機(jī)械密封在沼氣加壓羅茨風(fēng)機(jī)的應(yīng)用

一、前言

沼氣是一種優(yōu)良的清潔燃料，是有機(jī)物在厭氧條件下經(jīng)微生物發(fā)酵作用產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是多種氣體的混合物，一般含甲烷50%～70%，其余為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化氫等。沼氣最常見用途包括發(fā)電、供熱以及汽車燃料等，是一種可以完全取代天然氣的綠色可再生資源。

我國是一個能源需求大國，沼氣作為新能源在中國的規(guī)模呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，尤其是戶用沼氣池的數(shù)量增加明顯，已經(jīng)成為沼氣產(chǎn)業(yè)的主力，作為綠色能源的應(yīng)用，發(fā)展輸送沼氣機(jī)械設(shè)備行業(yè)的市場前景廣闊，因沼氣用風(fēng)機(jī)的參數(shù)通常在10~60kPa，3~60m3/min。通風(fēng)機(jī)升壓一般小于15kPa，廉價但不適用；而壓縮機(jī)又過于昂貴，投資成本巨大，投入與回收不成比例，不能滿足市場需求，因此發(fā)展沼氣羅茨鼓風(fēng)機(jī)是必然的趨勢。

二、更改方案

1.原有風(fēng)機(jī)設(shè)計

羅茨風(fēng)機(jī)是一種兩轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)械，轉(zhuǎn)子是由葉輪和軸通過熱裝或者鍵配合組裝到一起，其中轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子和機(jī)體（包括葉輪和墻板）之間有適當(dāng)?shù)奈⑿￠g隙。兩轉(zhuǎn)子延軸線互相平行，通過電動機(jī)驅(qū)動由一對同步齒輪傳動，實現(xiàn)做反方向的等速旋轉(zhuǎn)，達(dá)到進(jìn)排氣的目的。由于上述特有的送風(fēng)方式，以TDSR系列羅茨鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓力一般為單級9.8~58.8kPa，流量1~102m^3/min。

普通羅茨鼓風(fēng)機(jī)的機(jī)殼和墻板軸孔密封采用帶有迷宮槽的迷宮密封，軸伸出端采用骨架油封，對于介質(zhì)泄漏量要求不大的工藝（如曝氣、脫硫、水泥均化等）已完全滿足使用要求。但是在輸送特殊氣體，尤其是易燃、易爆氣體，一旦發(fā)生泄漏，將造成火災(zāi)、爆炸以及人身傷亡等重大事故。因此羅茨風(fēng)機(jī)在原有的密封結(jié)構(gòu)上必須作出改進(jìn)，以保安全運行。

2.改進(jìn)后的沼氣風(fēng)機(jī)

在輸送沼氣的羅茨風(fēng)機(jī)項目上，與相關(guān)研究所深入合作，查閱大量的國內(nèi)外相關(guān)資料與數(shù)據(jù)后，就沼氣用羅茨鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計研發(fā)了新型機(jī)械密封，并投入工業(yè)性運轉(zhuǎn)，試驗結(jié)果風(fēng)機(jī)密封性能良好，使用現(xiàn)場達(dá)到零泄漏的效果，完全達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。

新型機(jī)械密封結(jié)構(gòu)如圖3所示，該機(jī)械密封為單端面密封。由動環(huán)、靜環(huán)、輔助O形密封圈和彈性元件組合而成。工作時動環(huán)組合隨軸旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)與殼體相對靜止，動環(huán)和靜環(huán)通過彈性元件貼合到一起屬于接觸式密封。

主要性能參數(shù)如下

：溫度：0~80℃；

使用壓力：不大于0.1MPa；

需用轉(zhuǎn)速：2000r/min；

潤滑介質(zhì)：L－CKC150齒輪油；

安裝參數(shù)：主軸安裝密封部位的徑向跳動尺寸不大于0.04mm；軸向竄動量不得大于0.3mm；軸的表面粗糙度不得大于3.2μm。

從以上參數(shù)不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)械密封對旋轉(zhuǎn)軸的精度要求不高，試驗中印證了機(jī)械密封對羅茨風(fēng)機(jī)的振動不敏感，該新型羅茨風(fēng)機(jī)機(jī)械密封抗震性能好、接觸端面磨損能自動補償，使用壽命長。達(dá)到了很好的密封效果。通過這種密封組合在羅茨風(fēng)機(jī)上實現(xiàn)完全集裝化、安裝使用更為簡捷方便，并且氣體完全不泄漏。

3.創(chuàng)新點

普通的機(jī)械密封為了防止接觸面的摩擦發(fā)熱，通常動靜環(huán)直接需要水或者潤滑油作為沖洗介質(zhì)，故機(jī)械密封一般帶有額外的潤滑油站或者水站進(jìn)行沖洗冷卻，額外增加了產(chǎn)品成本，且一旦潤滑油站或者水站因機(jī)械故障造成供液不暢或停止供液，在飛速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械密封端面將產(chǎn)生大量的熱，短期內(nèi)會將機(jī)械密封接觸面燒損，從而造成密封失效，產(chǎn)生危險。

經(jīng)過設(shè)計改造，機(jī)械密封和風(fēng)機(jī)軸承共用原有驅(qū)動端油箱的一個潤滑油系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)油箱內(nèi)的潤滑油通過固定在軸上的甩油盤的飛速旋轉(zhuǎn)，將飛濺的潤滑油不斷地送入機(jī)械密封的接觸端面，保證了潤滑所需的油量。因為機(jī)械密封和甩油盤在一根軸上，保證了機(jī)械密封和甩油盤的即時同步旋轉(zhuǎn)，形成了機(jī)械密封和潤滑油路的聯(lián)動，使即時旋轉(zhuǎn)的機(jī)械密封也會有潤滑油的潤滑冷卻。而且因為取消了額外的潤滑油站，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)和維護(hù)成本。

三、結(jié)語

輸送沼氣用羅茨鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)過增加上述設(shè)施的改進(jìn)，密封性能良好，使用壽命長，拆裝方便，且附加成本低，適宜在國內(nèi)沼氣行業(yè)使用。

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