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羅茨鼓風(fēng)機(jī)的原理及工作過程
羅茨鼓風(fēng)機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成比例，二葉型葉輪每轉(zhuǎn)動一次由1個葉輪進(jìn)行1次吸、排氣。風(fēng)機(jī)2根軸上的葉輪與橢圓形殼體內(nèi)孔面，葉輪端面和風(fēng)機(jī)前后端蓋之間及風(fēng)機(jī)葉輪之間者始終保持微小的間隙，在同步齒輪的帶動下風(fēng)從風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口沿殼體內(nèi)壁輸送到排出的一側(cè)。風(fēng)機(jī)內(nèi)腔不需要潤滑油，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，適應(yīng)多種用途，已運(yùn)用于廣泛的領(lǐng)域。作為風(fēng)機(jī)核心部件的葉輪轉(zhuǎn)子，其發(fā)展趨勢在很大程度上決定了風(fēng)機(jī)的發(fā)展。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的加工精度直接影響風(fēng)機(jī)的使用性能；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子加工過程中中心不對稱直接影響風(fēng)機(jī)的使用壽命；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子加工表面質(zhì)量和轉(zhuǎn)子輪廓曲面質(zhì)量直接影響風(fēng)機(jī)工作噪聲。
其工作原理是利用兩個或者三個葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作相對運(yùn)動來壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。其工作原理如下圖：
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量計算方法
羅茨風(fēng)機(jī)的理論風(fēng)量為
，式中
為轉(zhuǎn)子在垂直位置時與機(jī)殼內(nèi)壁所包圍的面積，計算中近似取它等于轉(zhuǎn)子運(yùn)動所描繪的面積
／4的1／3，
＝l／3
／4＝
／12。因而，得出理論風(fēng)量為
＝4
)／12＝1／3
由于轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)于間、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間有縫隙存在，空氣將會漏回至吸風(fēng)側(cè)，因而實際輸氣量小于理論風(fēng)量，即
D——腰形轉(zhuǎn)子直徑．即轉(zhuǎn)子兩頂點間距離，mm；
L——腰形轉(zhuǎn)子的長度，mm；
n——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)，rpm；
——容積效率，一般
=0.75-0.85。
從理論分析可知，只要電動機(jī)能帶及動，鼓風(fēng)機(jī)就可在任何壓強(qiáng)下工作。但是，如出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口壓強(qiáng)相差過大，就會有大量空氣經(jīng)間隙漏回至進(jìn)口，導(dǎo)致羅茨鼓風(fēng)機(jī)效率降低；同時，轉(zhuǎn)速過高，也可能引起機(jī)器振動而縮短壽命，故出風(fēng)口壓強(qiáng)不宜過高。國產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的靜壓在19620～Pa之間，風(fēng)量在0．25－250m3／min(在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)，一般轉(zhuǎn)速有580、730、960及1450r/pm。取鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口斷面，列出包含有羅茨鼓風(fēng)機(jī)機(jī)械能的方程，就可得出能量與氣體熱力學(xué)過程有關(guān)。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的分類
由于工作方式不同，羅茨鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)有單級與雙級、干式與濕式之分。
(1)單級與雙級。只有一個壓縮級的鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)，稱為單級鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)。將兩臺單級鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)串聯(lián)起來，對氣體連續(xù)進(jìn)行兩次壓縮，即為雙級鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)。
(2)干式與濕式。鼓風(fēng)機(jī)一般作干式輸送，真空泵有干式和濕式兩種情況。所謂濕式真空泵，就是從泵的進(jìn)氣口向機(jī)殼內(nèi)注人少量的水，通過水分與氣體混合，吸收氣體壓縮過程中產(chǎn)生的熱量;同時利用水對機(jī)殼內(nèi)部間隙進(jìn)行密封，減少氣體經(jīng)過間隙的泄漏。因此，注入的水既稱冷卻水，又稱密封水。
