意大利ROBOX罗茨风机。

设备结构：

设备为三叶罗茨风机，工作风室与轴承座密封为碳精环密封。后端轴承为支推轴承承受转子径向力和轴向力。前端轴承为支撑轴承承受转子径向力。前端机盖与轴采用骨架油封密封。尾端有一对斜齿轮作为同步齿轮。动力传送方式为皮带轮传动。罗茨风机的径向定位通过零件的制作来保证。轴向定位需要通过调整，而转子轴向定位的调整好坏关系到整个风机运行好坏，所以至关重要。

1 轴向间隙作用

罗茨风机轴向定位的主要作用是：当风机在运行的时候，由于转子发热，轴系产生线膨胀和体膨胀。体膨胀的预留量通过径向加工来保证，线膨胀的预留量则通过轴向定位来确定。轴向预留量太大，风机效率会变低；轴向预留量太小，风机机壳及轴承会发热损坏。

一般来说轴向间隙不准会产生以下几种故障：

为了更好的理解轴向定位的作用，以下对错误的定位会造成的问题做一个系统的分析：

1）轴承座端面磨损

轴承端面磨损原因主要是2种原因，一种是异物进入转子与轴承座端面，这种情况发生几率太小，这里不做分析。二种是轴向间隙不够造成转子在线膨胀时与轴承端面接触磨损。我们知道任何物质的分子都在做无规则的热运动，分子就有速度，有动能。微观解释气体的压强就是大量的分子对容器壁的撞击，而温度是大量分子的热运动平均动能的度量。温度越高，分子的热运动平均动能就越大，分子的速度就大，我们知道，速度越大，撞击越猛烈，也就是气体的压强越大。当风机产生压力时，反之气体会产生温度。而温度造成转子伸长，如果间隙不够会造成转子与机壳件摩擦。

轴向间隙太小，造成端盖与叶轮端面磨损

同时摩擦产生热量，通过热传导会使轴承温度增加，从而损坏轴承，还会损坏密封环。

2）风机效率降低

轴向间隙太大，会造成风机效率降低。罗茨风机由于是容积式风机，它的风压和系统有关系，而和其它关系不大。也就是说和出口管道特性有一定关系。而流量和风机转速关系较大。但是如果轴向间隙调整偏大，会在叶轮端面和轴承座端面形成一个气体通道。而气体通道会使被升压后的空气通过它又回到风机的吸气口，使风机不断的做定量的无用功，使风机风量下降，效率降低。

3）风机振动

当间隙太小时，叶轮端面与轴承座端面摩擦。由于动静部位之间摩擦，机组会产生强烈的振动。过大的振动极易造成动静部分摩擦从而造成灾难性的后果，摩擦发生在转轴的密封环处，将会造成转子的热弯曲引起振动的进一步增加，形成恶性循环引起转子的永久性弯曲。而振动与轴的弯曲会造成轴承损坏，齿轮损坏，叶轮损坏，乃至整个罗茨风机报废。

2 调整技巧

2.1 定位原理

轴向间隙的定位主要是利用轴承的定位来确定轴向间隙。ROBOX罗茨风机的轴承定位方式是固定端—自由端式配置。罗茨风机尾端为固定端，前端为自由端,通过固定端，让转子在热态情况下向自由端自由膨胀。

2.2 计算间隙

计算转子在热态情况下的线膨胀量：C=1.2ΔTL/100

C为热膨胀伸长量（mm）；

ΔT为轴运行时最高温度与环境温度之差；L为轴的长度。

当计算出C值时，C值为轴的最大线膨胀量

2.3 间隙调整技巧

罗茨风机轴向间隙调整主要是以计算数据为参考，使用尾端定位轴承来调整整个间隙。

1）测量机壳的两个端面之间的距离X；

2）测量转子两个端面之间的距离Y；

3）X—Y=&，其中&值为总间隙大小，&1+&2=&。如果&值小于C值，则在轴承座与机壳端面之间添加垫子调整；如果&值大于C值，则需要采用机械加工将机壳端面去材料处理。采取的标准是&值大于C值0.20mm。这0.20mm是补偿安装误差采用的经验值；

4）图中：轴承内圈与轴肩接触，轴承外圈与轴承座外圈定位环之间有间隙S。当外端盖使用螺栓紧固时，轴承推动整个转子向前端推动，&2值逐渐增大。所以在间隙S处添加垫片，使&1，&2值达到所要求的间隙。

5）在实际工作中，可以使用两种方法来确定垫片厚度。一种是测量法，测量法主要使用深度游标卡尺，测量S值，然后S-&2=K。K就为垫片厚度。另一种方法为加试法，加试法采用假轴套，轴套的外径比定位轴承外圈小1mm,内径比轴大1mm。厚度为标准轴承厚度。每次在加垫片处试加垫片，然后将轴套按标准紧固，使用塞尺测量&2值，直道&2值达到标准值。

6）&1与&2之间的关系为2:1的关系。就是当&1为0.30mm时，&2值为0.15mm。这样做的目的是增加转子自由端膨胀间隙。

3 结论

罗茨风机轴向间隙定位在安装过程中是罗茨风机检修工作中的重点。它的安装好坏关系到设备的稳定运行。而轴向间隙调整不准引起的罗茨风机损坏事件层出不穷。所以掌握罗茨风机轴向间隙调整的技巧至关重要。在转动机械设备检修中，一切应该以数据为唯一参照标准，任何以人为经验判断的错误方法应该摒弃。

[1]风机及系统运行与维修问答[M].机械工业出版社，2005.

[2]ROBOX三叶罗茨风机安装.意大利ROBOX，2002.

[3]王海波.风机维修手册[M].化学工业出版社，2010.