跳汰機供風系統故障分析及預防

劉德福　楊小平

摘要：分析了選煤廠供風系統兩個主要組成部分羅茨鼓風機和風包的故障原因，并給出了切實可行的故障解決辦法和事故預防措施。

關鍵詞：供風系統;羅茨鼓風機;風包爆炸;管道振動

中圖分類號：TD455.1

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.030

1 引言

跳汰選煤工藝主要由跳汰機實現，是一個多因素、多參數相互作用相互制約的物理過程[1]，其主要靠鼓風機和風包產生高壓和低壓的氣體，通過風閥的控制在篩下產生脈動水流來完成，因此脈動水流直接影響床層化的效果。這就要求跳汰機的供風系統處在合適的工作狀態下，產生適當的脈動水流來使跳汰機達到最佳工作狀態，因此跳汰生產作業的正常進行與供風系統的良好運轉密切相關。由除塵裝置、羅茨鼓風機、風包構成的跳汰機供風系統一旦出現機械故障或操作失誤將會出現跳汰機停機壓煤等嚴重后果，如果檢修不及時，將會給選煤廠帶來巨大的經濟損失。

2 羅茨鼓風機常見故障及分析

2.1 羅茨鼓風機簡介

羅茨鼓風機屬于容積式回轉鼓風機，利用兩個葉型葉輪在氣缸內作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉壓縮機械[2]。其最大特點是當壓力在允許范圍內調節時，流量變化很小，并且壓力工況點具有很寬的選擇范圍，沒有內壓縮過程，輸氣有強制性，且內部結構緊湊，維修保養方便[3]。基于羅茨鼓風機以上各種優勢，所以在對風壓要求較低的選煤廠跳汰供風系統中普遍選用羅茨鼓風機作為主要供風設備。

2.2 羅茨鼓風機常見故障及解決方法

2.2.1 工作時產生異常噪聲、振動

工作時產生異常噪聲、振動，原因可能是葉輪上有污染雜質，導致葉輪與葉輪、葉輪與殼體之間發生碰撞，這種情況往往清除污物即可。鼓風機工作時產生的異常聲響也可能與其外殼、內部軸變形有關，長久使用或外力可能將導致其外殼、軸改變形狀，內部葉輪與機殼發生碰撞從而產生異響和不正常的振動，如果是這種情況，首先要拆機檢查鼓風機內部軸線是否偏移，然后重新調整好葉輪與機殼間隙，必要時應更換相關機殼和內部軸承等部件。同時鼓風機的地腳螺栓或其他外部緊固件沒有上緊也可能導致設備運轉時產生異常聲響、振動，解決辦法是找到松動部位，擰緊螺栓并調平底座。

2.2.2 羅茨鼓風機殼體溫度過高

由于殼體內潤滑油過多、過臟、過于黏稠，導致熱量堆積，久而久之殼體溫度過高。一般新鼓風機第一次換油在累計運行500 h后，如果鼓風機油色焦黑，則應該提前更換，每次更換都須放空原油。油量過少時容易出現齒輪摩擦、風機發熱、殼體溫度過高等現象，油量過多時也容易產生漏油、油溫上升等現象[4]。潤滑系統的清潔維護工作對于羅茨鼓風機能否正常運行至關重要，因此必須嚴格按照相關規定使用潤滑劑，并定期檢查和維護潤滑系統。

2.2.3 羅茨鼓風機流量不足

羅茨鼓風機流量不足，可能是長期使用導致葉輪磨損，葉輪間隙增大，這種情況需要拆機重新調整葉輪間隙。也可能是因為進氣口過濾器阻塞或進氣口壓力損失過大，解決辦法是清除阻塞物并調整進氣口壓力達到規定值。皮帶打滑也可能使羅茨鼓風機流量不足，這種情況只用拉緊皮帶并增加皮帶數量即可。

2.2.4 電動機超載

當羅茨鼓風機的背壓或進氣口壓力大于其額定壓力時，電動機會額外做功，負載增大，此時電動機處于超載情況。進氣口過濾器堵塞或出氣口管道堵塞也會引起電動機超載。也可能是供風管路的閥門開啟不當，在啟動羅茨鼓風機前操作人員應當認真檢查各個閥門的開啟狀況，確認各閥門是否正確開啟后再啟動機器。壓力表和安全閥是鼓風機的窗口和命門，通過壓力表我們可以知道鼓風機是否正常運行，而安全閥則是風機安全運行的保障，所以壓力表和安全閥應定期派專人檢查，鼓風機啟動后應當控制壓力與進氣口到達規定值，一旦確認電動機超載時應及時停機檢查。電動機過載也會導致鼓風機外殼過熱。

3 風包常見事故及預防

3.1 風包簡介

在選煤廠中，風包是設在羅茨鼓風機和跳汰機之間的一個密閉容器，主要用來儲存一定量的壓縮空氣，為了給跳汰機提供穩定的周期性脈沖氣流，保證平穩供氣，從而產生周期性脈動水流，也為了分離壓縮空氣中的油和水[5]。一般選煤廠跳汰機需要高壓風和低壓風（工作風）兩種風源，高壓風壓強大約0.5 MPa，低壓風的壓強為0.03 - 0.05 MPa。選煤廠風包的額定壓力一般為0.8 MPa。近幾年風包爆炸傷人事故屢見不鮮，這里側重對風包爆炸的可能原因進行分析，并給出相應預防措施。