此外，還有下列各種分類方法:按葉輪頭數(shù)分，有兩葉鼓風(fēng)機(jī)和三葉鼓風(fēng)機(jī)。按密封型式分，有迷宮密封、漲圈密封、填料密封和機(jī)械密封等各種型式的鼓風(fēng)機(jī)。按冷卻方式分，有空冷鼓風(fēng)機(jī)、水冷鼓風(fēng)機(jī)和逆流冷卻鼓風(fēng)機(jī)等。按結(jié)構(gòu)型式分，有立式鼓風(fēng)機(jī)、臥式鼓風(fēng)機(jī)、豎軸式鼓風(fēng)機(jī)、密集成組型風(fēng)機(jī)等。按傳動方式分，有直聯(lián)鼓風(fēng)機(jī)、帶聯(lián)鼓風(fēng)機(jī)等。按介質(zhì)種類分，有空氣鼓風(fēng)機(jī)、煤氣鼓風(fēng)機(jī)、氫氣鼓風(fēng)機(jī)、二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)等。還可按用途分，如立窯鼓風(fēng)機(jī)、氣化鼓風(fēng)機(jī)、曝氣鼓風(fēng)機(jī)等。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的主要特點
與其他類型的氣體壓縮機(jī)械比較，羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有下述特點:
(1)由于是容積式鼓風(fēng)機(jī)，因而具有強(qiáng)制輸氣特征。在轉(zhuǎn)速一定的條件下，流量也一定(隨壓力的變化很小)。即使在小流量區(qū)域，也不會像離心式鼓風(fēng)機(jī)那樣發(fā)生喘振現(xiàn)象，具有比較穩(wěn)定的工作特性。
(2)作為回轉(zhuǎn)式機(jī)械，沒有往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)，沒有氣閥，易損件少，因此使用壽命長，并且動平衡性好，能以較高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，不需要重型基礎(chǔ)。運(yùn)轉(zhuǎn)一周有多次吸、排氣，相對于活塞式壓縮機(jī)而言，氣流速度比較均勻，不必設(shè)置儲氣罐。
(3)葉輪之間、葉輪與機(jī)殼及墻板之間具有間隙，運(yùn)轉(zhuǎn)時不像螺桿式和滑片式壓縮機(jī)那樣需要注油潤滑，因此可以保證輸送的氣體不含油，也不需要使用氣一油分離器等輔助設(shè)備。由于存在間隙及沒有氣閥，輸送含粉塵或帶液滴的氣體時也比較安全。
(4)無內(nèi)壓縮過程，理論上比那些有內(nèi)壓縮過程的鼓風(fēng)機(jī)要多耗壓縮功。但除同步齒輪和軸承外，不存在其他的機(jī)械摩擦，因此機(jī)械效率高。特別是大型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，容積效率高，絕熱效率也比較高。
此外，羅茨鼓風(fēng)機(jī)還具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作方便、維修周期長等優(yōu)點。其缺點是:①無內(nèi)壓縮過程，絕熱效率較高(小機(jī)型偏低);②由于間隙的存在，造成氣體泄漏，且泄漏流量隨升壓或壓力比增大而增加，因而限制了鼓風(fēng)機(jī)向高壓方向的發(fā)展;③由于進(jìn)、排氣脈動和回流沖擊的影響，氣體動力性噪聲較大。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的應(yīng)用范圍
作為一種典型的氣體增壓與輸送機(jī)械，羅茨鼓風(fēng)機(jī)在其特定壓力區(qū)域內(nèi)具有廣泛的適用特性。其流量通常為0. 5 – 80 /min，單級工作壓力為53.3—98kPa。雙級串聯(lián)時，鼓風(fēng)機(jī)正壓可達(dá)196kPa，真空泵負(fù)壓可達(dá)80kPa。采用逆流冷卻時，單級正壓可達(dá)156.8kPa，負(fù)壓可達(dá)78.4kPa。
下圖是錦工羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能參數(shù)表：
就應(yīng)用而言，羅茨鼓風(fēng)機(jī)大多作空氣鼓風(fēng)機(jī)使用，其用途遍布建材、電力、冶煉、化工與石油化工、礦山、港口、輕紡、郵電、食品、造紙、水產(chǎn)養(yǎng)殖和污水處理等許多領(lǐng)域。采用氣密性好的密封裝置時，也可用來輸送空氣之外的氣體，如氫氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、甲烷、乙炔、煤氣等。另外，在醫(yī)藥、食品、化工和石油化工等部門，羅茨鼓風(fēng)機(jī)通常用作各種低壓氣力輸送系統(tǒng)的氣源機(jī)械。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
鼓風(fēng)機(jī)的主要零部件有機(jī)殼、墻板、轉(zhuǎn)子、同步齒輪、軸承及密封件等。
1.機(jī)殼
機(jī)殼為截面呈橢圓形的缸體，一般由高強(qiáng)度鑄鐵制成，輸送腐蝕性氣體時可采用不銹鋼制造。缸體上設(shè)有進(jìn)、排氣孔口，外部鑄有加強(qiáng)筋和安裝腳，大多為整體結(jié)構(gòu)。也有些大尺寸機(jī)殼采用水平中分結(jié)構(gòu)，上、下殼體之間采用銷釘定位。
2.墻板
在機(jī)殼與主、副油箱之間設(shè)有墻板。其作用一是作為端蓋，將機(jī)殼兩端封閉起來;二是作為支座，將轉(zhuǎn)子兩端支承起來。靠近軸伸端的稱為前墻板，另一端的稱為后墻板。有的墻板上配有側(cè)板，裝配時將側(cè)板嵌人機(jī)殼端口，可滿足轉(zhuǎn)子徑向定位的要求;工作時即使發(fā)生磨損，也只需要更換側(cè)板，而不至于讓整塊墻板報廢。墻板一般為高強(qiáng)度鑄鐵制件。輸送腐蝕性氣體時，通常與機(jī)殼一樣，采用不銹鋼制造。
