高爐離心鼓風(fēng)機(jī)葉片失效原因探究

王瓊

摘 要：高爐鼓風(fēng)機(jī)是高爐煉鐵的"心臟"。其安全運(yùn)行對(duì)于煉鐵生產(chǎn)是極為關(guān)鍵的。略鋼7#離心鼓風(fēng)機(jī)曾發(fā)生裂解特大事故，8#、9#離心鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子也曾出現(xiàn)葉片嚴(yán)重磨損現(xiàn)象。文章從高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)械事例及處理實(shí)踐出發(fā)，對(duì)轉(zhuǎn)子葉片失效原因進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：高爐風(fēng)機(jī)；葉片；失效；原因探究

略鋼現(xiàn)有高爐二座，爐容分別420m3/425m3， 2007年設(shè)計(jì)的高爐離心式鼓風(fēng)機(jī)D2000-3.14/0.92各高爐一臺(tái)。由于施工與生產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行，基礎(chǔ)施工與安裝都存在有技術(shù)偏差，加之高爐冶煉強(qiáng)化的要求，當(dāng)機(jī)組全負(fù)荷運(yùn)行，且風(fēng)機(jī)機(jī)組排氣溫度達(dá)到220℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)。機(jī)組震動(dòng)仍在許可范圍內(nèi)運(yùn)行，期間常發(fā)生風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子報(bào)廢及磨損，轉(zhuǎn)子磨損返廠維修，給正常生產(chǎn)帶來(lái)一定的影響。

針對(duì)煉鐵在線運(yùn)行風(fēng)機(jī)事故分析，并檢查了轉(zhuǎn)子葉片，發(fā)現(xiàn)葉片高壓側(cè)磨損嚴(yán)重，但經(jīng)涂層滲透檢查完好、無(wú)明顯缺陷存在的情況下，對(duì)機(jī)組的氣道設(shè)計(jì)、氣風(fēng)設(shè)計(jì)及管道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了認(rèn)真的分析，除風(fēng)機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造存在質(zhì)量缺陷外，初步認(rèn)為機(jī)組運(yùn)行環(huán)境及工況條件是造成事故的主要原因。

1 根據(jù)風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)在400m3級(jí)以上高爐上用離心式高爐鼓風(fēng)機(jī)是可行的。

目前常用的風(fēng)機(jī)為離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)。離心式是將流體從風(fēng)扇的軸向吸入后利用離心力將流體從圓周方向甩出去，氣流方向切于葉片旋轉(zhuǎn)方向，改變了風(fēng)管內(nèi)介質(zhì)的流向。比如鼓風(fēng)機(jī)。壓頭大、流量小。軸流風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是流體沿著扇葉的軸向流過(guò)，氣流方向垂直與葉片的旋轉(zhuǎn)方向，不改變風(fēng)管內(nèi)介質(zhì)的流向，流量大、壓頭小。在400m3及高爐上用離心式高爐鼓風(fēng)機(jī)是可行的。

高爐風(fēng)機(jī)能將部分大氣匯集起來(lái)，通過(guò)加壓來(lái)提高空氣壓力，從而形成具有一定壓力與流量的高爐鼓風(fēng)，然后根據(jù)高爐的爐況需要進(jìn)行風(fēng)壓、風(fēng)量和調(diào)節(jié)，并將其輸送到高爐的一種動(dòng)力機(jī)械。從能量觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，高爐風(fēng)機(jī)的作用原理是將原動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量。高爐風(fēng)機(jī)設(shè)備主要是為冶煉高爐提供必要和足夠的含氧空氣，是高爐冶鐵生產(chǎn)的重要組成部分。由于高爐冶煉要求有較高的連續(xù)性，因此風(fēng)機(jī)要均勻地為高爐供給定量空氣，此外還應(yīng)保持一定的風(fēng)壓，來(lái)克服送風(fēng)系統(tǒng)及料柱帶來(lái)的阻力，且使高爐保持相對(duì)穩(wěn)定的爐頂壓力。另外在冶煉過(guò)程中，因?yàn)樵稀⑷剂弦约安僮鞯葪l件的變化，造成爐況的不斷改變，因此要針對(duì)性地要求供風(fēng)參數(shù)隨之變化，這就要求高爐風(fēng)機(jī)具有對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)范圍以及有效的安全控制系統(tǒng)。

