中冶宝钢技术有限公司
摘要：对罗茨真空泵极限真空度不足的后果及主要原因进行了分析，提出了对该设备的解决方案，取得了一定的效果，从而确保罗茨真空泵很好地正常运行。
关键词：阴；阳“8”字形的转子；密封；间隙；工作侧；非工作侧；同步齿轮
一、概述
回转式罗茨真空泵（The roots rotary vacuum pump），是宝钢总厂化工公司三期化产厂洗油装置关键设备，属于A类设备。宝钢三期工程，从日本神户制钢制造公司引进的重要设备（MODEL型号：TRM1253；VOLUME：抽气流量 16m³/min ；SUC PRESS：出口极限真空度-30TORR（30mmHg）=-3.9×10-3Mpa；DISCH PRESS进口极限真空压力300mmAq（300mmH2O）=2.9×10-3Mpa；功率：30KW；SPEED转速：1460r/min），属水冷却卧式罗茨真空泵。
罗茨真空泵使用在宝钢化工公司三期化产厂洗油装置，该设备从洗油反应塔抽真空，提供稳定的洗油与甲基萘进行分离所必需的真空，进口极限真空压力增高、出口极限真空度降低、抽气流量不足等都会影响洗油反应塔，影响三期化产厂洗油装置正常生产。
二、罗茨真空泵极限真空度不足的后果及主要原因分析
罗茨真空泵（简称：罗茨泵）是指泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子，转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触的一种变容真空泵。
罗茨真空泵的结构（见图一）
罗茨真空泵，主要由泵壳、前后中1中2墙板、主动轴（阳“8”字形的转子）、从动轴（阴“8”字形的转子）、同步齿轮、密封等组成。本次大修的罗茨真空泵为三叶转子，转子断面“8”型，转子型线为圆弧线。
是利用泵壳内装有一对阴、阳“8”字形的转子，通过主、从动轴上一对同步齿轮的作用，以同步等速向相反方向高速旋转，洗油反应塔被抽气体从进气口吸入到一级腔体转子与泵壳之间的空间v0内，随着腔体内阴、阳“8”字形的转子上的圆弧线啮合旋转，转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高，当转子继续转动时，气体排出泵外经一级水冷却器冷却，使压缩气体温度降低，通过气体管道进入二级腔体压缩气体；气体排出泵外再经二级水冷却器冷却，使压缩气体温度降低，再通过气体管道进入三级腔体压缩气体；气体排出泵外最后经三级水冷却器冷却，使压缩气体温度再次降低，再通过气体管道送入气体处理罐内处理后排放于大气外。
进气口吸气→一级腔体压缩→排气过程→一级水冷却器冷却→一级气体管道吸气→二级腔体压缩→排气过程→二级水冷却器冷却→二级气体管道吸气→三级腔体压缩→三级水冷却器冷却→气体处理罐→排放于大气外
从1998年8月投产以来，该泵连续运转至2013年9月，生产发现进口极限真空压力增高及出口极限真空度明显降低，抽气流量也严重不足，已无法满足正常生产需要，出口温度也接近故障报警温度。该泵有二台，现今一台泵待修，一台备泵切换投入使用，没有备用设备使用。根据日本维修标准，每隔2年进行一次大修。2013年9月，经过生产与点检商量，决定立即停产修理，工期5天，组织人员检修，作为一次大修，我是此次检修主要负责人。
由表一与表二对比，可以看出。造成极限真空压力不足的主要原因，根据内部结构和工作原理分析，主要有以下几点：
①、进气管、一二三级联通气体管道、水冷却器及泵体等副设备，由于管道、法兰垫片、水冷却器及泵体等腐蚀、老化、热胀冷缩造成泄漏，使空气进入或者漏气极限真空压力增高；污垢、介质堵塞而使出口极限真空度低、抽气流量不足，是造成极限真空度不足的主要原因之一。
②、阴、阳“8”字形转子的圆弧线，经过长期运转，由于管道介质易使转子上的圆弧线磨损，造成转子上的圆弧线啮合间隙过大，进口极限真空压力增高，出口极限真空度也相对低、抽气流量不足，也是造成极限真空度不足的主要原因之一。
