跳汰机供风系统故障分析及预防
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摘要：分析了选煤厂供风系统两个主要组成部分罗茨鼓风机和风包的故障原因，并给出了切实可行的故障解决办法和事故预防措施。
关键词：供风系统;罗茨鼓风机;风包爆炸;管道振动
中图分类号：TD455.1
文献标识码：A
DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.030
1 引言
跳汰选煤工艺主要由跳汰机实现，是一个多因素、多参数相互作用相互制约的物理过程[1]，其主要靠鼓风机和风包产生高压和低压的气体，通过风阀的控制在筛下产生脉动水流来完成，因此脉动水流直接影响床层化的效果。这就要求跳汰机的供风系统处在合适的工作状态下，产生适当的脉动水流来使跳汰机达到最佳工作状态，因此跳汰生产作业的正常进行与供风系统的良好运转密切相关。由除尘装置、罗茨鼓风机、风包构成的跳汰机供风系统一旦出现机械故障或操作失误将会出现跳汰机停机压煤等严重后果，如果检修不及时，将会给选煤厂带来巨大的经济损失。
2 罗茨鼓风机常见故障及分析
2.1 罗茨鼓风机简介
罗茨鼓风机属于容积式回转鼓风机，利用两个叶型叶轮在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转压缩机械[2]。其最大特点是当压力在允许范围内调节时，流量变化很小，并且压力工况点具有很宽的选择范围，没有内压缩过程，输气有强制性，且内部结构紧凑，维修保养方便[3]。基于罗茨鼓风机以上各种优势，所以在对风压要求较低的选煤厂跳汰供风系统中普遍选用罗茨鼓风机作为主要供风设备。
2.2 罗茨鼓风机常见故障及解决方法
2.2.1 工作时产生异常噪声、振动
工作时产生异常噪声、振动，原因可能是叶轮上有污染杂质，导致叶轮与叶轮、叶轮与壳体之间发生碰撞，这种情况往往清除污物即可。鼓风机工作时产生的异常声响也可能与其外壳、内部轴变形有关，长久使用或外力可能将导致其外壳、轴改变形状，内部叶轮与机壳发生碰撞从而产生异响和不正常的振动，如果是这种情况，首先要拆机检查鼓风机内部轴线是否偏移，然后重新调整好叶轮与机壳间隙，必要时应更换相关机壳和内部轴承等部件。同时鼓风机的地脚螺栓或其他外部紧固件没有上紧也可能导致设备运转时产生异常声响、振动，解决办法是找到松动部位，拧紧螺栓并调平底座。
2.2.2 罗茨鼓风机壳体温度过高
由于壳体内润滑油过多、过脏、过于黏稠，导致热量堆积，久而久之壳体温度过高。一般新鼓风机第一次换油在累计运行500 h后，如果鼓风机油色焦黑，则应该提前更换，每次更换都须放空原油。油量过少时容易出现齿轮摩擦、风机发热、壳体温度过高等现象，油量过多时也容易产生漏油、油温上升等现象[4]。润滑系统的清洁维护工作对于罗茨鼓风机能否正常运行至关重要，因此必须严格按照相关规定使用润滑剂，并定期检查和维护润滑系统。
2.2.3 罗茨鼓风机流量不足
罗茨鼓风机流量不足，可能是长期使用导致叶轮磨损，叶轮间隙增大，这种情况需要拆机重新调整叶轮间隙。也可能是因为进气口过滤器阻塞或进气口压力损失过大，解决办法是清除阻塞物并调整进气口压力达到规定值。皮带打滑也可能使罗茨鼓风机流量不足，这种情况只用拉紧皮带并增加皮带数量即可。
2.2.4 电动机超载
当罗茨鼓风机的背压或进气口压力大于其额定压力时，电动机会额外做功，负载增大，此时电动机处于超载情况。进气口过滤器堵塞或出气口管道堵塞也会引起电动机超载。也可能是供风管路的阀门开启不当，在启动罗茨鼓风机前操作人员应当认真检查各个阀门的开启状况，确认各阀门是否正确开启后再启动机器。压力表和安全阀是鼓风机的窗口和命门，通过压力表我们可以知道鼓风机是否正常运行，而安全閥则是风机安全运行的保障，所以压力表和安全阀应定期派专人检查，鼓风机启动后应当控制压力与进气口到达规定值，一旦确认电动机超载时应及时停机检查。电动机过载也会导致鼓风机外壳过热。
3 风包常见事故及预防
3.1 风包简介