3.轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子通常由葉輪與軸經(jīng)熱套或冷壓結(jié)合而成，有主動與從動之分。軸為優(yōu)質(zhì)碳素鋼或高強(qiáng)度合金鋼制件，從動軸相對較短。葉輪一般為高強(qiáng)度鑄鐵制件，必要時采用不銹鋼制造。小型轉(zhuǎn)子也可將葉輪與軸做成一個整體，采用高強(qiáng)度球墨鑄鐵鑄造。為減輕重量，往往將葉輪頭部做成空心結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)子按葉輪頭數(shù)有兩葉與三葉之分，按葉輪形狀有直葉與扭曲葉片之分。兩葉轉(zhuǎn)子均為直葉，三葉轉(zhuǎn)子有直葉和扭曲葉片兩種形狀。就聲學(xué)性能而言，三葉優(yōu)于兩葉，扭曲葉片優(yōu)于直葉。但因加工條件所限，實際應(yīng)用中以直葉轉(zhuǎn)子居多。
葉輪橫斷面的圖形稱為葉型，其輪廓線稱為型線。型線由一組特定曲線組合而成，通常按其中某段曲線的名稱給葉型命名。以兩葉轉(zhuǎn)子為例，圓弧線葉型、漸開線葉型及擺線葉型等常用葉型的型線特征。
4.同步齒輪
同步齒輪的作用，一是傳遞動力，二是確定兩葉輪間的間隙，保證兩轉(zhuǎn)子同步運(yùn)轉(zhuǎn)。主、從動齒輪具有相同的嚙合參數(shù)，是一對傳動比等于1:1的圓柱齒輪。為了便于周向調(diào)整，從動齒輪大多由齒圈與輪轂組合而成。調(diào)整時，應(yīng)按規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。反向旋轉(zhuǎn)時，齒輪側(cè)隙將空置到齒槽的另一側(cè)去，主、從動葉輪之間的間隙將隨之發(fā)生變化。
齒輪有直齒、斜齒及人字齒等幾種齒型，材料一般為優(yōu)質(zhì)碳素鋼或高強(qiáng)度合金鋼。齒輪與軸、齒圈與輪毅之間為圓柱配合或錐度配合。采用圓柱配合時，在配合面間裝有起固定作用的平鍵。
5.軸承
就承載而言，主要是徑向載荷。當(dāng)同步齒輪為直齒或人字齒時，不存在軸向力;采用斜齒輪時，會產(chǎn)生一定的軸向力，但載荷較小。常用軸承，有深溝球軸承、調(diào)心滾子軸承、角接觸球軸承及圓柱滾子軸承等型式。圓柱滾子軸承大多作承載軸承使用，其他幾種軸承既可承載，也可對轉(zhuǎn)子起軸向定位作用。
6，密封
密封的目的，主要是防止氣體和潤滑油泄漏。密封的好壞，在一定程度上能反映產(chǎn)品設(shè)計制造水平的高低和使用性能的優(yōu)劣。特別是在輸送易燃、易爆或有毒氣體時，密封是關(guān)系到鼓風(fēng)機(jī)能否安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。
密封分為兩大類。一類是固定部位的密封，如墻板與機(jī)殼之間、墻板與油箱之間以及軸承壓蓋與軸承座之間的密封，稱為靜密封;另一類是運(yùn)動部位的密封，如軸端部位、軸承座尾部及軸伸部位的密封，稱為動密封(或軸密封)。靜密封結(jié)構(gòu)簡單，一般為橡膠石棉板、O形密封圈等。軸密封結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，常用的有迷宮密封、骨架油封組、漲圈密封、填料密封和機(jī)械密封等型式。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的安裝及注意事項
羅茨鼓風(fēng)機(jī)由于是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，所以會產(chǎn)生震動，又由于其內(nèi)部空氣的脈動左右，也加大了羅茨鼓風(fēng)機(jī)的震動，所以羅茨鼓風(fēng)機(jī)的安裝時需要固定在地面上的。注意事項：
1、不應(yīng)把風(fēng)機(jī)安裝在人經(jīng)常出入的場所，以防受傷和燙傷。
2、不應(yīng)把風(fēng)機(jī)安裝在易產(chǎn)生易燃、易爆及腐蝕性氣體的場所，以防火災(zāi)和中毒等事故。
3、根據(jù)進(jìn)排氣口方向和維修需要，基礎(chǔ)面四周應(yīng)留有適當(dāng)寬裕的空間。
4、風(fēng)機(jī)安裝時，應(yīng)察看地基是否牢固，表面是否平整，地基是否高出地面等。
5、風(fēng)機(jī)室外配置時，應(yīng)設(shè)置防雨棚。
6、風(fēng)機(jī)在不大于40℃的環(huán)境溫度下可長期使用，超過40℃時，應(yīng)安裝排氣扇等降溫措施，以提高風(fēng)機(jī)使用壽命。
7、當(dāng)輸送空氣沼氣天然氣等介質(zhì)，其含塵量一般不應(yīng)超過100mg/m3。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)試
1、檢查各部位的緊固情況及定位銷是否有松動現(xiàn)象。
2、鼓風(fēng)機(jī)機(jī)體內(nèi)部無漏油現(xiàn)象。
3、鼓風(fēng)機(jī)機(jī)體內(nèi)部不能有結(jié)垢、生銹和剝落現(xiàn)象存在。
4、注意潤滑和散熱情況是否正常，注意潤滑油的質(zhì)量，經(jīng)常傾聽鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行有無雜聲，注意機(jī)組是否在不符合規(guī)定的工況下運(yùn)行，并注意定期加黃油。
5、鼓風(fēng)機(jī)的過載，有時不是立即顯示出來的，所以要注意進(jìn)、排氣壓力，軸承溫度和電動機(jī)電流的增加趨勢，來判斷機(jī)器是否運(yùn)行正常。
6、拆卸機(jī)器前，應(yīng)對機(jī)器各配合尺寸進(jìn)行測量，做好記錄，并在零部件上做好標(biāo)記，以保證裝配后維持原來配合要求。
7、新機(jī)器或大修后的鼓風(fēng)機(jī)，油箱應(yīng)加以清洗，并按使用步驟投入運(yùn)行，建議運(yùn)行8小時后更換全部潤滑油。