③、阴、阳“8”字形转子两侧的轴，由墙板上多组金属石墨环密封和挡油环组成，由于长时间运转，滚动轴承磨损、损坏，会使阴、阳“8”字形转子轴磨损成凹槽或者金属石墨密封与轴间隙磨损增大，造成腔体内压缩气体外泄在滚动轴承腔体内，也是造成极限真空度不足的主要原因之一。
④、阴、阳“8”字形转子啮合间隙、侧间隙、轴承间隙及同步齿啮合间隙，也会因连续运转磨损，而使间隙增大，同样也是造成极限真空度不足的主要原因之一。
三、解决方法
根据以上提出的造成罗茨真空泵极限真空度不足的四大原因分析，采取以下措施来解决：
1、拆卸与解体
（1）拆卸
①拆除马达保护罩及马达（小心马达夹伤手指）。
②拆除进出口管道、一二三级联通气体管道、水冷却器、齿轮箱与轴承箱冷却水管。
③齿轮箱与轴承箱放油，拆除罗茨真空泵座螺栓。
④将罗茨真空泵吊离，放到检修场，以便进行解体。
（2）罗茨真空泵解体与测量
①拆除齿轮箱盖，用千分尺测量垫片厚度为0.5mm。
②测量阴、阳“8”字形转子啮合间隙、齿顶与齿谷间隙、同步齿啮合间隙（压铅）、侧间隙、齿顶与腔孔间隙（塞尺）、轴向窜动间隙（百分表）。
③用30T液压拉马先拉出阳“8”字形转子同步齿，后拉出阴“8”字形转子同步齿，做标记阳“8”字形转子同步齿为1，阴“8”字形转子同步齿为2；轴承压盖（用千分尺测量垫片厚度阴、阳“8”字形转子为1.46mm）、用M12×65顶出轴承座（用塞尺轴承6315间隙阴、阳“8”字形转子0.12mm/0.09mm），取出轴承。
④用5mm内六角拆除皮带轮上止动螺丝，用铜棒向内敲打皮带轮，使皮带轮上带锥度两半内套松动，取出皮带轮。
⑤拆除机械密封压盖、机械密封（游标卡尺测量轴端到机械密封固定环距离96mm）、轴承箱盖（用千分尺测量垫片厚度为0.5mm）、轴承压盖（用千分尺测量垫片厚度阴、阳“8”字形转子为1.2mm）、用M12×65螺栓顶出轴承座（用塞尺轴承6315间隙阴、阳“8”字形转子0.07mm/0.10mm）、取出轴承。
⑥拆除挡油环、前（进气口）后（排气口）中1中2墙板、吊出阴、阳“8”字形转子（旋转阳“8”字形转子，先吊出阴“8”字形转子，后吊出阳“8”字形转子）。
2、阴、阳“8”字形转子
①由于罗茨真空泵旧阴、阳“8”字形转子经检查各间隙符合使用范围，可以继续使用。
②进行探伤，检查阴、阳“8”字形转子上有无裂纹、气孔、砂眼等缺陷。
③阴、阳“8”字形转子的动、静平衡
该阴、阳“8”字形转子的动、静平衡，由于我们单位没有此种设备，由点检方负责联系厂方做动、静平衡试验。据日方要求，其精度等级为G2.5级。
经过对罗茨真空泵旧阴阳“8”字形转子检查处理及动静平衡试验，旧阴阳“8”字形转子已经完全达到工作标准。
3、密封
（1）阳“8”字形转子轴上密封处及轴承处无凹槽，阴“8”字形转子轴上密封处及轴承处有凹槽。
（2）阴“8”字形转子轴上密封处及轴承处有凹槽的修复，采用2211F高分子复合修复材料，在传动部位磨损尺寸相对较小的情况下可以现场修复，既避免机械加工，又无补焊热应力热影响，修复厚度也不受限制，同时产品所具有的耐磨性及金属材料不具备的退让性，确保修复部位百分百的接触配合，降低设备的冲击震动，避免磨损的可能性，并大大延长设备部件（包括轴、轴承）的使用寿命，节省大量的机械加工时间及加工费用，创造巨大的经济价值。
修复步骤：
①模具加工：制作标准对开模具。
②表面处理：去油、打磨、清洗，确保表面干净、干燥、结实。
③调和材料：比例准确，调和均匀。
④涂抹材料：确保粘接、填实及厚度。
⑤安装模具：涂刷脱模剂，安装固定，确保多余材料被挤出。
⑥脱模：固化后，拆卸模具将多余材料清理干净，材料不可敲击，可通过磨光机、锉刀等工具清除，达到安装要求。
