羅茨鼓風機的技術改造

羅茨風機變頻節能改造方法實例能耗對比：

山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。

從節能和降低羅茨風機故障率的目的出發，我們提出了以下幾點改進措施：
1、降低機組負荷從而降低電機電流。因電機故障率較低，運行周期一般為風機的6倍以上，故改兩級鼓風為一級鼓風，拆除電機雙側皮帶中的一側，壓縮油氣流程由串聯改為并聯/串聯均可使用，一般根據管路沿程壓降計算公式△P=λ×ρ×（L/D）×（V-2/2）（單位：Pa）可以計算得出管路壓降。為簡化計算過程，查相關圖表得知：DN80mm，L=100m空氣管道的阻力降約為0.254～1.892KPa，輸送油氣的管道阻力降≤3.5 KPa。所以正常情況只運行風機其中一級即可達到輸送要求，另外一臺風機則變為備用機。機組負荷降低近35%，實測電機電流從45A降至30A，電機功耗降低約33%，同時僅增加四千元的管路流程改造投資即獲得備用風機一臺。
2、提高設備有效利用率。減少定期/臨時維修時間，從而減少因維修導致的輕烴放空/放低壓瓦斯管網的泄放量。改為單級鼓風后，另外一臺風機等于多出了一臺備用機組，一臺發生故障時，僅需20分鐘的時間用來更換皮帶、切換機組，機組故障維修時間由60 h/次×6次 /年（約360 h /年）降至20min×6次=2 h/年，減少油氣泄放約360 h。
3、降低軸承故障率，節約中小修費用。原機組的軸封采用的是光軸+骨架油封（4片）密封，該密封形式不能保證對介質的完全密封，運行一段時間后，泄漏出來的輕烴組分冷凝后就會積存與軸承座，溶解稀釋了潤滑脂，造成潤滑不良，軸承損壞頻繁。拆解分析，我們采取了采用螺旋槽密封+反向密封氮氣流程，用節流孔板+針形截止閥控制氮氣流量。
當氮氣通過連續螺旋時，其流動狀態發生變化，承受周向速度Vt和周向壓力P。Vt可分解為沿齒槽流動的速度V1和垂直于齒面的速度V2，V2可再次分解為軸向分速度Va，借助于螺旋槽的推進，形成“泵送”作用而將少量氮氣不斷反向輸送至壓縮腔內，形成密封。該措施增加氮氣用量約1m3/h，保證了軸承座內微正壓，充分保護脂潤滑軸承避免與輕烴接觸，延長軸承使用壽命三倍以上。
4、停止一、二級間循環冷卻水的使用達到節水目的。烴類熱裂解總會產生焦類物質，測量原級間氣體溫度，夏季風機出口介質溫度最高溫度為65℃，測得軸承及同步齒輪傳動機構溫度為68℃，該溫度未超過廠家設備安全設防值75℃，在該溫度下不會導致介質油氣的結焦傾向加大。所以，無級間冷卻水仍能滿足工藝生產和設備安全的要求，可以節約使用循環水≥1.5T/ h。
5、改善羅茨鼓風機轉速不均勻狀況。轉速時不均勻時，零部件承受交變應力，長此以往，易破壞產生突發故障。羅茨風機轉速是否平穩主要受變頻器工作穩定狀況、氣體負荷變化、級間帶液情況、皮帶是否打滑等影響，是根據常壓塔塔頂壓力進行控制的，常壓裝置原油加工量增大后，原有入口管線、換熱器、壓降變大。塔頂壓力升高時，風機轉速應升高，而此時吸入氣體量卻不足，導致風機產生短時“飛車”現象。數據分析及現場查看后認為，從塔頂→塔頂油氣冷卻器入口→冷卻器出口→頂回流罐→風機入口緩沖罐壓力分布分別為70Kpa→65Kpa→35Kpa→10Kpa→4Kpa，因此初步判斷常壓塔頂系統結鹽或管路流通能力不足現象，壓降較大部位見下圖。
①在冷卻器處壓降最大。結鹽機理如下：原油加工過程中，有機氯發生分解生成HCl或無機氯的鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽。常壓塔頂注入氨氣（NH3），NH3 和HCl反應生成NH4Cl，當塔內出現液相明水時形成NH4Cl水溶液NH4Cl水溶液在流動過程中隨溫度的升高，水分逐漸失去而成為一種黏性很強的半流體與鐵銹等一起沉積附著在設備、管線內壁，導致流通截面變小，壓降增大。
②頂回流罐→風機入口緩沖罐的壓降較大，導致頂回流罐→風機入口緩沖罐管道（DN80mm）為利舊，小于風機入口管徑（DN100mm），目前無法更換。
在滿足塔頂油氣冷卻效果的情況下，稍開冷卻器副線閥后，壓力變化為70Kpa→60Kpa→43Kpa→18Kpa→10Kpa，風機轉速目前僅有20～50rpm的波動，情況大有好轉。

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