在冶鐵過(guò)程中，高爐風(fēng)機(jī)葉片的斷裂掉落會(huì)對(duì)生產(chǎn)和設(shè)備帶來(lái)很大的破壞。因此保證風(fēng)機(jī)葉片的完整性極為重要。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)機(jī)的完整性和穩(wěn)定性要靠每年進(jìn)行定期的維護(hù)和檢修來(lái)實(shí)現(xiàn)，在運(yùn)行中葉片發(fā)生斷裂時(shí)通常很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有時(shí)葉片斷裂沒(méi)有馬上引發(fā)進(jìn)一步的破壞，風(fēng)機(jī)會(huì)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，葉片再次發(fā)生斷裂。

2 風(fēng)機(jī)葉片工況日常監(jiān)測(cè)及診斷

2.1 高爐風(fēng)機(jī)事故的監(jiān)測(cè)

通常情況下，在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ISO7919-3的指標(biāo)振動(dòng)峰-峰值對(duì)運(yùn)行機(jī)器的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于高爐風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它有特定的振動(dòng)頻率，而不是所有點(diǎn)的峰-峰值都會(huì)發(fā)生明顯的變化，因此僅僅憑借振動(dòng)峰-峰值的總量來(lái)對(duì)高爐風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是不科學(xué)的。一旦峰-峰值發(fā)生階躍性的變化，要馬上分析一倍頻的相位和幅值，如果發(fā)現(xiàn)有明顯的變化，即幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的一倍振動(dòng)頻率發(fā)生的階躍變化超過(guò)了30%，就要立即停機(jī)進(jìn)行檢查。而有時(shí)只有一片葉片斷裂掉落的話，振動(dòng)峰-峰值的總量往往達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警值。因此設(shè)備檢修人員要對(duì)風(fēng)機(jī)的在線運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行頻繁的監(jiān)測(cè)以及必要的故障診斷，這對(duì)于保障高爐生產(chǎn)的安全性是十分必要的。定期記錄和更新高爐風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行狀況的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，作為事故發(fā)生的重要判斷依據(jù)。另外要注意的是，在對(duì)高爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí)，要以2秒的頻率進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)測(cè)。

2.2 高爐風(fēng)機(jī)葉片斷裂事故診斷

當(dāng)監(jiān)測(cè)到高爐風(fēng)機(jī)發(fā)生強(qiáng)烈地振動(dòng)，監(jiān)測(cè)儀器顯示振動(dòng)值急劇升高，就要立即聯(lián)系高爐進(jìn)行停機(jī)準(zhǔn)備，使風(fēng)機(jī)的振動(dòng)值下降并穩(wěn)定下來(lái)。等到系統(tǒng)冷卻后，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行拆解檢修，檢查風(fēng)機(jī)的平衡性以及是否發(fā)生零部件松動(dòng)和脫落等現(xiàn)象，然后檢查風(fēng)機(jī)的進(jìn)出風(fēng)管道，如果發(fā)現(xiàn)管道里存在不規(guī)則的金屬顆粒物，則可初步判定屬于風(fēng)機(jī)葉片斷裂。在對(duì)高爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行拆蓋檢查時(shí)，要觀察風(fēng)機(jī)的受損程度。首先從受損風(fēng)機(jī)葉片開始檢查每一級(jí)葉片的受損狀況，葉片的根部是否受損和裂開，葉片的位置是否移動(dòng)，進(jìn)風(fēng)口邊緣是否粗糙、有污垢、外形是否完整等。細(xì)心觀察每一級(jí)葉片的受損狀況以及具體表現(xiàn)，判斷葉片完好度，是否能夠繼續(xù)使用，是否需要更換等，以便于采取進(jìn)一步地檢修措施。