8、維護(hù)檢修應(yīng)按具體使用情況擬訂合理的維修制度，按期進(jìn)行，并作好記錄，建議每年大修一次，并更換軸承和有關(guān)易損件。
9、鼓風(fēng)機(jī)大修建議由專業(yè)維修人員進(jìn)行檢修。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行檢查
1、開機(jī)前檢查：
（1）檢查螺栓、螺母的連接松緊情況。
（2）檢查潤滑狀況，使油面處于油標(biāo)中心位置。
（3）檢查皮帶張力和皮帶輪偏正。
（4）檢查電源的電壓和頻率；
（5）檢查各儀表是否正常，如有異常及時通知維修人員更換。
（6）將管道上的主閥門、需要運(yùn)行的風(fēng)機(jī)出口閥門打開，其它未運(yùn)行的風(fēng)機(jī)出口閥門處于“關(guān)閉”狀態(tài)，避免風(fēng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器受損。
2、開機(jī)中檢查：
（1）如果需要風(fēng)機(jī)運(yùn)行“工頻”時，則只需要把電控箱上相應(yīng)的鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)打到“工頻”檔，然后按下“啟動”按鈕即可，其他風(fēng)機(jī)的開關(guān)和變頻器的開關(guān)打到“停止”，注意在按下“啟動” 按鈕之前一定要檢查一下運(yùn)行的風(fēng)機(jī)出口閥門是否打開，按下的“啟動” 按鈕的風(fēng)機(jī)與實際運(yùn)行的風(fēng)機(jī)是否一致。
（2）如果需要風(fēng)機(jī)運(yùn)行“變頻”時，把變頻器的開關(guān)打倒“啟動”按鈕，然后把電控箱上相應(yīng)的鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)打到“變頻”檔后即可，注意其他風(fēng)機(jī)的開關(guān)處于“停止”，在把開關(guān)打到“變頻”檔之前一定要檢查一下運(yùn)行的風(fēng)機(jī)出口閥門是否打開，按下的“變頻” 按鈕的風(fēng)機(jī)與實際運(yùn)行的風(fēng)機(jī)是否一致。
（3）待風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后（一般需要1分鐘時間），然后將排氣閥慢慢的關(guān)閉，以免由于關(guān)閉過快，造成風(fēng)機(jī)瞬時電流過大燒壞電機(jī)。
3、運(yùn)行中檢查：
（1）調(diào)節(jié)接觸氧化池的進(jìn)風(fēng)口閥門，使之均勻曝氣；
（2）溶解氧控制在2～4mg/L（通過溶氧儀讀出）。
（3）運(yùn)行初期由于潤滑油的粘滯而有噪音和電流過高的情況，運(yùn)行10～20分鐘可自行消失。
（4）流量大小不能通過開關(guān)閥門來調(diào)整。該風(fēng)機(jī)是容積形壓縮機(jī)，通過調(diào)整轉(zhuǎn)速來改變流量和軸功率；
（5）壓力表開關(guān)處于常閉狀態(tài)，如需測定壓力時可將壓力表開關(guān)打開。
（6）同一機(jī)型噪音也有差異，因為風(fēng)機(jī)在機(jī)械室內(nèi)的位置及配管情況不同會造成噪音的差異。
4、關(guān)機(jī)檢查：
（1）慢慢打開“排氣閥” 至全開。
（2）按下電控箱上的“停止”按鈕。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的使用操作
1、應(yīng)對風(fēng)機(jī)各部件全面進(jìn)行檢查，機(jī)件是否完整，各螺栓、螺母的連接松緊情況、各緊固件和定位銷的安裝質(zhì)量、進(jìn)排氣管道和閥門安裝質(zhì)量等。
2、為了保證鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行，不允許承載管道、閥門、框架等外加負(fù)荷。
3、檢查鼓風(fēng)機(jī)與電動機(jī)的找中、找正質(zhì)量。
4、檢查機(jī)組的底座四周是否全部墊實，地腳螺栓是否緊固。
5、向油箱注入規(guī)定牌號之機(jī)械油至油位線之中。
6、檢查電動機(jī)轉(zhuǎn)向是否符合指向要求。
7、在皮帶輪（聯(lián)軸器）處應(yīng)安裝皮帶罩（防護(hù)罩），以保證操作使用的安全。
8、全部打開鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)、排氣口閥門，盤動風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，無撞擊和磨擦等現(xiàn)象，確認(rèn)一切正常情況下，方可啟動風(fēng)機(jī)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)使用。
9、鼓風(fēng)機(jī)空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)
⑴新安裝或大修后的風(fēng)機(jī)都應(yīng)經(jīng)過空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑵羅茨鼓風(fēng)機(jī)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的概念是：在進(jìn)排氣口閥門全開的條件下投入運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑶沒有不正常的氣味或冒煙現(xiàn)象及碰撞或摩擦聲，軸承部位的徑向振動速度不大于6.3mm/s。
