SO2風(fēng)機(jī)優(yōu)化改進(jìn)及其控制在硫酸工業(yè)中的應(yīng)用

王現(xiàn)奇 劉保興

摘 ?要：SO2鼓風(fēng)機(jī)是煙氣制酸工藝的核心設(shè)備，占據(jù)著整個(gè)煙氣制酸工藝的重要位置。文章以“KK&K”SFO-14型風(fēng)機(jī)為基準(zhǔn)，總結(jié)該類設(shè)備控制、監(jiān)視、檢修工作的經(jīng)驗(yàn)和技能，對(duì)重點(diǎn)檢修環(huán)節(jié)進(jìn)行逐步剖析，以增進(jìn)該類設(shè)備控制和檢修的體系化管理。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī);控制、監(jiān)視、優(yōu)化;改造

中圖分類號(hào)：TQ111.16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）25-0103-02

Abstract： SO2 blower is the core equipment of the flue gas sulphuric acid process， which occupies an important position in the whole flue gas sulphuric acid process. Based on the "KK&K" SFO-14 fan， this paper summarizes the experience and skills of this kind of equipment control， monitoring and maintenance， and analyzes the key maintenance links step by step， in order to improve the systematic management of this kind of equipment control and maintenance.

Keywords： fan; control， monitoring， and optimization; transformation

1 概述

祥光銅業(yè)硫酸系統(tǒng)SO2風(fēng)機(jī)選用的是德國(guó)KK&K風(fēng)機(jī)，因其運(yùn)行中的可靠性，穩(wěn)定性及維護(hù)成本低的特性在行業(yè)中頗受好評(píng)，國(guó)內(nèi)冶煉行業(yè)該風(fēng)機(jī)占有率達(dá)70%左右。祥光硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)采用的是高濃度SO2轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)，濃度最高達(dá)18%，因轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)的獨(dú)特性對(duì)風(fēng)機(jī)控制、監(jiān)視、可靠性要求更高。公司運(yùn)用ABB品牌的DCS控制系統(tǒng)對(duì)于風(fēng)機(jī)的控制與監(jiān)控中表現(xiàn)得非?？煽?、穩(wěn)定，風(fēng)機(jī)一年中有330天在工作，基本無(wú)長(zhǎng)時(shí)間停車檢修機(jī)會(huì)，這樣對(duì)設(shè)備管理增加了一定的難度。本文根據(jù)以往設(shè)備控制、檢修過(guò)程總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和技能，對(duì)控制系統(tǒng)的應(yīng)用及日常維護(hù)中重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2 風(fēng)機(jī)的工藝位置及用途

風(fēng)機(jī)位于硫酸車間轉(zhuǎn)化區(qū)域風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，設(shè)置在干燥塔之后，風(fēng)機(jī)將熔吹煉產(chǎn)生的煙氣抽至凈化區(qū)域，洗滌凈化后經(jīng)干燥塔除去水分輸送到轉(zhuǎn)化干吸區(qū)域制成硫酸。風(fēng)機(jī)將硫酸整個(gè)主工藝系統(tǒng)串連起來(lái)，對(duì)生產(chǎn)起著決定性作用。SO2風(fēng)機(jī)是煙氣制酸的核心設(shè)備，設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)直接影響閃速爐投料。

3 風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

3.1 主要參數(shù)

主要設(shè)備參數(shù)，Q=140000Nm3/h、ΔP=0.873bar（max）、 Pmax=3360kW、轉(zhuǎn)速：3813rpm，10kV電源高壓柜。啟動(dòng)方式：水阻柜軟啟。

3.2 結(jié)構(gòu)

風(fēng)機(jī)主要由電機(jī)、增速齒輪箱、軸瓦箱、風(fēng)機(jī)殼體、入口導(dǎo)葉、主油泵、輔助油泵、油過(guò)濾器、油冷卻器以及控制和檢測(cè)元件組成。運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控主要通過(guò)DO820、DI821、AI810、DI810、AI830、AO810這幾類卡件采集和輸出控制信號(hào)。