3 風(fēng)機(jī)葉片斷裂事故的修復(fù)和處理

3.1 制定科學(xué)合理的修復(fù)方案

根據(jù)葉片檢修結(jié)果，對(duì)每一部分的受損情況進(jìn)行評(píng)估，對(duì)于無(wú)法繼續(xù)使用的葉片進(jìn)行更換，還要考慮新葉片的生產(chǎn)周期，在新葉片生產(chǎn)并投入使用的時(shí)間里，高爐處于沒(méi)有備用風(fēng)機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，如果正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)發(fā)生事故，就會(huì)影響整個(gè)高爐生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，帶來(lái)更大的損失。因此要根據(jù)實(shí)際情況合理制定檢修方案，在最短時(shí)間內(nèi)回復(fù)高爐風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。通常的做法是對(duì)斷裂的葉片進(jìn)行快速搶救和修復(fù)。針對(duì)不同級(jí)葉片的損傷情況，按程度不同進(jìn)行排序，記錄每一級(jí)受損葉片的尺寸與形狀，一步一步進(jìn)行修復(fù)，采取不同的切割方法，整體切割或者局部切割，使葉片的長(zhǎng)短保持一致，病載切割處進(jìn)行打磨和修復(fù)，保證每一級(jí)葉片相互對(duì)稱，且修復(fù)表面平整光滑。

3.2 嚴(yán)格按步驟進(jìn)行修復(fù)操作

對(duì)于轉(zhuǎn)子部分，要先對(duì)該部分的葉片進(jìn)行清洗，對(duì)轉(zhuǎn)子上的所有葉片著色探傷。沒(méi)有損壞的葉片不需要進(jìn)行處理，部分損壞的進(jìn)行圓滑打磨和修復(fù)，大面積損壞的將損壞部位切除，并精加工和打磨拋光。葉片處理完后，要在額定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，檢測(cè)轉(zhuǎn)子的修復(fù)狀況。將有裂紋的葉片進(jìn)行熔融修復(fù)，經(jīng)過(guò)處理后在進(jìn)行回裝。

3.3 機(jī)組回裝endprint

a.組件清理：對(duì)內(nèi)缸、軸承以及軸頸和密封、轉(zhuǎn)子的動(dòng)靜葉片等進(jìn)行仔細(xì)地清洗，然后將對(duì)軸承和軸頸表面涂上潤(rùn)滑油，將軸承箱用合好的面團(tuán)進(jìn)行擦拭干凈。b.調(diào)整好各部件之間的位置，將下機(jī)殼立鍵防松緊固，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)調(diào)整左右的間隙。c.加固高爐風(fēng)機(jī)葉片，采用專用的力矩扳手緊錮螺栓，調(diào)節(jié)內(nèi)缸和導(dǎo)向環(huán)，加裝防松鋼絲進(jìn)行固定。對(duì)外缸螺栓施力，嚴(yán)格控制接面縫隙。

3.4 修復(fù)后性能調(diào)試

在斷裂葉片修復(fù)后，要進(jìn)行性能調(diào)試，將高爐機(jī)組啟動(dòng)，保持正常的轉(zhuǎn)速、風(fēng)壓，控制進(jìn)出口風(fēng)量，觀察風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的狀況。如果試車中風(fēng)機(jī)出口的振動(dòng)幅度過(guò)大，風(fēng)機(jī)無(wú)法穩(wěn)定，就要進(jìn)行穩(wěn)定處理消除振動(dòng)現(xiàn)象。首先要觀察測(cè)量并找到振動(dòng)發(fā)生點(diǎn)，校對(duì)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)情況，便于為設(shè)定防喘振線以及放風(fēng)線提供真實(shí)可靠的依據(jù)，根據(jù)特定測(cè)量點(diǎn)的情況，制定出風(fēng)機(jī)正常工作的范圍。然后對(duì)高爐生產(chǎn)的負(fù)荷能力進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)高爐生產(chǎn)的實(shí)際需求，將風(fēng)機(jī)的排氣壓力、風(fēng)量、功率等維持在一定數(shù)額，記錄在正常生產(chǎn)下風(fēng)機(jī)的符合能力。

