崔雷 ，王建光 ，于玉 ，張永林 ，伍先舟

1 前言

中國鐵路物資安徽鐵鵬水泥有限公司擁有一條5 000t/d熟料生產(chǎn)線，其原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率較低，實(shí)際使用電耗較高，存在較大的節(jié)能空間。經(jīng)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于氣體含塵濃度較高，葉輪磨損嚴(yán)重，風(fēng)機(jī)振動(dòng)較大，直接影響了原料磨產(chǎn)量，增加了設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本，急需進(jìn)行技術(shù)改造。

2 風(fēng)機(jī)參數(shù)測量

2.1 原有風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

風(fēng)機(jī)入口流量：900 000m3/h；

風(fēng)機(jī)全壓升：11 500Pa；

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：978r/min；

風(fēng)機(jī)入口溫度：90～100℃。

2.2 風(fēng)機(jī)實(shí)際參數(shù)測量

在試驗(yàn)工況下，對風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口靜壓、流量、介質(zhì)溫度和電機(jī)功耗等進(jìn)行測量：采用壓力計(jì)測量風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口膨脹節(jié)附近氣體靜壓；采用速度場法和標(biāo)準(zhǔn)皮托管測量截面的流量，在風(fēng)機(jī)入口處的直段煙道上，沿風(fēng)道圓周方向裝設(shè)8個(gè)流量測孔，每個(gè)測孔測量3個(gè)點(diǎn)，共測24個(gè)點(diǎn)。用皮托管和微壓計(jì)測量截面上各網(wǎng)格點(diǎn)的動(dòng)壓，取動(dòng)壓均方根的平均值作為該截面的平均動(dòng)壓Pd[1]。計(jì)算公式為：

式中：

Pd——流量測量截面處平均動(dòng)壓，Pa

Pdi——流量測量截面上各測量點(diǎn)動(dòng)壓的時(shí)間平均值，Pa

采用數(shù)字溫度計(jì)測量流量測量截面處的介質(zhì)溫度；采用皮托管和微壓計(jì)測量流量測量截面處的氣體靜壓。流量測量截面處的流量按式（2）計(jì)算：

式中：

qv——測量截面處流量，m3/s

A——流量測量截面處面積，m2

ρ——流量測量截面處介質(zhì)密度，kg/m3

式中：

ρ0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下介質(zhì)的密度，kg/m3（標(biāo)）

Pa——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，Pa

Ps——流量測量截面處靜壓，Pa

t——流量測量截面處介質(zhì)溫度，℃

2.3 改造前風(fēng)機(jī)測量結(jié)果（表1）

表1 改造前風(fēng)機(jī)測量結(jié)果

3 風(fēng)機(jī)改造

3.1 風(fēng)機(jī)改造原則及設(shè)計(jì)方案

通常，如果試驗(yàn)工況為風(fēng)機(jī)長期正常運(yùn)行工況，為了最大限度地節(jié)能，同時(shí)兼顧測量時(shí)可能存在的誤差，可將試驗(yàn)參數(shù)考慮一定的余量作為設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型[2]。在滿足風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的前提下，風(fēng)機(jī)改造范圍應(yīng)盡量少，盡可能利用現(xiàn)有的土建基礎(chǔ)和氣體輸送管道。基于以上原則，我公司確定了風(fēng)機(jī)選型方案，如表2所示。

根據(jù)方案給定的風(fēng)機(jī)參數(shù)，在充分考慮風(fēng)機(jī)使用性能的基礎(chǔ)上，量身定制了如下設(shè)計(jì)：

表2 風(fēng)機(jī)選型

（1）氣體含塵量較大，風(fēng)機(jī)葉輪襯板采用高硬度復(fù)合耐磨材料，風(fēng)機(jī)機(jī)殼蝸殼處增加防磨襯板，以抵御含塵氣體的沖刷。

（2）考慮到原有電機(jī)仍需利用，為此需要提供新風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和啟動(dòng)動(dòng)力矩曲線，方便電機(jī)廠家確認(rèn)原電機(jī)啟動(dòng)是否滿足新風(fēng)機(jī)的要求。

（3）考慮采用變頻電機(jī)，為確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行軸系扭振計(jì)算，確保風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)避開共振區(qū)間。

（4）在出廠之前，需對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，確保平衡精度達(dá)到G2.5。

（5）為方便現(xiàn)場葉輪的檢修，風(fēng)機(jī)殼體采用分體設(shè)計(jì)，并在機(jī)殼適當(dāng)位置設(shè)置檢修門和排水孔。

基于以上設(shè)計(jì)，再加上風(fēng)機(jī)主軸和葉輪材質(zhì)的剛度和強(qiáng)度足夠，風(fēng)機(jī)的使用性能得到了提升，維護(hù)成本降低，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)使用壽命延長至15年。

3.2 高效風(fēng)機(jī)安裝及測試

3.2.1 風(fēng)機(jī)安裝

選擇專業(yè)的施工隊(duì)伍，以確保設(shè)備的安裝精度，為后期系統(tǒng)運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。施工過程中需關(guān)注重要節(jié)點(diǎn)的安裝調(diào)整，并做好詳細(xì)記錄，主要包括：

（1）主軸和集流器吊裝就位后，調(diào)整軸承在軸承座的位置，保證驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承居中，非驅(qū)動(dòng)側(cè)在設(shè)計(jì)預(yù)偏量內(nèi)（如圖1所示）。

（2）下機(jī)殼精調(diào)、定位后，對集流器間隙進(jìn)行精調(diào)、定位。

圖1 調(diào)整軸承位置

（3）精確軸承定位，檢查主軸水平度，清洗軸承及軸承座內(nèi)腔，加蓋軸承座。

（4）上機(jī)殼吊裝組合、封頂完成緊固連接（如圖2所示）。

圖2 上殼體封頂

通過精準(zhǔn)協(xié)調(diào)和科學(xué)管理，最大限度保留了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及相關(guān)輔助設(shè)備，縮短了改造工期，僅用15d風(fēng)機(jī)即安裝到位且具備試車條件。

3.2.2 風(fēng)機(jī)測試

安裝調(diào)試合格后進(jìn)行性能測試，選取風(fēng)機(jī)改造前后生產(chǎn)工況相同的某段時(shí)間內(nèi)的風(fēng)機(jī)電耗進(jìn)行對比，測試參數(shù)見表3。

表3 改造前后風(fēng)機(jī)測試數(shù)據(jù)對比

由表3可知，改造后風(fēng)機(jī)每小時(shí)節(jié)電量為3 933kWh-3 350kWh=583kWh；按原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)年運(yùn)行時(shí)間6 000h計(jì)算，年可節(jié)電量為583×6 000=349.8×104kWh，節(jié)能效益可觀。

4 結(jié)語

我國水泥生產(chǎn)線中不少風(fēng)機(jī)均存在運(yùn)行效率低、能耗高的情況，節(jié)能空間很大。自高效循環(huán)風(fēng)機(jī)投入生產(chǎn)以來，風(fēng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)能效益顯著，日前中國鐵路物資安徽鐵鵬水泥有限公司與我公司又簽訂了高溫風(fēng)機(jī)和窯尾排風(fēng)機(jī)的改造合同。可以預(yù)見，未來該生產(chǎn)線水泥綜合電耗將進(jìn)一步降低，節(jié)能效益將穩(wěn)步提升。

[1]趙孝保.工程流體力學(xué)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2004.

[2]嚴(yán)生，常捷，程麟.新型干法水泥廠工藝設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2007.■