高爐鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備的安裝

王玉順

（河北冶金建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北邯鄲 056003）

高爐鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備的安裝

王玉順

（河北冶金建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北邯鄲 056003）

在冶金高爐系統(tǒng)設(shè)備安裝過程中，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備因其安裝精度要求較高，且現(xiàn)場散件組裝較多而成為一大安裝難點(diǎn)，往往由于安裝質(zhì)量問題造成設(shè)備故障。本文以大型高爐鼓風(fēng)機(jī)站工程為背景，著重?cái)⑹龈郀t鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備安裝過程中，增速機(jī)、壓縮機(jī)、電機(jī)安裝的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)、難點(diǎn)及注意事項(xiàng)，為高爐鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備的安裝與安全運(yùn)行提供參考。

高爐；鼓風(fēng)機(jī)；安全運(yùn)行

1 高爐鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展概述

高爐是用于冶煉以生產(chǎn)工業(yè)金屬（通常為鐵，也可為鉛或銅）的冶金爐類型。在高爐中，燃料、礦石和助熔劑（石灰石）通過爐的頂部連續(xù)供應(yīng)，而熱空氣鼓風(fēng)，有時(shí)具有富氧氣體，通過一系列管道被吹入爐的下部風(fēng)口，使得當(dāng)材料向下移動(dòng)時(shí)在整個(gè)爐子中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。最終產(chǎn)品通常是從底部排出的熔融金屬和爐渣相，以及從爐頂排出的煙道氣。高爐鼓風(fēng)機(jī)是能將一部分大氣匯集起來，并通過加壓提高空氣壓力形成具有一定壓力和流量的高爐鼓風(fēng)，再根據(jù)高爐爐況的需要進(jìn)行風(fēng)壓、風(fēng)量調(diào)節(jié)后將其輸送至高爐的一種動(dòng)力機(jī)械。大量的風(fēng)扇增加了旋轉(zhuǎn)葉輪空氣流的速度和體積。高爐鼓風(fēng)機(jī)使用葉輪的動(dòng)能來增加空氣流的體積，這又使他們抵抗由管道、阻尼器和其他部件引起的阻力。高爐鼓風(fēng)機(jī)徑向移動(dòng)空氣，改變氣流的方向（通常為90°）。他們堅(jiān)固、安靜、可靠，能夠在各種條件下工作。高爐鼓風(fēng)機(jī)是恒定排量裝置或恒定體積裝置，這意味著在恒定風(fēng)扇速度下，高爐鼓風(fēng)機(jī)將移動(dòng)相對(duì)恒定體積的空氣而不是恒定質(zhì)量。這意味著系統(tǒng)中的空氣速度是固定的。高爐鼓風(fēng)機(jī)不是正位移裝置。高爐鼓風(fēng)機(jī)是迄今為止在高爐工業(yè)中使用的最普遍的風(fēng)扇類型，他們通常比軸流式風(fēng)扇便宜，結(jié)構(gòu)簡單，他們還可以用于運(yùn)輸氣體或材料以及建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)。他們也非常適合工業(yè)過程和空氣污染控制系統(tǒng)。高爐鼓風(fēng)機(jī)是由圍繞輪轂安裝的多個(gè)風(fēng)扇葉片組成的鼓形，輪轂打開安裝在風(fēng)扇殼體中的軸承中的驅(qū)動(dòng)軸，氣體從風(fēng)扇葉輪的側(cè)面進(jìn)入，旋轉(zhuǎn)90°，并且當(dāng)他流過風(fēng)扇葉片并離開風(fēng)扇外殼時(shí)由于離心力而加速。

2 高爐鼓風(fēng)機(jī)關(guān)鍵設(shè)備的安裝

2.1 增速機(jī)及應(yīng)用

正常情況下，4臺(tái)潤滑油泵及1臺(tái)緊急油泵均設(shè)置為“自動(dòng)”控制方式。PLC自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每臺(tái)潤滑油泵的運(yùn)行時(shí)間和啟動(dòng)次數(shù)，并根據(jù)運(yùn)行時(shí)間或啟動(dòng)次數(shù)自動(dòng)輪換工作、備用油泵，實(shí)現(xiàn)4臺(tái)油泵互為備用的功能，并且當(dāng)工作方式自動(dòng)切換時(shí)，自動(dòng)發(fā)出信號(hào)。增速機(jī)具有短路轉(zhuǎn)子線圈，其中通過增速建立和維持電流。這要求轉(zhuǎn)子以不同于同步速度旋轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)子線圈經(jīng)受由定子線圈產(chǎn)生變化的磁場。增速機(jī)是異步電機(jī)，增速消除了對(duì)電刷的需要，其通常是電機(jī)中的薄弱部分。金屬圓筒將用作轉(zhuǎn)子，但為了提高效率，通常使用鼠籠式轉(zhuǎn)子或具有閉合繞組的轉(zhuǎn)子。異步增速機(jī)的速度將隨著負(fù)載的增加而減小，因?yàn)槎ㄗ雍娃D(zhuǎn)子之間的較大的速度差對(duì)于建立足夠的轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子磁場是必要的?？梢灾圃飚惒皆鏊贆C(jī)，使得他們在連接到AC電網(wǎng)的情況下啟動(dòng)和運(yùn)行而沒有任何控制手段，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩低［1］。