4 略鋼高爐8#風(fēng)機(jī)D2000風(fēng)機(jī)性能改造與效果

現(xiàn)以略鋼8#風(fēng)機(jī)為例，于2010年8月對(duì) 8#D2000-3.14/0.92風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造，在風(fēng)機(jī)在機(jī)組潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、主機(jī)、電動(dòng)機(jī)、給送風(fēng)系統(tǒng)等整體的維持原設(shè)計(jì)與配置不變。原有風(fēng)機(jī)基本參數(shù)（附表）：

4.1 8#風(fēng)機(jī)對(duì)機(jī)組變速器比做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使風(fēng)機(jī)性能提高，同時(shí)改造風(fēng)機(jī)支推軸承，保障改造后風(fēng)機(jī)回油溫度在規(guī)定范圍內(nèi)。調(diào)整高速軸半聯(lián)軸器。改造變速器，提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速至通流適應(yīng)，強(qiáng)度允許的范圍，基本解決性能要求，配套提供齒輪對(duì)半聯(lián)軸器，提供新支推軸承，滿足性能提高后軸瓦溫度升至規(guī)范范圍。調(diào)整小齒輪端半聯(lián)軸器軸向尺寸，半聯(lián)軸器縮短0.3mm。

8#風(fēng)機(jī)改造后風(fēng)機(jī)性能參數(shù)

（2）當(dāng)前常用的風(fēng)機(jī)設(shè)備在一定程度上存在著設(shè)計(jì)以及工藝上的缺陷問(wèn)題，因?yàn)槿~片斷裂發(fā)生產(chǎn)事故，導(dǎo)致企業(yè)遭受經(jīng)濟(jì)損失，因此利用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行高爐風(fēng)機(jī)事故的預(yù)防，能夠在很大程度上避免不必要的損失。因此，科學(xué)檢修并找出風(fēng)機(jī)事故發(fā)生的原因和機(jī)制是很有必要的。在對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)性修復(fù)的同時(shí)，對(duì)高爐設(shè)備進(jìn)行了一系列定期有效的檢查、測(cè)試、維修以及改造，從而有效地消除生產(chǎn)中的安全隱患，為高爐機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保證。

略鋼D2000風(fēng)機(jī)的技術(shù)改造取得了相當(dāng)?shù)某晒?，為高爐強(qiáng)化冶煉提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)技術(shù)條件支持。通過(guò)葉片失效技術(shù)分析和機(jī)組本體技術(shù)改造實(shí)踐，專業(yè)技術(shù)人員的理論實(shí)踐得到了高度自信。

5 結(jié)束語(yǔ)

高爐風(fēng)機(jī)是高爐冶鐵生產(chǎn)的重要組成部分，風(fēng)機(jī)葉片斷裂會(huì)給高爐生產(chǎn)帶來(lái)很大的危害和損失。當(dāng)前，設(shè)備診斷技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域有著非常廣泛地應(yīng)用，近年來(lái)在我國(guó)也得到了快速的發(fā)展，并由此形成了一門新興科學(xué)。在未來(lái)的建設(shè)中豐富高效的設(shè)備檢修技術(shù)能夠發(fā)揮出極為重要的作用。在實(shí)際運(yùn)行中，保障高爐風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，充分運(yùn)用診斷技術(shù)，及時(shí)監(jiān)測(cè)并發(fā)現(xiàn)葉片斷裂現(xiàn)象，排除一系列潛在的隱患，針對(duì)故障進(jìn)行科學(xué)的處理和修復(fù)措施，保障企業(yè)的安全生產(chǎn)和綜合效益。

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