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      機械密封在沼氣加壓羅茨風機的應用

      機械密封在沼氣加壓羅茨風機的應用

      一、前言

      沼氣是一種優良的清潔燃料,是有機物在厭氧條件下經微生物發酵作用產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模呈現逐年遞增的趨勢,尤其是戶用沼氣池的數量增加明顯,已經成為沼氣產業的主力,作為綠色能源的應用,發展輸送沼氣機械設備行業的市場前景廣闊,因沼氣用風機的參數通常在10~60kPa,3~60m3/min。通風機升壓一般小于15kPa,廉價但不適用;而壓縮機又過于昂貴,投資成本巨大,投入與回收不成比例,不能滿足市場需求,因此發展沼氣羅茨鼓風機是必然的趨勢。

      二、更改方案

      1.原有風機設計

      羅茨風機是一種兩轉子回轉壓縮機械,轉子是由葉輪和軸通過熱裝或者鍵配合組裝到一起,其中轉子和轉子、轉子和機體(包括葉輪和墻板)之間有適當的微小間隙。兩轉子延軸線互相平行,通過電動機驅動由一對同步齒輪傳動,實現做反方向的等速旋轉,達到進排氣的目的。由于上述特有的送風方式,以TDSR系列羅茨鼓風機的送風壓力一般為單級9.8~58.8kPa,流量1~102m^3/min。

      普通羅茨鼓風機的機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,一旦發生泄漏,將造成火災、爆炸以及人身傷亡等重大事故。因此羅茨風機在原有的密封結構上必須作出改進,以保安全運行。

      2.改進后的沼氣風機

      在輸送沼氣的羅茨風機項目上,與相關研究所深入合作,查閱大量的國內外相關資料與數據后,就沼氣用羅茨鼓風機設計研發了新型機械密封,并投入工業性運轉,試驗結果風機密封性能良好,使用現場達到零泄漏的效果,完全達到設計目標。

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

      主要性能參數如下

      :溫度:0~80℃;

      使用壓力:不大于0.1MPa;

      需用轉速:2000r/min;

      潤滑介質:L-CKC150齒輪油;

      安裝參數: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。

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

      3.創新點

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

      經過設計改造,機械密封和風機軸承共用原有驅動端油箱的一個潤滑油系統。風機油箱內的潤滑油通過固定在軸上的甩油盤的飛速旋轉,將飛濺的潤滑油不斷地送入機械密封的接觸端面,保證了潤滑所需的油量。因為機械密封和甩油盤在一根軸上,保證了機械密封和甩油盤的即時同步旋轉,形成了機械密封和潤滑油路的聯動,使即時旋轉的機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,降低了產品的生產和維護成本。

      三、結語

      輸送沼氣用羅茨鼓風機經過增加上述設施的改進,密封性能良好,使用壽命長,拆裝方便,且附加成本低,適宜在國內沼氣行業使用。

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