王永勝 趙建偉

(吉鐵鐵合金有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn) 012199)

摘 要：介紹了燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中存在的問題，并闡述了主抽風(fēng)機(jī)主軸彎曲的原因和改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)；風(fēng)機(jī)；轉(zhuǎn)子；改造

前言

燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)是燒結(jié)生產(chǎn)的核心設(shè)備。吉鐵鐵合金有限責(zé)任公司燒結(jié)車間 1 臺 75 m² 燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)采用湖北雙劍鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的 SJ 8500 －0．875 /0．702 型風(fēng)機(jī)，流量為 8 500 m³ /min; 介質(zhì)密度為 1．27～ 1．29 kg /m³ ; 出口壓力為 17．3 kPa; 進(jìn)口壓力為 － 16． 5 kPa; 進(jìn)口溫度為 130 ℃ ; 主軸轉(zhuǎn)速為1 500 r/min; 配套上海電動機(jī)廠生產(chǎn)的 T3400－4 型同步電動機(jī)拖動，啟動方式為固態(tài)軟啟動。本風(fēng)機(jī)利用彈性膜片聯(lián)軸器與電動機(jī)軸聯(lián)接，直接傳動。 采用雙吸入結(jié)構(gòu)，風(fēng)機(jī)機(jī)殼為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，出風(fēng)口位于下部水平 0°方向，進(jìn)風(fēng)口設(shè)計 135°夾角斜向上方，進(jìn)風(fēng)口裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)器，進(jìn)、出風(fēng)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(fēng)機(jī)現(xiàn)場故障現(xiàn)象及故障排查過程

在試運(yùn)行之初風(fēng)機(jī)振動值嚴(yán)重超標(biāo)停機(jī)檢修，嚴(yán)重影響了燒結(jié)的正常生產(chǎn)。最初分析為風(fēng)機(jī)動平衡原因，但經(jīng)過現(xiàn)場動平衡后，風(fēng)機(jī)振動值暫時穩(wěn)定，但停機(jī)重新啟動后風(fēng)機(jī)振動值立刻破壞。因此如何解決風(fēng)機(jī)振動超標(biāo)頻繁超標(biāo)問題成為保證燒結(jié)生產(chǎn)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。新轉(zhuǎn)子組于 2019 年 7月 23 日投入使用，平穩(wěn)運(yùn)行約半年，期間只需要清洗葉輪風(fēng)機(jī)動平衡即可恢復(fù)，風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。半年后主抽風(fēng)機(jī)振動值逐漸增大，現(xiàn)場檢查風(fēng)機(jī)前后軸瓦、地腳和聯(lián)軸器中心，風(fēng)量調(diào)節(jié)器等影響風(fēng)機(jī)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(fù)正常運(yùn)行。2021 年 3 月該公司決定檢修風(fēng)機(jī)舊轉(zhuǎn)子組重新投入使用。在機(jī)床上檢測風(fēng)機(jī)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(dá)到 0．6 mm，主軸報廢。

1．1 故障原因分析

由于該公司使用 的 主 抽 風(fēng) 機(jī) 設(shè) 計 含 塵 量 ≤ 150 mg /m³。設(shè)計之初計劃電除塵 3、4 電場產(chǎn)生的細(xì)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(shè)計 值 3 g /Nm³，使電除塵后煙氣含 塵量大于150 mg /m³。燒結(jié)的煙氣中含有大量水蒸氣，混合后附著在主抽風(fēng)機(jī)葉輪上，從而增大了葉輪啟動轉(zhuǎn)矩力，造成風(fēng)機(jī)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(shè)計布袋除塵，故在燒結(jié)系統(tǒng)啟動之初，煙氣溫度未達(dá)到 80 ℃之前不啟動電除塵，從而煙氣直接通過電除塵到達(dá)主抽風(fēng)機(jī)。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(dǎo)致大量除塵灰附著在主抽風(fēng)機(jī)葉輪上，進(jìn)而造成風(fēng)機(jī)動平衡頻繁失效。

1．1．2 季節(jié)性原因

根據(jù)風(fēng)機(jī)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(dāng)煙氣溫度低于露點(diǎn)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(fēng)機(jī)葉輪，破壞動平衡。煙氣溫度低于露點(diǎn)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(fēng)機(jī)啟動系統(tǒng)采用軟啟動，電機(jī)使用同步電機(jī)，故風(fēng)機(jī)啟動后短時間后就到達(dá)額定轉(zhuǎn)速，即風(fēng)機(jī)啟動時扭矩大，對風(fēng)機(jī)主軸要求高。風(fēng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，風(fēng)機(jī)風(fēng)量無法用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。高轉(zhuǎn)速情況下，對風(fēng)機(jī)各種性能要求高。工況稍加改變易使風(fēng)機(jī)振動值波動甚至超標(biāo)。

1．1．4 風(fēng)機(jī)設(shè)計原因

風(fēng)機(jī)主軸在軸瓦處主軸直徑為 Ф180 mm，設(shè)計同等風(fēng)量情況下，安全系數(shù)預(yù)留偏小。在軟啟動大扭矩情況下，加之風(fēng)機(jī)葉輪在增加積灰的情況下增大了風(fēng)機(jī)主軸的負(fù)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 1 500 t 以上，在滿負(fù)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(jī)，造成主抽風(fēng)機(jī)頻繁啟停。

1．2 主軸強(qiáng)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 = 8 020 kg; 兩支撐軸承件跨距 L =352 cm; 葉輪重心指支撐點(diǎn) A 的距離 a = 173 cm; 軸的最大直徑 d = 44 cm，dmax與兩端相鄰段軸的直徑 d = d1 = 18 cm; 通風(fēng)機(jī)最大使用轉(zhuǎn)速 n = 1 500 r/min。

1．2．2 軸的臨界轉(zhuǎn)速計算

2 風(fēng)機(jī)故障排除

要徹底消除風(fēng)機(jī)振動異常，需頻繁動平衡。

( 1) 必須減小風(fēng)機(jī)啟動扭力和增加風(fēng)機(jī)軸瓦處的直徑。經(jīng)過驗(yàn)算后確定將風(fēng)機(jī)主軸由原來的Ф180 mm 增加到 Ф210 mm，增加了風(fēng)機(jī)主軸的剛性。將啟動方式由軟啟動改為變頻啟動，減少風(fēng)機(jī)啟動時扭力。變頻啟動可以通過降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓，進(jìn)而保護(hù)風(fēng)機(jī)達(dá)到保護(hù)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子組的目的。

( 2) 針對煙氣中的水蒸氣在達(dá)到露點(diǎn)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(fēng)量和增加煙氣加熱器等措施避免水蒸氣降至露點(diǎn)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(jī)及主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)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(fēng)機(jī)更換新轉(zhuǎn)子，增加變頻系統(tǒng)后，增強(qiáng)了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的剛性，減少了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子啟動時的扭力，大大提高了風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)檢修成本，確保了燒結(jié)礦產(chǎn)量。