王永勝 趙建偉
(吉鐵鐵合金有限責任公司)
摘 要：介紹了燒結(jié)主抽風機在運行過程中存在的問題，并闡述了主抽風機主軸彎曲的原因和改進措施。
關鍵詞：燒結(jié)；風機；轉(zhuǎn)子；改造
前言
燒結(jié)主抽風機是燒結(jié)生產(chǎn)的核心設備。吉鐵鐵合金有限責任公司燒結(jié)車間1臺75m2燒結(jié)機主抽風機采用湖北雙劍鼓風機廠生產(chǎn)的SJ8500-0.875/0.702型風機，流量為8500m3/min;介質(zhì)密度為1.27-1.29kg/m3;出口壓力為17.3kPa;進口壓力為-16.5kPa;進口溫度為130℃;主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min;配套上海電動機廠生產(chǎn)的T3400-4型同步電動機拖動，啟動方式為固態(tài)軟啟動。本風機利用彈性膜片聯(lián)軸器與電動機軸聯(lián)接，直接傳動。采用雙吸入結(jié)構(gòu)，風機機殼為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，出風口位于下部水平0°方向，進風口設計135°夾角斜向上方，進風口裝有風量調(diào)節(jié)器，進、出風口截面形狀均為矩形。生產(chǎn)線于2018年12月建成投產(chǎn)。
1 風機現(xiàn)場故障現(xiàn)象及故障排查過程
在試運行之初風機振動值嚴重超標停機檢修，嚴重影響了燒結(jié)的正常生產(chǎn)。Z初分析為風機動平衡原因，但經(jīng)過現(xiàn)場動平衡后，風機振動值暫時穩(wěn)定，但停機重新啟動后風機振動值立刻破壞。因此如何解決風機振動超標頻繁超標問題成為保證燒結(jié)生產(chǎn)正常運行的關鍵。新轉(zhuǎn)子組于2019年7月23日投入使用，平穩(wěn)運行約半年，期間只需要清洗葉輪風機動平衡即可恢復，風機正常運行。半年后主抽風機振動值逐漸增大，現(xiàn)場檢查風機前后軸瓦、地腳和聯(lián)軸器中心，風量調(diào)節(jié)器等影響風機振動因素，均未出現(xiàn)問題，重新現(xiàn)場做動平衡后才能恢復正常運行。2021年3月該公司決定檢修風機舊轉(zhuǎn)子組重新投入使用。在機床上檢測風機主軸直線度時發(fā)現(xiàn)主軸聯(lián)軸器側(cè)至推力軸瓦段出現(xiàn)彎曲，跳動度達到0.6mm，主軸報廢。
1.1故障原因分析
由于該公司使用的主抽風機設計含塵量≤150mg/m3。設計之初計劃電除塵3、4電場產(chǎn)生的細灰作為鉀肥的原料。后因工藝更改，將3、4電場內(nèi)的除塵灰作為燒結(jié)原料重新燒結(jié)。除塵灰約占燒結(jié)原料的20%，電除塵入口煙氣含塵濃度大于設計值3g/Nm3，使電除塵后煙氣含塵量大于150mg/m3。燒結(jié)的煙氣中含有大量水蒸氣，混合后附著在主抽風機葉輪上，從而增大了葉輪啟動轉(zhuǎn)矩力，造成風機動平衡頻繁失效。工藝的更改原因如下。
1.1.1電除塵特性原因
因該公司燒結(jié)煙氣除塵只有電除塵而未設計布袋除塵，故在燒結(jié)系統(tǒng)啟動之初，煙氣溫度未達到80℃之前不啟動電除塵，從而煙氣直接通過電除塵到達主抽風機。熱的煙氣和冷的葉輪相遇后，除塵灰和水蒸氣遇到冷葉輪后，導致大量除塵灰附著在主抽風機葉輪上，進而造成風機動平衡頻繁失效。
1.1.2季節(jié)性原因
