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(guó)是一個(gè)能源需求大國(guó)，沼氣作為新能源在中國(guó)的規(guī)模呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，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(chǎng)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(jià)但不適用；而壓縮機(jī)又過(guò)于昂貴，投資成本巨大，投入與回收不成比例，不能滿足市場(chǎng)需求，因此發(fā)展沼氣羅茨鼓風(fēng)機(jī)是必然的趨勢(shì)。

二、更改方案

1.原有風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

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(guò)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(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)由一對(duì)同步齒輪傳動(dòng)，實(shí)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(jí)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(duì)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(yùn)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(xiàng)目上，與相關(guān)研究所深入合作，查閱大量的國(guó)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(jì)研發(fā)了新型機(jī)械密封，并投入工業(yè)性運(yùn)轉(zhuǎn)，試驗(yàn)結(jié)果風(fēng)機(jī)密封性能良好，使用現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到零泄漏的效果，完全達(dá)到設(shè)計(jì)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(dòng)環(huán)、靜環(huán)、輔助O形密封圈和彈性元件組合而成。工作時(shí)動(dòng)環(huán)組合隨軸旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)與殼體相對(duì)靜止，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)通過(guò)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(rùn)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(dòng)尺寸不大于0.04mm；軸向竄動(dòng)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(duì)旋轉(zhuǎn)軸的精度要求不高，試驗(yàn)中印證了機(jī)械密封對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的振動(dòng)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(dòng)補(bǔ)償，使用壽命長(zhǎng)。達(dá)到了很好的密封效果。通過(guò)這種密封組合在羅茨風(fēng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)完全集裝化、安裝使用更為簡(jiǎn)捷方便，并且氣體完全不泄漏。

3.創(chuàng)新點(diǎn)

普通的機(jī)械密封為了防止接觸面的摩擦發(fā)熱，通常動(dòng)靜環(huán)直接需要水或者潤(rùn)滑油作為沖洗介質(zhì)，故機(jī)械密封一般帶有額外的潤(rùn)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(rùn)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(huì)將機(jī)械密封接觸面燒損，從而造成密封失效，產(chǎn)生危險(xiǎn)。

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改造，機(jī)械密封和風(fēng)機(jī)軸承共用原有驅(qū)動(dòng)端油箱的一個(gè)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)油箱內(nèi)的潤(rùn)滑油通過(guò)固定在軸上的甩油盤的飛速旋轉(zhuǎn)，將飛濺的潤(rùn)滑油不斷地送入機(jī)械密封的接觸端面，保證了潤(rùn)滑所需的油量。因?yàn)闄C(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(shí)同步旋轉(zhuǎn)，形成了機(jī)械密封和潤(rùn)滑油路的聯(lián)動(dòng)，使即時(shí)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械密封也會(huì)有潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑冷卻。而且因?yàn)槿∠祟~外的潤(rùn)滑油站，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)和維護(hù)成本。

三、結(jié)語(yǔ)

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

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