吉鐵75m2燒結機主抽風機主軸彎曲原因分析及改造

王永勝　趙建偉

(吉鐵鐵合金有限責任公司)

摘　要：介紹了燒結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；風機；轉子；改造

前言

燒結主抽風機是燒結生產(chǎn)的核心設備。吉鐵鐵合金有限責任公司燒結車間1臺75m²燒結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。采用雙吸入結構，風機機殼為鋼板焊接結構，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生產(chǎn)正常運行的關鍵。新轉子組于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)的除塵灰作為燒結原料重新燒結。除塵灰約占燒結原料的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

因該公司燒結煙氣除塵只有電除塵而未設計布袋除塵，故在燒結系統(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速，即風機啟動時扭矩大，對風機主軸要求高。風機在額定轉速轉動時由于風機轉速高，風機風量無法用轉速調(diào)節(jié)。高轉速情況下，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礦的用量。因此燒結系統(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大使用轉速n=1500r/min。

1.2.2軸的臨界轉速計算

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速來控制風機風量和風壓，進而保護風機達到保護風機轉子組的目的。

(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)查效果對比結果如表1所示。

4　結語

改造后，主抽風機更換新轉子，增加變頻系統(tǒng)后，增強了風機轉子的剛性，減少了風機轉子啟動時的扭力，大大提高了風機轉子的穩(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。增加了轉子使用壽命，減少了燒結主抽風機檢修成本，確保了燒結礦產(chǎn)量。

（來源：冶金信息裝備網(wǎng)）