根據(jù)風機動平衡失效冬季較夏季次數(shù)多，考慮頻繁失效的季節(jié)影響。燒結(jié)煙氣產(chǎn)生水蒸氣，當煙氣溫度低于露點時，煙氣中的二氧化硫和煙氣中冷凝水分結(jié)合會腐蝕主抽風機葉輪，破壞動平衡。煙氣溫度低于露點時，煙氣中的冷凝水和電除塵后殘余的除塵灰相結(jié)合，并附著在葉輪上，從而加劇了葉輪動平衡的破壞。
1.1.3系統(tǒng)原因
由于該公司風機啟動系統(tǒng)采用軟啟動，電機使用同步電機，故風機啟動后短時間后就到達額定轉(zhuǎn)速，即風機啟動時扭矩大，對風機主軸要求高。風機在額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時由于風機轉(zhuǎn)速高，風機風量無法用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。高轉(zhuǎn)速情況下，對風機各種性能要求高。工況稍加改變易使風機振動值波動甚至超標。
1.1.4風機設計原因
風機主軸在軸瓦處主軸直徑為Ф180mm，設計同等風量情況下，安全系數(shù)預留偏小。在軟啟動大扭矩情況下，加之風機葉輪在增加積灰的情況下增大了風機主軸的負荷，多種情況疊加容易發(fā)生塑性變形。
1.1.5生產(chǎn)線原因
該公司燒結(jié)礦日常量在1500t以上，在滿負荷生產(chǎn)情況下，一個星期的產(chǎn)量就足夠該公司一個月的燒結(jié)礦的用量。因此燒結(jié)系統(tǒng)不定期停機，造成主抽風機頻繁啟停。
1.2主軸強度校核計算
1.2.1主軸臨界轉(zhuǎn)速計算
圓錐形節(jié)段軸的示意圖如圖1所示。葉輪和主軸的總質(zhì)量M=8020kg;兩支撐軸承件跨距L=352cm;葉輪重心指支撐點A的距離a=173cm;軸的Z大直徑d=44cm，dmax與兩端相鄰段軸的直徑d=d1=18cm;通風機Z大使用轉(zhuǎn)速n=1500r/min。
1.2.2軸的臨界轉(zhuǎn)速計算
2 風?故障排除
要徹底消除風機振動異常，需頻繁動平衡。
(1)必須減小風機啟動扭力和增加風機軸瓦處的直徑。經(jīng)過驗算后確定將風機主軸由原來的Ф180mm增加到Ф210mm，增加了風機主軸的剛性。將啟動方式由軟啟動改為變頻啟動，減少風機啟動時扭力。變頻啟動可以通過降低風機轉(zhuǎn)速來控制風機風量和風壓，進而保護風機達到保護風機轉(zhuǎn)子組的目的。
(2)針對煙氣中的水蒸氣在達到露點后會與電除塵后殘余的除塵灰相結(jié)合附著在葉輪上的問題，煙氣中的水蒸氣冷凝后和二氧化硫結(jié)合形成酸，腐蝕葉輪等問題。該公司采用增加保溫、減少漏風量和增加煙氣加熱器等措施避免水蒸氣降至露點一下，減少葉輪除塵灰的附著量。
3 改造后效果
改造后對電動機及主抽風機進行監(jiān)測，監(jiān)測位置如圖2所示，經(jīng)過幾個月的跟蹤調(diào)查效果對比結(jié)果如表1所示。
4 結(jié)語
改造后，主抽風機更換新轉(zhuǎn)子，增加變頻系統(tǒng)后，增強了風機轉(zhuǎn)子的剛性，減少了風機轉(zhuǎn)子啟動時的扭力，大大提高了風機轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，通過增加保溫和煙氣加熱器的方式提高了電除塵后煙氣溫度，減少了除塵灰的附著對葉輪的腐蝕。增加了轉(zhuǎn)子使用壽命，減少了燒結(jié)主抽風機檢修成本，確保了燒結(jié)礦產(chǎn)量。
（來源：冶金信息裝備網(wǎng)）