（3）多组金属石墨环密封，经检查，密封座磨损已大于0.5mm，更换新的密封座，密封座与轴间隙标准为0.15－0.30mm，新的密封座与轴间隙为0.20mm；密封两端平行度公差≤0.01mm。
（4）挡油环密封，更换挡油环中的“O”型圈，间隙为0.05mm。
4、装配、间隙调整及方法
（1）阴、阳“8”字形转子的吊装
①吊入阳“8”字形转子。
②旋转阳“8”字形转子，吊入阴“8”字形转子。
（2）金属石墨环密封安装
①安装好中1、中2、前（进气口）、后（排气口）墙板，各联接处静密封面用“106”有机硅橡胶。
②安装好前（进气口）、后（排气口）墙板处的多组金属石墨环密封及挡油环。
（3）齿顶与腔孔间隙
阳“8”字形转子（阴“8”字形转子）的齿顶与腔孔之间，用0.02—1mm塞尺检测，塞尺应达到稍微偏紧为此，此规格塞尺数据即为齿顶与缸孔间隙；阳“8”字形转子的齿顶与腔孔0.28mm，阴“8”字形转子的齿顶与腔孔0.32mm。
（4）同步齿啮合间隙（0.06 /0.08mm）、（见图十一）
将0.50mm铅丝放入同步齿轮1与同步齿轮2之间，按旋转方向转动接手，取出所压铅丝，用千分尺测量同步齿轮1与同步齿轮2之间啮合间隙及顶隙，作好记录。（转动接手时，注意观察同步齿轮1带动同步齿轮2的一面即为工作侧或者负荷侧，反之即为非工作侧或者非负荷侧）；工作侧0.06mm，非工作侧0.08mm，顶隙1.20mm。
（5）轴承箱盖、齿轮箱盖、机械密封、罗茨真空泵、皮带轮等安装及调整
①更换垫片，用千分尺测量垫片厚度为0.5mm，轴承箱盖表面清理干净，安装轴承箱盖，紧固螺栓。
②更换垫片，用千分尺测量垫片厚度为0.5mm，齿轮箱盖表面清理干净，安装轴承箱盖，紧固螺栓。
③更换垫片，用千分尺测量垫片厚度为0.5mm机械密封压盖表面清理干净，安装、调整机械密封（游标卡尺测量轴端到机械密封固定环距离96mm），安装机械密封压盖，紧固螺栓。
④将罗茨真空泵座表面清理干净，吊装罗茨真空泵就位，紧固罗茨真空泵螺栓。
⑤在阳“8”字形转子的轴上装入带锥度型两半内套、皮带轮，用拉线法调整罗茨真空泵皮带轮与电机皮带轮在同一线上，用5mm内六角紧固止动螺丝。
⑥安装马达马及达保护罩（小心马达夹伤手指）。
5、检查、试漏安装
（1）对进出口管道、一二三级联通气体管道、水冷却器等清理干净和检查。
（2）进行0.3MPa气压试验，并用肥皂水试漏，发现泄漏，采取补焊、美嘉华高分子复合材料实施表面有机涂层防腐修复；如无法修复，则采取更换。
（3）确认进出口管道、一二三级联通气体管道、水冷却器等无泄漏、堵塞，
安装并用肥皂水试联接处是否泄漏。
四、改进效果及试车
2013年9月，我们经过以上方法解决了罗茨真空泵极限真空度四大问题，安装完后，手动盘车转动灵活，罗茨真空泵一次试车成功，各项功能如下：
从而使宝钢化工公司三期化产厂洗油装置正常投产，受到了化工公司及本公司奖励。此次检修，既给化工公司节约外修费用，又给本公司增加检修费。同时，为今后检修同类及类似煤气升压机、压缩机、真空泵、罗茨风机、排送机等的方法，提供了可靠的借鉴价值是无法用金钱来估量的。经过此次大修，从中我受益非浅，从而为我今后检修技术的提高，积累了大量宝贵经验和财富。
参考文献：
[1]宝钢化工公司提供的日方《TRM1253罗茨真空泵》图纸及资料
[2]焦化设备状态维护与检修技术系列丛书
[3]《化产净化设备状态维护与检修技术》
[4]《罗茨真空泵的检修》 上海化学机械工业出版社
[5]《机械维修钳工工艺》 北京化学工业出版社
论文作者:彭云
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/24
标签：转子论文; 字形论文; 真空泵论文; 间隙论文; 气体论文; 轴承论文; 水冷论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;