3.2 風包爆炸原因分析及預防方法

3.2.1 風包缺陷

風包缺陷是指風包內部出現局部缺陷，如內壁厚度不均勻，同時某些地方存在裂縫、小氣孔、劣質材質、起銹腐蝕等問題，在這種情況下雖然風包在額定壓力下工作，但是風包的抗壓強度已經不滿足安全生產的要求，如果放任不管，久而久之仍然可能會發生爆炸。風包作為選煤廠的壓力容器之一，根據企業廣泛使用的《壓力容器管理制度》規定，只有已經取得了相應制造資格資質的單位才能對其進行相關改造修理工作。同時新安裝的風包必須進行相關抗壓試驗，試驗合格后才能投入生產運行。

3.2.2 風包超壓

選煤廠風包額定壓力通常為0.8 MPa，當超過了這個額定壓力值時稱為風包超壓。風包內的氣體的額定壓力與壓力調節器和安全閥密切相關，當出現安全閥故障、壓力調節器操作失誤等問題時，風包內的氣體壓力會不斷增大，風包承受不了持續增大的氣體壓力時，就會發生風包爆炸事故。對于風包超壓這一安全隱患，應設置超壓自動斷電保護裝置，同時應正確調整壓力調節器和安全閥，增強相關操作人員的安全意識。

3.2.3 積碳燃燒

與氣流一起流動的潤滑油廣泛存在于風機的閥門、排氣管、氣缸、分離器和風包中，在高溫和空氣的共同作用下經過氧化形成碳化物，如果長期沒人清理打掃，這些碳化物越積越多，最后成為了積碳，具有可燃性。

積碳的形成和潤滑油的質量差、清掃不及時、過度供油、空氣除塵不到位有關。為預防積碳的形成，首先應當選用運動黏度、閃點等指標符合相關規定的潤滑油，同時按照相關規定適當添加潤滑油，例如不同種類的潤滑油不能一起添加，新油和舊油不能一起混合添加，更換時也應徹底清除舊油后再添加新油。另外風包、管路等須定期清洗，及時排放風包油污。

3.2.4 管道振動導致爆炸

管道振動通常是由于激振力引起的，激振力是脈動氣流通過管道系統的各部位，例如閥門、彎管或異徑管時產生的[6]。當管道受到的激振力頻率與管道系統的固有頻率一樣或相差不多時，就會產生管道系統共振現象，共振現象的出現會引起管道系統的機械疲勞甚至管道斷裂破損，并且容易引起氣體泄漏乃至管路爆炸事故的發生。管路爆炸一般發生在鼓風機和風包之間的這段管路，這一段由于是風機向管路送風的一段管路，存在大量的積碳沉淀物，又是風包清理的盲區，一旦風包發生爆炸，爆炸產生的高溫將引燃管路內積存的大量沉淀物，容易發生二次爆炸，給前來救援的人帶來生命威脅。對于供風系統管道的非正常振動，可以采取在振動強烈的地方加固或卡緊管道的某一處，也可以在管道外圍加設緩沖器，以減小激振力，弱化管道振動。同時，在壓氣管道的前期安裝和設計時，對于閥門、彎管、異徑管的設計和安裝位置應當仔細斟酌考慮，盡量減少它們的數量，同時設計時應當適當增大彎曲點的曲率半徑，以減少激振力，預防管道振動。

4 結語

羅茨鼓風機和風包是選煤廠跳汰機供風系統的主要組成部分，必須確保羅茨鼓風機和風包的安全性和穩定性，羅茨鼓風機的常見故障大部分與潤滑油、閥門、葉輪密切相關。風包的缺陷、超壓以及管道的積碳燃燒和激振力引起的共振可能會引起風包爆炸事故，采取適當的預防措施可以避免風包爆炸事故的發生，保證安全生產工作的順利進行。

參考文獻：

[1]李百亮，陳志林，郝曙華，等.跳汰選煤技術研究現狀及其發展趨勢[J].煤炭加工與綜合利用，2007 （4）：15-19.

[2]李景藝，劉爾璽，潘強，等.羅茨鼓風機的安裝使用與故障分析[J].裝備機械，2018（ 2）： 42-44，71.

[3]吳玉書.淺析羅茨式鼓風機常見故障及預防措施[J].礦山機械，2006（5）：133-134.

[4]王飛.淺談羅茨鼓風機在日常保養及檢修中應注意的問題[J].通用機械，2018（8）：60-61.

[5]唐樹志.空壓機空氣儲罐（風包）爆炸的原因與防治[J].科技信息，2012 （26）： 359.

[6]封士彩，詹昌斌.礦用空壓機風包爆炸事故的原因分析及預防[J].煤礦機械，2002（8）：78-80.