⑷空負(fù)荷運(yùn)行30分鐘左右，如情況正常，即可投入帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，如發(fā)現(xiàn)運(yùn)行不正常，進(jìn)行檢查排除后仍需做空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)。
10、鼓風(fēng)機(jī)正常帶負(fù)荷持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)
⑴要求逐步緩慢地調(diào)節(jié)，帶上負(fù)荷直至額定負(fù)荷，不允許一次即調(diào)節(jié)至額定負(fù)荷。
⑵所謂額定負(fù)荷，系指進(jìn)、排氣口之間的靜壓差，按銘牌上的標(biāo)定壓力值。在排氣口壓力正常情況下，須注意進(jìn)氣口的壓力變化，以免超負(fù)荷。
⑶風(fēng)機(jī)正常工作中，嚴(yán)禁完全關(guān)閉進(jìn)、排氣口閥門，應(yīng)注意定期觀察壓力情況，超負(fù)荷時安全閥是否動作排氣，否則應(yīng)及時調(diào)整安全閥，不準(zhǔn)超負(fù)荷運(yùn)行。
⑷由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的特性，不允許將排氣口的氣體長時間地直接回流入鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口（改變了進(jìn)氣口的溫度），否則必將影響機(jī)器的安全，如需采取回流調(diào)節(jié)，則必須采用冷卻措施。
⑸要經(jīng)常注意潤滑油的油量位置，定期檢查，并做好記錄，確保油量。可采用自動注入潤滑油的方式，進(jìn)行羅茨風(fēng)機(jī)的設(shè)備保養(yǎng)，如圖所示：
11、停車鼓風(fēng)機(jī)不宜在滿負(fù)荷情況下突然停車，必須逐步卸負(fù)荷后再停車，以免損壞機(jī)器，關(guān)于緊急停車原則，用戶可另行擬訂細(xì)則。
12、 鼓風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行及使用壽命，取決于正確而經(jīng)常地維護(hù)和保養(yǎng)，并應(yīng)注意任何事故的苗子，除了要注意一般性維修規(guī)程外，對下述各點要著重注意。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的故障及處理辦法
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的預(yù)防維護(hù)辦法
泵腔防腐保護(hù)
金屬腐蝕的形態(tài)，可分為全面（均勻）腐蝕和局部腐蝕兩大類。前者較均勻的發(fā)生在風(fēng)機(jī)的全部表面，后者只是發(fā)生在局部。例如孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂、腐蝕疲勞、氫腐蝕破裂、磨損腐蝕、脫層腐蝕等。特別是石油、化工行業(yè)以及海洋大氣環(huán)境尤為突出。
針對羅茨風(fēng)機(jī)腐蝕的問題，更換設(shè)備部件是企業(yè)通常采用的方法，但設(shè)備受材質(zhì)及加工工藝等方面的影響，普遍價值高，例如搪玻璃設(shè)備、聚四氟部件、鈦材等高值金屬材料等。采用高分子復(fù)合材料實施表面有機(jī)涂層防腐是有效的防腐蝕措施之一，目前國內(nèi)應(yīng)用較為成熟的有福世藍(lán)系列。表面粘涂保護(hù)可廣泛應(yīng)用于磨蝕、氣蝕、腐蝕部位的修復(fù)和預(yù)保護(hù)涂層，其具有良好的耐化學(xué)性能及優(yōu)異的力學(xué)性能和粘接性能，與傳統(tǒng)的壓力容器焊接修補(bǔ)相比，具有施工簡便、成本低、安全性能，修復(fù)效果好的特點。
轉(zhuǎn)子軸鍵槽損傷
因為受設(shè)備運(yùn)行環(huán)境等因素的影響，羅茨風(fēng)機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)軸頭、鍵槽磨損損壞現(xiàn)象，問題出現(xiàn)后，按照傳統(tǒng)方法要補(bǔ)焊或刷鍍后機(jī)加工修復(fù)。但是補(bǔ)焊高溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力無法完全消除，容易出現(xiàn)彎曲或斷裂；電刷鍍受涂層厚度限制，容易剝落。而且以上方法都是用金屬修復(fù)金屬，無法改變“硬對硬”的配合關(guān)系，在各種力的綜合作用下，仍會造成再次磨損。
采用高分子復(fù)合材料，可免機(jī)加工快速有效修復(fù)軸承室磨損。既無補(bǔ)焊熱應(yīng)力影響，修復(fù)厚度也不受限制，同時產(chǎn)品所具有的金屬材料不具備的退讓性，吸收設(shè)備的沖擊震動，并且可使配合面100%接觸，避免了再次出現(xiàn)磨損的可能。
殼體裂紋治理
羅茨風(fēng)機(jī)部件因鑄造、加工缺陷或內(nèi)應(yīng)力、超負(fù)荷運(yùn)行等原因經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)備部件出現(xiàn)裂紋或斷裂現(xiàn)象，常規(guī)的修復(fù)方法是采用焊接。焊接常常會導(dǎo)致零件產(chǎn)生熱變形或熱應(yīng)力，特別是薄壁件，而且有的零件材質(zhì)是鑄鐵、鋁合金、鈦合金一類難焊材料。還有一些易于發(fā)生爆炸危險的場合，如石化行業(yè)等，更不易采用焊接修復(fù)方法。
油封漏油
由于羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中滲油嚴(yán)重，給安全生產(chǎn)帶來眾多弊端，傳統(tǒng)方法是需要長時間停機(jī)拆卸更換密封墊和處理結(jié)合面，在設(shè)備運(yùn)行中想要實現(xiàn)有效的治理，傳統(tǒng)方法不可能實現(xiàn)。邁特雷超級密封劑&潤滑劑，具有超強(qiáng)的自潤滑性能，減小嚙合部位的間隙，有效緩解設(shè)備噪音及動密封部位的滲漏油問題。超級潤滑劑是一種油品添加劑，不會對油品造成污染或使油品變質(zhì)，在不停機(jī)情況下給企業(yè)解決了生產(chǎn)中的安全隱患，為企業(yè)節(jié)約了高額的維修或更換成本。
