吉铁75m2烧结机主抽风机主轴弯曲原因分析及改造

2022-08-23

王永胜　赵建伟

(吉铁铁合金有限责任公司)

摘　要：介绍了烧结主抽风机在运行过程中存在的问题，并阐述了主抽风机主轴弯曲的原因和改进措施。

关键词：烧结；风机；转子；改造

前言

烧结主抽风机是烧结生产的核心设备。吉铁铁合金有限责任公司烧结车间1台75m²烧结机主抽风机采用湖北双剑鼓风机厂生产的SJ8500-0.875/0.702型风机，流量为8500m³/min;介质密度为1.27-1.29kg/m³;出口压力为17.3kPa;进口压力为-16.5kPa;进口温度为130℃;主轴转速为1500r/min;配套上海电动机厂生产的T3400-4型同步电动机拖动，启动方式为固态软启动。本风机利用弹性膜片联轴器与电动机轴联接，直接传动。采用双吸入结构，风机机壳为钢板焊接结构，出风口位于下部水平0°方向，进风口设计135°夹角斜向上方，进风口装有风量调节器，进、出风口截面形状均为矩形。生产线于2018年12月建成投产。

1　风机现场故障现象及故障排查过程

在试运行之初风机振动值严重超标停机检修，严重影响了烧结的正常生产。Z初分析为风机动平衡原因，但经过现场动平衡后，风机振动值暂时稳定，但停机重新启动后风机振动值立刻破坏。因此如何解决风机振动超标频繁超标问题成为保证烧结生产正常运行的关键。新转子组于2019年7月23日投入使用，平稳运行约半年，期间只需要清洗叶轮风机动平衡即可恢复，风机正常运行。半年后主抽风机振动值逐渐增大，现场检查风机前后轴瓦、地脚和联轴器中心，风量调节器等影响风机振动因素，均未出现问题，重新现场做动平衡后才能恢复正常运行。2021年3月该公司决定检修风机旧转子组重新投入使用。在机床上检测风机主轴直线度时发现主轴联轴器侧至推力轴瓦段出现弯曲，跳动度达到0.6mm，主轴报废。

1.1故障原因分析

由于该公司使用的主抽风机设计含尘量≤150mg/m³。设计之初计划电除尘3、4电场产生的细灰作为钾肥的原料。后因工艺更改，将3、4电场内的除尘灰作为烧结原料重新烧结。除尘灰约占烧结原料的20%，电除尘入口烟气含尘浓度大于设计值3g/Nm³，使电除尘后烟气含尘量大于150mg/m3。烧结的烟气中含有大量水蒸气，混合后附着在主抽风机叶轮上，从而增大了叶轮启动转矩力，造成风机动平衡频繁失效。工艺的更改原因如下。

1.1.1电除尘特性原因

因该公司烧结烟气除尘只有电除尘而未设计布袋除尘，故在烧结系统启动之初，烟气温度未达到80℃之前不启动电除尘，从而烟气直接通过电除尘到达主抽风机。热的烟气和冷的叶轮相遇后，除尘灰和水蒸气遇到冷叶轮后，导致大量除尘灰附着在主抽风机叶轮上，进而造成风机动平衡频繁失效。

1.1.2季节性原因

根据风机动平衡失效冬季较夏季次数多，考虑频繁失效的季节影响。烧结烟气产生水蒸气，当烟气温度低于露点时，烟气中的二氧化硫和烟气中冷凝水分结合会腐蚀主抽风机叶轮，破坏动平衡。烟气温度低于露点时，烟气中的冷凝水和电除尘后残余的除尘灰相结合，并附着在叶轮上，从而加剧了叶轮动平衡的破坏。

1.1.3系统原因

由于该公司风机启动系统采用软启动，电机使用同步电机，故风机启动后短时间后就到达额定转速，即风机启动时扭矩大，对风机主轴要求高。风机在额定转速转动时由于风机转速高，风机风量无法用转速调节。高转速情况下，对风机各种性能要求高。工况稍加改变易使风机振动值波动甚至超标。

1.1.4风机设计原因

风机主轴在轴瓦处主轴直径为Ф180mm，设计同等风量情况下，安全系数预留偏小。在软启动大扭矩情况下，加之风机叶轮在增加积灰的情况下增大了风机主轴的负荷，多种情况叠加容易发生塑性变形。

1.1.5生产线原因

该公司烧结矿日常量在1500t以上，在满负荷生产情况下，一个星期的产量就足够该公司一个月的烧结矿的用量。因此烧结系统不定期停机，造成主抽风机频繁启停。

1.2主轴强度校核计算

1.2.1主轴临界转速计算

圆锥形节段轴的示意图如图1所示。叶轮和主轴的总质量M=8020kg;两支撑轴承件跨距L=352cm;叶轮重心指支撑点A的距离a=173cm;轴的Z大直径d=44cm，dmax与两端相邻段轴的直径d=d1=18cm;通风机Z大使用转速n=1500r/min。

1.2.2轴的临界转速计算

2　风?故障排除

要彻底消除风机振动异常，需频繁动平衡。

(1)必须减小风机启动扭力和增加风机轴瓦处的直径。经过验算后确定将风机主轴由原来的Ф180mm增加到Ф210mm，增加了风机主轴的刚性。将启动方式由软启动改为变频启动，减少风机启动时扭力。变频启动可以通过降低风机转速来控制风机风量和风压，进而保护风机达到保护风机转子组的目的。

(2)针对烟气中的水蒸气在达到露点后会与电除尘后残余的除尘灰相结合附着在叶轮上的问题，烟气中的水蒸气冷凝后和二氧化硫结合形成酸，腐蚀叶轮等问题。该公司采用增加保温、减少漏风量和增加烟气加热器等措施避免水蒸气降至露点一下，减少叶轮除尘灰的附着量。

3　改造后效果

改造后对电动机及主抽风机进行监测，监测位置如图2所示，经过几个月的跟踪调查效果对比结果如表1所示。

4　结语

改造后，主抽风机更换新转子，增加变频系统后，增强了风机转子的刚性，减少了风机转子启动时的扭力，大大提高了风机转子的稳定性，通过增加保温和烟气加热器的方式提高了电除尘后烟气温度，减少了除尘灰的附着对叶轮的腐蚀。增加了转子使用寿命，减少了烧结主抽风机检修成本，确保了烧结矿产量。