3.3 特點(diǎn)

（1）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用軸向裝卸，風(fēng)機(jī)檢修拆卸比較方便安

全。（2）風(fēng)機(jī)在入口導(dǎo)流罩、機(jī)殼頂部、機(jī)殼背部設(shè)置觀察孔便于觀察葉輪的狀態(tài)。（3）葉輪形式為半開(kāi)式葉片的特殊彎曲形狀，不容易粘結(jié)酸泥。（4）轉(zhuǎn)子的葉片和轉(zhuǎn)轂采用加熱去應(yīng)力焊接，減少了葉片的分度扭曲誤差，再加上葉片邊緣厚25mm，比同類風(fēng)機(jī)厚5～8倍，增強(qiáng)了葉輪抗沖刷抗腐蝕能力，延長(zhǎng)了使用周期。（5）滑動(dòng)軸承采用塊瓦結(jié)構(gòu)（一體四塊），瓦塊為可傾軸瓦具有自動(dòng)調(diào)心功能。（6）葉輪和主軸采用齒面?zhèn)鲃?dòng)力矩結(jié)構(gòu)，風(fēng)機(jī)傳動(dòng)時(shí)葉輪與軸之間省一個(gè)力矩傳遞緩沖過(guò)程，提高了風(fēng)機(jī)的整體啟動(dòng)性能。（7）運(yùn)用DCS監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，便于操作人員操控，采集數(shù)據(jù)便于分析設(shè)備劣化趨勢(shì)，采取合理有效的檢修計(jì)劃和方案。

4 潤(rùn)滑系統(tǒng)控制組成及優(yōu)化改造

風(fēng)機(jī)采用集中潤(rùn)滑的方式，設(shè)置專門的風(fēng)機(jī)稀油站。風(fēng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備由3臺(tái)油泵構(gòu)成，分別為主油泵-風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)后連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在ABB控制中，輔助油泵-風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前30分鐘運(yùn)行，風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)輔助油泵自動(dòng)啟動(dòng)并延時(shí)30分鐘停止。在此過(guò)程中如有未知故障或者意外停電，DCS系統(tǒng)和UPS電源會(huì)同時(shí)控制和輸出事故油泵啟動(dòng)，確保風(fēng)機(jī)和電機(jī)及減速機(jī)潤(rùn)滑正常。潤(rùn)滑系統(tǒng)的輔助元件主要由溢流閥、單向閥、油冷卻器、過(guò)濾器和各類信號(hào)變送器元件等組成。

公司位于山東省西部春季多楊棉柳絮，棉絮進(jìn)入到冷卻水系統(tǒng)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)油冷卻器經(jīng)常堵塞，致使油溫升高，風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)停機(jī)機(jī)會(huì)有限給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重威脅，同時(shí)油冷卻器經(jīng)常打開(kāi)疏通列管，對(duì)冷卻器會(huì)產(chǎn)生不可避免的影響。風(fēng)機(jī)油冷卻循環(huán)水管道上增設(shè)6目過(guò)濾器過(guò)濾循環(huán)水系統(tǒng)中的雜質(zhì)，過(guò)濾器一用一備，可隨時(shí)切換對(duì)其進(jìn)行清理。

5 軸密封安裝優(yōu)化改造

風(fēng)機(jī)軸密封形式為浮動(dòng)碳環(huán)密封，密封環(huán)由5道組成，碳環(huán)與密封殼槽的間隙比較小，并且碳環(huán)非常脆，上下密封殼合攏時(shí)必須要保證每道密封環(huán)進(jìn)入殼槽內(nèi)，否則稍有磕碰會(huì)將密封環(huán)碰碎，所以密封環(huán)安裝過(guò)程中必須要非常小心。對(duì)密封殼進(jìn)行研究加工定位導(dǎo)向塊，將5道密封環(huán)間隙調(diào)整好后只需將上殼以導(dǎo)向塊為基準(zhǔn)合攏即可，該方法方便、實(shí)用、安全、可靠。此處加入密封壓力傳感器，在DCS監(jiān)控畫面中做好監(jiān)控和報(bào)警提示，很好保護(hù)碳環(huán)密封，避免突發(fā)性的損壞。