溫度過高處理辦法
⑴ 油箱內(nèi)油太多、太稠、太臟；
⑵ 過濾器或消聲器堵塞；
⑶ 壓力高于規(guī)定值；
⑷ 葉輪過度磨損，間隙大；
⑸ 通風(fēng)不好，室內(nèi)溫度高，造成進(jìn)口溫度高；
⑹ 運(yùn)轉(zhuǎn)速度太低，皮帶打滑。
⑴ 降低油位或重新加注牌號正確的；
⑵ 清除堵物；
⑶ 降低通過鼓風(fēng)機(jī)的壓差；
⑷ 修復(fù)間隙；
⑸ 開設(shè)通風(fēng)口，降低室溫；
⑹ 加大轉(zhuǎn)速，防止皮帶打滑。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的節(jié)能減耗
節(jié)能
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是不受風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速限制的，不論轉(zhuǎn)速變化如何其風(fēng)壓可以保持不變。而風(fēng)量則與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的，即Q=KN
Q：表示風(fēng)量 N：表示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 K：為系數(shù)
從公式可知，風(fēng)量調(diào)節(jié)，完全由變頻器改變電機(jī)頻率達(dá)到無級變速，起到調(diào)節(jié)風(fēng)量的效果。根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用工藝風(fēng)機(jī)的最低頻15HZ，通常在35HZ左右，有個別時刻50HZ滿風(fēng)量運(yùn)行，由于立窯工藝基本是一致的，因此在不同的立窯風(fēng)量調(diào)節(jié)量是基本相同的，凡立窯應(yīng)用變頻技術(shù)都可以獲40%左右的節(jié)能效果。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)個恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其節(jié)電率與轉(zhuǎn)速降成正比即N%=△N%，雖然不同于一般風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)電率更高，但因它的功率較大，而且只要爐墻不壞，是連續(xù)24小時工作的，并開動時間亦很長。因此節(jié)電潛力大，節(jié)電費用高。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造后，改變了過去以調(diào)節(jié)出口（進(jìn)口）閥門開度方式來調(diào)節(jié)風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式，勞動強(qiáng)度減輕，調(diào)節(jié)的及時性好，提高了產(chǎn)品的合格率，單耗明顯下降。
減耗
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行及使用壽命，取決于是否經(jīng)常正確地維護(hù)和保養(yǎng)，并應(yīng)注意任何事故苗子，如果長時間的不使用三葉羅茨風(fēng)機(jī)，就要切斷其機(jī)體上的所有電源，把其放置在一個通風(fēng)干燥的地方，這樣就可以有效地避免機(jī)體在長期的不使用中而產(chǎn)生的生銹等現(xiàn)象。此外在羅茨風(fēng)機(jī)的使用過程中要定期對其進(jìn)行上油，只有這樣才能最大限度地保證三葉羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的靈活性。
除了這樣做之外，平時還要注意以下幾點：
1. 檢查羅茨鼓風(fēng)機(jī)各部位的緊固情況及定位銷是否松動現(xiàn)象，如有松動應(yīng)抓緊固定。
2. 風(fēng)機(jī)機(jī)體內(nèi)部不能有結(jié)垢、生銹和剝落現(xiàn)象存在。防止機(jī)體內(nèi)部有滲油現(xiàn)象。
3.拆卸機(jī)器時應(yīng)對機(jī)器各配合尺寸進(jìn)行測量，做好記錄，并在零部件上做好標(biāo)記與方向，以保證裝配且能保持原來的配合要求。
4.羅茨風(fēng)機(jī)的過載有時不是立刻顯示出來的，所以要注意進(jìn)排氣壓力、軸承溫度和電機(jī)電流的變化，借以判斷機(jī)器是否運(yùn)行正常。
5. 在正常條件情況下要求機(jī)組運(yùn)行1000 小時必須更換潤滑油。 注意潤滑油冷卻情況是否正常，注意潤滑油的質(zhì)量，經(jīng)常傾聽羅茨鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行有無雜聲，注意機(jī)組是否在不符合規(guī)定工況下工作。
6. 新機(jī)器或大修后的羅茨風(fēng)機(jī)，按使用步驟投入運(yùn)行，建議運(yùn)行8小時后更換全部潤滑油。日常保養(yǎng)很重要，小故障必須修復(fù)后再投入使用。
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與其他類型的氣體壓縮機(jī)械比較，羅茨風(fēng)機(jī)具有下述優(yōu)點：
（1）由于是容積式鼓風(fēng)機(jī)，因而具有強(qiáng)制輸氣特征。在轉(zhuǎn)速-一定的條件下，流量也一定（隨壓力的變化很小）。即使在小流量區(qū)域，也不會像離心式鼓風(fēng)機(jī)那樣發(fā)生喘振現(xiàn)象，具有比較穩(wěn)定的工作特性。