在选煤厂中，风包是设在罗茨鼓风机和跳汰机之间的一个密闭容器，主要用来储存一定量的压缩空气，为了给跳汰机提供稳定的周期性脉冲气流，保证平稳供气，从而产生周期性脉动水流，也为了分离压缩空气中的油和水[5]。一般选煤厂跳汰机需要高压风和低压风（工作风）两种风源，高压风压强大约0.5 MPa，低压风的压强为0.03 - 0.05 MPa。选煤厂风包的额定压力一般为0.8 MPa。近几年风包爆炸伤人事故屡见不鲜，这里侧重对风包爆炸的可能原因进行分析，并给出相应预防措施。
3.2 风包爆炸原因分析及预防方法
3.2.1 风包缺陷
风包缺陷是指风包内部出现局部缺陷，如内壁厚度不均匀，同时某些地方存在裂缝、小气孔、劣质材质、起锈腐蚀等问题，在这种情况下虽然风包在额定压力下工作，但是风包的抗压强度已经不满足安全生产的要求，如果放任不管，久而久之仍然可能会发生爆炸。风包作为选煤厂的压力容器之一，根据企业广泛使用的《压力容器管理制度》规定，只有已经取得了相应制造资格资质的单位才能对其进行相关改造修理工作。同时新安装的风包必须进行相关抗压试验，试验合格后才能投入生产运行。
3.2.2 风包超压
选煤厂风包额定压力通常为0.8 MPa，当超过了这个额定压力值时称为风包超压。风包内的气体的额定压力与压力调节器和安全阀密切相关，当出现安全阀故障、压力调节器操作失误等问题时，风包内的气体压力会不断增大，风包承受不了持续增大的气体压力时，就会发生风包爆炸事故。对于风包超压这一安全隐患，应设置超压自动断电保护装置，同时应正确调整压力调节器和安全阀，增强相关操作人员的安全意识。
3.2.3 积碳燃烧 与气流一起流动的润滑油广泛存在于风机的阀门、排气管、气缸、分离器和风包中，在高温和空气的共同作用下经过氧化形成碳化物，如果长期没人清理打扫，这些碳化物越积越多，最后成为了积碳，具有可燃性。
积碳的形成和润滑油的质量差、清扫不及时、过度供油、空气除尘不到位有关。为预防积碳的形成，首先应当选用运动黏度、闪点等指标符合相关规定的润滑油，同时按照相关规定适当添加润滑油，例如不同种类的润滑油不能一起添加，新油和旧油不能一起混合添加，更换时也应彻底清除旧油后再添加新油。另外风包、管路等须定期清洗，及时排放风包油污。
3.2.4 管道振动导致爆炸
管道振动通常是由于激振力引起的，激振力是脉动气流通过管道系统的各部位，例如阀门、弯管或异径管时产生的[6]。当管道受到的激振力频率与管道系统的固有频率一样或相差不多时，就会产生管道系统共振现象，共振现象的出现会引起管道系统的机械疲劳甚至管道断裂破损，并且容易引起气体泄漏乃至管路爆炸事故的发生。管路爆炸一般发生在鼓风机和风包之间的这段管路，这一段由于是风机向管路送风的一段管路，存在大量的积碳沉淀物，又是风包清理的盲区，一旦风包发生爆炸，爆炸产生的高温将引燃管路内积存的大量沉淀物，容易发生二次爆炸，给前来救援的人带来生命威胁。对于供风系统管道的非正常振动，可以采取在振动强烈的地方加固或卡紧管道的某一处，也可以在管道外围加设缓冲器，以减小激振力，弱化管道振动。同时，在压气管道的前期安装和设计时，对于阀门、弯管、异径管的设计和安装位置应当仔细斟酌考虑，尽量减少它们的数量，同时设计时应当适当增大弯曲点的曲率半径，以减少激振力，预防管道振动。
4 结语
罗茨鼓风机和风包是选煤厂跳汰机供风系统的主要组成部分，必须确保罗茨鼓风机和风包的安全性和稳定性，罗茨鼓风机的常见故障大部分与润滑油、阀门、叶轮密切相关。风包的缺陷、超压以及管道的积碳燃烧和激振力引起的共振可能会引起风包爆炸事故，采取适当的预防措施可以避免风包爆炸事故的发生，保证安全生产工作的顺利进行。
参考文献：
[1]李百亮，陈志林，郝曙华，等.跳汰选煤技术研究现状及其发展趋势[J].煤炭加工与综合利用，2007 （4）：15-19.
[2]李景藝，刘尔玺，潘强，等.罗茨鼓风机的安装使用与故障分析[J].装备机械，2018（ 2）： 42-44，71.
[3]吴玉书.浅析罗茨式鼓风机常见故障及预防措施[J].矿山机械，2006（5）：133-134.
[4]王飞.浅谈罗茨鼓风机在日常保养及检修中应注意的问题[J].通用机械，2018（8）：60-61.
[5]唐树志.空压机空气储罐（风包）爆炸的原因与防治[J].科技信息，2012 （26）： 359.
[6]封士彩，詹昌斌.矿用空压机风包爆炸事故的原因分析及预防[J].煤矿机械，2002（8）：78-80.
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