6 軸密殼優(yōu)化改造延長(zhǎng)軸套使用壽命

風(fēng)機(jī)自06年開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)至今已13年，軸套與軸密封環(huán)接觸部位靠近葉輪的一環(huán)軸套磨損拉溝嚴(yán)重，如繼續(xù)使用軸密封效果不敢保證，存在煙氣泄露的風(fēng)險(xiǎn)，如果更換軸套設(shè)備維護(hù)成本會(huì)相應(yīng)增加，單軸套價(jià)格就在8萬(wàn)左右，因公司內(nèi)部不具備檢修條件需外出更換且還需要做動(dòng)平衡效驗(yàn)，維修費(fèi)用在7萬(wàn)左右。

在軸密封殼與機(jī)殼之間鑲嵌一道雙面止口定位20mm厚的法蘭盤，使軸密封殼整體外移閃開(kāi)磨損部位，風(fēng)機(jī)開(kāi)啟運(yùn)轉(zhuǎn)正常，降低了維護(hù)成本，對(duì)軸套重復(fù)利用延長(zhǎng)了使用壽命。

7 電氣儀表控制檢修

由風(fēng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：機(jī)械找故障點(diǎn)簡(jiǎn)單，處理故障時(shí)間較長(zhǎng)，過(guò)程復(fù)雜些，相對(duì)于機(jī)械而言，電氣故障排查時(shí)間較長(zhǎng)，故障排除相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單些。對(duì)于風(fēng)機(jī)控制類的故障分為：（1）電氣類;（2）儀表類;（3）連鎖控制保護(hù)動(dòng)作類。

電氣故障措施：定期做耐壓和電氣絕緣試驗(yàn)，繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)等，小型電氣元件根據(jù)不同的季節(jié)做出相應(yīng)周期的檢查如溫度檢測(cè)、接線端子的緊固、動(dòng)作的靈敏度、使用時(shí)間的長(zhǎng)短等情況，采取維修措施或更換元件。

儀表類的問(wèn)題：定期檢驗(yàn)，零點(diǎn)校準(zhǔn)，選用合適的量程及材質(zhì)等。

連鎖控制保護(hù)與控制系統(tǒng)緊密相關(guān)，涉及電氣控制、儀表監(jiān)控、工藝安全、信息通訊等方面。

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的綜合應(yīng)用，利用上位機(jī)監(jiān)控風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集及歸檔，趨勢(shì)顯示，報(bào)警顯示等功能。本套控制系統(tǒng)采用冗余控制器，若有一套控制器出現(xiàn)故障，冗余控制器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，不影響系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，安全性高，操控靈敏，大大降低了設(shè)備故障概率。編程、監(jiān)控、操作等功能可集成于一臺(tái)工控機(jī)上，便于系統(tǒng)的升級(jí)、維護(hù)、調(diào)試和操作。通訊是本系統(tǒng)的重要組成部分，也是SO2風(fēng)機(jī)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵因素，現(xiàn)場(chǎng)信息采集通過(guò)Profibus通訊與控制器連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。高壓柜的電流、電壓信號(hào)通過(guò)Modbus通訊與控制器連接，來(lái)監(jiān)視風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電氣信息。多個(gè)控制器之間的通訊是通過(guò)光纖環(huán)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本套DCS系統(tǒng)支持第三方軟件通訊，以太網(wǎng)也是其通訊的重要組成部分。

8 設(shè)備運(yùn)維周期

制定設(shè)備運(yùn)行周期維護(hù)表，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

9 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)檢修過(guò)程中部件及方法的優(yōu)化，使后期對(duì)風(fēng)機(jī)維護(hù)管理更加便捷同時(shí)也降低了設(shè)備維護(hù)成本，制定定期維護(hù)管理表為風(fēng)機(jī)連續(xù)正常運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊國(guó)才.閃速煉銅工藝，設(shè)備與控制[M].冶金工業(yè)出版社，2010.