（2）作為回轉(zhuǎn)式機(jī)械，沒有往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)，沒有氣閥，易損件少，因此使用壽命長，并且動力平衡性好，能以較高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，不需要重型基礎(chǔ)。運(yùn)轉(zhuǎn)一周有多次吸、排氣，相對于活塞式壓縮機(jī)而言，氣流速度比較均勻，不必設(shè)置儲氣罐。
（3）葉輪之間、葉輪與機(jī)殼及墻板之間具有間隙，運(yùn)轉(zhuǎn)時不像螺桿式和滑片式壓縮機(jī)那樣需要注油潤滑，因此可以保證輸送的氣體不含油，也不需要使用氣一油分離器等輔助設(shè)備。由于存在間隙及沒有氣閥，輸送含粉塵或帶液滴的氣體時也比較安全。
（4）無內(nèi)壓縮過程，理論上比那些有內(nèi)壓縮過程的鼓風(fēng)機(jī)要多耗壓縮功。但除同步齒輪和軸承外，不存在其他的機(jī)械摩擦，因此機(jī)械效率高。特別是大型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，容積效率高，全絕熱效率也比較高。此外，羅茨鼓風(fēng)機(jī)還具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作方便、維修周期長等優(yōu)點。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的缺點是：
（1）無內(nèi)壓縮過程，絕熱效率較低（小機(jī)型尤為偏低）；
（2）由于間隙的存在，造成氣體泄漏，且泄漏流量隨升壓或壓力比增大而增加，因而限制了鼓風(fēng)機(jī)向高壓方向的發(fā)展；
（3）由于進(jìn)、排氣脈動和回流沖擊的影響，氣體動力性噪聲較大。
2006年 鄭 州 大學(xué) 學(xué) 報 (工 學(xué) 版 ) Sep. 2006
第 27卷 JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience) Vol.27 No.3
文章編號:1671一6833(2006)03一0059一04
大流且三葉羅茨風(fēng)機(jī)的全絕熱效率及溫度特性分析
熊濱生’，熊安然“，李秀明3，陳江義’
(1.鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，河南鄭州;2.中原工學(xué)院電子信息學(xué)院，河南鄭州;3.鄭州大
學(xué)學(xué)報編輯部，河南鄭州)
摘 要:介紹了大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率、機(jī)械效率、理想羅茨的絕熱效率和全絕熱效率jad，對
風(fēng)機(jī)的無逆流冷卻和有逆流冷卻的兩種溫度變化情況進(jìn)行了比較分析.結(jié)合生產(chǎn)實例說明，羅茨風(fēng)機(jī)容
積效率隨徑距比的變化，羅芙風(fēng)機(jī)理想羅茨的絕熱效率、全絕熱效率，ad隨風(fēng)機(jī)的壓力。比增加呈現(xiàn)的
下降趨勢，排氣溫度隨壓力比:增加呈現(xiàn)的上升趨勢規(guī)律.大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)采用逆流冷卻極錦工降
低排氣溫度、減小回流沖擊噪聲.
關(guān)健詞:理想羅茨;全絕熱效率;排氣溫度;逆流冷卻
中圈分類號:TH48 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
調(diào)心滾子軸承、游動端安裝圓柱滾子軸承.同步齒
0 引言
輪采用6級精度硬齒面斜齒圓柱齒輪，整體淬火后
漸開線葉型三葉羅茨風(fēng)機(jī)是由國外引進(jìn)的一 磨齒.同步齒輪轉(zhuǎn)速975r/min，采用浸油潤滑.
種新型羅茨風(fēng)機(jī)，具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，氣流脈動小、噪 1.1風(fēng)機(jī)的容積效率
聲低等特點 在國內(nèi)，大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)已經(jīng)成 三葉羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率
為生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，例如寶鋼煉鋼廠引進(jìn)德國 71}=Qs/Qth (1)
KRUPPPOLYSIUS公司制造的投料系統(tǒng)POLDOS 式中:Q。為實際流量，m3/min;Q,h為理論流量，
中的大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)川用于輸送用氣. m3/min.
大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率較高、機(jī)械 三葉羅茨風(fēng)機(jī)工作時，在轉(zhuǎn)速 n和升壓△尸
功率損失小.其熱力學(xué)指標(biāo)全絕熱效率、溫升、排 一定的情況下，容積效率，，與風(fēng)機(jī)的多個設(shè)計參
氣溫度等是評價風(fēng)機(jī)性能的重要指標(biāo).J.B. 數(shù)有關(guān).容積效率，，與徑距比Rm/。的關(guān)系，如
RitchieJPatterson對影響全絕熱效率的內(nèi)泄漏進(jìn) 圖1所示.Rm/。增大，則容積效率1}相應(yīng)提高，
行研究 2【]，劉卉對采用逆流冷卻進(jìn)行了試驗研 面積利用系數(shù)又也相應(yīng)增大[[4,51，如圖2所示.
