吉鐵75m2燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)主軸彎曲原因分析及改造

王永勝　趙建偉

(吉鐵鐵合金有限責(zé)任公司)

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(tái)75m²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SJ8500-0.875/0.702型風(fēng)機(jī)，流量為8500m³/min;介質(zhì)密度為1.27-1.29kg/m³;出口壓力為17.3kPa;進(jìn)口壓力為-16.5kPa;進(jìn)口溫度為130℃;主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min;配套上海電動(dòng)機(jī)廠生產(chǎn)的T3400-4型同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，啟動(dòng)方式為固態(tài)軟啟動(dòng)。本風(fēng)機(jī)利用彈性膜片聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸聯(lián)接，直接傳動(dòng)。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(jì)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(chǎng)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(dòng)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)。Z初分析為風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡原因，但經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡后，風(fēng)機(jī)振動(dòng)值暫時(shí)穩(wěn)定，但停機(jī)重新啟動(dòng)后風(fēng)機(jī)振動(dòng)值立刻破壞。因此如何解決風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(dòng)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(dòng)值逐漸增大，現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)因素，均未出現(xiàn)問題，重新現(xiàn)場(chǎng)做動(dòng)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(cè)風(fēng)機(jī)主軸直線度時(shí)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(dòng)度達(dá)到0.6mm，主軸報(bào)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(jì)含塵量≤150mg/m³。設(shè)計(jì)之初計(jì)劃電除塵3、4電場(chǎng)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(chǎng)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(jì)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(fēng)機(jī)葉輪上，從而增大了葉輪啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩力，造成風(fēng)機(jī)動(dòng)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(jì)布袋除塵，故在燒結(jié)系統(tǒng)啟動(dòng)之初，煙氣溫度未達(dá)到80℃之前不啟動(dòng)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(dòng)平衡頻繁失效。

1.1.2季節(jié)性原因

根據(jù)風(fēng)機(jī)動(dòng)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(shí)，煙氣中的二氧化硫和煙氣中冷凝水分結(jié)合會(huì)腐蝕主抽風(fēng)機(jī)葉輪，破壞動(dòng)平衡。煙氣溫度低于露點(diǎn)時(shí)，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(dòng)平衡的破壞。

1.1.3系統(tǒng)原因

由于該公司風(fēng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)采用軟啟動(dòng)，電機(jī)使用同步電機(jī)，故風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后短時(shí)間后就到達(dá)額定轉(zhuǎn)速，即風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)扭矩大，對(duì)風(fēng)機(jī)主軸要求高。風(fēng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(duì)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(dòng)值波動(dòng)甚至超標(biāo)。

1.1.4風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)原因

風(fēng)機(jī)主軸在軸瓦處主軸直徑為Ф180mm，設(shè)計(jì)同等風(fēng)量情況下，安全系數(shù)預(yù)留偏小。在軟啟動(dòng)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1500t以上，在滿負(fù)荷生產(chǎn)情況下，一個(gè)星期的產(chǎn)量就足夠該公司一個(gè)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(jì)算

1.2.1主軸臨界轉(zhuǎn)速計(jì)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(diǎn)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(fēng)機(jī)Z大使用轉(zhuǎn)速n=1500r/min。

1.2.2軸的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算

2　風(fēng)?故障排除

要徹底消除風(fēng)機(jī)振動(dòng)異常，需頻繁動(dòng)平衡。

(1)必須減小風(fēng)機(jī)啟動(dòng)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Ф180mm增加到Ф210mm，增加了風(fēng)機(jī)主軸的剛性。將啟動(dòng)方式由軟啟動(dòng)改為變頻啟動(dòng)，減少風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)扭力。變頻啟動(dòng)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(duì)煙氣中的水蒸氣在達(dá)到露點(diǎn)后會(huì)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(duì)電動(dòng)機(jī)及主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)位置如圖2所示，經(jīng)過幾個(gè)月的跟蹤調(diào)查效果對(duì)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(dòng)時(shí)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(duì)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。

（來源：冶金信息裝備網(wǎng)）