究3〔1，筆者僅對容積效率、全絕熱效率及風(fēng)機(jī)的溫 1 0
度特性等與壓力比之間的相互關(guān)系及變化趨勢進(jìn)
0 O
行分析研究. U
0 6
· 卜
1全絕熱效率
風(fēng)機(jī)的全絕熱效率71ad考慮了風(fēng)機(jī)的三部分 彩 0 4
效率，即容積效率，。、機(jī)械效率，二、理想羅茨的絕 鐘 轉(zhuǎn) 速 n=1450r·min
0 2
熱效率，ad,th.大流量羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率較高， 升 壓 △P=49kPa
0引言漸開線葉型三葉羅茨風(fēng)機(jī)是由國外引進(jìn)的一種新型羅茨風(fēng)機(jī),具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),氣流脈動小、噪聲低等特點.在國內(nèi),大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)已經(jīng)成為生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備,例如寶鋼煉鋼廠引進(jìn)德國KRUPPPOLYSIUS公司制造的投料系統(tǒng)POLDOS中的大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)[1]用于輸送用氣.大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率較高、機(jī)械功率損失小.其熱力學(xué)指標(biāo)全絕熱效率、溫升、排氣溫度等是評價風(fēng)機(jī)性能的重要指標(biāo).J.B.RitchieJPatterson對影響全絕熱效率的內(nèi)泄漏進(jìn)行研究[2],劉卉對采用逆流冷卻進(jìn)行了試驗研究[3],筆者僅對容積效率、全絕熱效率及風(fēng)機(jī)的溫度特性等與壓力比之間的相互關(guān)系及變化趨勢進(jìn)行分析研究.1全絕熱效率風(fēng)機(jī)的全絕熱效率ad考慮了風(fēng)機(jī)的三部分效率,即容積效率c、機(jī)械效率m、理想羅茨的絕熱效率ad,th.大流量羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率較高,機(jī)械損失功率在軸功率中占的比例也小(特別是在升壓較高時,機(jī)械效率較高),全絕熱效率比中、小型風(fēng)機(jī)的高.以鄭州某公司生產(chǎn)的80m3/min三葉羅茨風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行分析,JS116-6電動機(jī)驅(qū)動,額定功率95kW.主、從動軸的固定端安裝雙列調(diào)心滾子軸承、游動端安裝圓柱滾子軸承.同步齒輪采用6級精度硬齒面斜齒圓柱齒輪,整體淬火后磨齒.同步齒輪轉(zhuǎn)速975r/min,采用浸油潤滑.1.1風(fēng)機(jī)的容積效率三葉羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率v=Qs/Qth(1)式中:Qs為實際流量,m3/min;Qth為理論流量,m3/min.三葉羅茨風(fēng)機(jī)工作時,在轉(zhuǎn)速n和升壓P一定的情況下,容積效率v與風(fēng)機(jī)的多個設(shè)計參數(shù)有關(guān).容積效率v與徑距比Rm/a的關(guān)系,如圖1所示.Rm/a增大,則容積效率v相應(yīng)提高,面積利用系數(shù)也相應(yīng)增大[4,5],如圖2所示.圖1容積效率與徑距比Fig.1Volumeefficiencyandradius-centerdistanceratio圖2面積利用系數(shù)與徑距比Fig.2Usedareafactorandradius-centerdistanceratio在不發(fā)生齒形干涉的前提下,采用較大的徑距比Rm/a、較大的面積利用系數(shù),能夠有效提高羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率v.適當(dāng)提高葉輪與機(jī)殼的加工精度,減小轉(zhuǎn)子間隙通流面積fi也可以提高容積效率v.同一規(guī)格的大容量風(fēng)機(jī),往往有兩種電動機(jī)轉(zhuǎn)速供用戶選擇,葉輪轉(zhuǎn)速較高則容積效率也較高.1.2理論功率與機(jī)械效率三葉羅茨風(fēng)機(jī)的理論功率Nth與升壓值P、理論流量Qth有關(guān).理論功率Nth加上同步齒輪的嚙合功率損耗、主動軸、從動軸的軸承功率損耗Nm,便得到軸功率Nsh.風(fēng)機(jī)的理論功率Nth與軸功率Nsh隨壓力比、轉(zhuǎn)速n的升高呈線性增長.三葉羅茨風(fēng)機(jī)的機(jī)械效率主要考慮主、從動軸的軸承效率、齒輪的嚙合效率以及攪油損失.機(jī)械效率m=Nth/Nsh(2)1.3理想羅茨的絕熱效率三葉羅茨風(fēng)機(jī)的基圓容積與排氣口接通的瞬時,排氣口的高壓氣體迅速向基圓容積回流,使其內(nèi)部壓力從Pi突然升高至Pd,然后氣體從排氣口排出.羅茨風(fēng)機(jī)的壓縮為定容積壓縮,即氣體為不可壓縮流體,理想羅茨的功率為風(fēng)機(jī)的理論功率Nth.氣體壓縮過程的氣體狀態(tài)變化為等熵絕熱過程,其理論絕熱壓縮功率為Nad,th.理想羅茨的絕熱效率ad,th隨壓力比增加呈下降趨勢,如圖3所示.ad,th=Nad,th/Nth(3)1.4全絕熱效率三葉羅茨風(fēng)機(jī)的全絕熱效率ad為容積效率v、機(jī)械效率m、理想羅茨的絕熱效率ad,th乘積.ad=vmad,th(4)衡量風(fēng)機(jī)的綜合指標(biāo)全絕熱效率ad隨壓力比的變化,如圖4所示.圖3理想羅茨的絕熱效率與壓力比Fig.3IdealRoots
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