2.2 壓縮機(jī)及應(yīng)用

系統(tǒng)中使用的壓縮機(jī)通常為密封的、開放的或半密封的，以壓縮機(jī)和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于被壓縮的氣體或蒸汽的位置。在密封和大多數(shù)半封閉式壓縮機(jī)中，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)是集成的，并且在系統(tǒng)的加壓氣體包絡(luò)內(nèi)操作。電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成在被壓縮的制冷劑氣體中工作并由其冷卻。密封和半密封之間的區(qū)別是，密封使用一體式焊接鋼外殼，不能打開進(jìn)行維修；如果密封失效，其只是被整個(gè)新的單位取代。半密封使用帶有墊圈蓋的大型鑄造金屬外殼，可以打開以更換電機(jī)和泵組件。密封和半密封的主要優(yōu)點(diǎn)是沒有用于氣體泄漏出系統(tǒng)的路徑。開式壓縮機(jī)依靠軸密封件來保持內(nèi)部壓力，并且這些密封件需要潤滑劑如油以保持其密封性能。諸如汽車空調(diào)的開放式加壓系統(tǒng)可能更容易泄漏其工作氣體。開放系統(tǒng)依靠系統(tǒng)中的潤滑劑在泵部件和密封件上噴濺。如果操作不夠頻繁，則密封件上的潤滑劑緩慢蒸發(fā)，然后密封件開始泄漏，直到系統(tǒng)不再起作用且必須再充電。相比之下，密封系統(tǒng)可以閑置多年，并且通?？梢栽谌魏螘r(shí)間再次啟動(dòng)，而不需要維護(hù)或經(jīng)歷系統(tǒng)壓力的任何損失。密封式壓縮機(jī)的缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器不能被修理或維護(hù)，并且如果電動(dòng)機(jī)失效，則必須更換整個(gè)壓縮機(jī)。另一個(gè)缺點(diǎn)是燒壞的繞組可能污染整個(gè)系統(tǒng)，從而需要將系統(tǒng)完全抽空并更換氣體。通常，密封壓縮機(jī)用于低成本的工廠組裝的消費(fèi)品中，其修理的成本與裝置的價(jià)值比較高，并且僅購買新裝置將更經(jīng)濟(jì)［2］。

2.3 高速電機(jī)及應(yīng)用

高速電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，大多數(shù)電動(dòng)機(jī)通過相互作用的磁場和載流導(dǎo)體工作以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)具有許多相似之處，并且許多類型的電動(dòng)機(jī)可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。高速電動(dòng)機(jī)在諸如工業(yè)風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)和泵、機(jī)床、家用電器、電動(dòng)工具和盤驅(qū)動(dòng)器中的應(yīng)用較多，他們可由直流電或通過交流電供電，可分為：AC電動(dòng)機(jī)和DC電動(dòng)機(jī)。交流電機(jī)將交流電轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通常由2個(gè)基本部分組成：外部固定定子，其具有供應(yīng)有交流電以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的線圈；附接到輸出軸的內(nèi)部轉(zhuǎn)子，其通過旋轉(zhuǎn)場給予扭矩。兩種主要類型的交流電動(dòng)機(jī)的區(qū)別在于所使用的轉(zhuǎn)子類型。感應(yīng)（異步）電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子磁場由感應(yīng)電流產(chǎn)生，轉(zhuǎn)子必須轉(zhuǎn)動(dòng)得比定子磁場稍慢（或更快），以提供感應(yīng)電流。有3種類型的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，即鼠籠式轉(zhuǎn)子、繞線轉(zhuǎn)子和實(shí)心鐵心轉(zhuǎn)子。同步電機(jī)不依賴于感應(yīng)，因此可以精確地在供電頻率中多重旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的磁場由通過滑環(huán)（勵(lì)磁機(jī)）或由永磁體傳遞的直流電產(chǎn)生。有刷直流電機(jī)通過使用內(nèi)部換向，固定永磁體和旋轉(zhuǎn)電磁鐵直接從直流電源產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電刷和彈簧將電流從換向器傳送到電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)線繞組。無刷直流電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子中使用旋轉(zhuǎn)永磁體，并且在電動(dòng)機(jī)殼體上使用固定電磁體。電機(jī)控制器將直流轉(zhuǎn)換為交流。這種設(shè)計(jì)比有刷電機(jī)更簡單，因?yàn)槠湎藢?dòng)力從電動(dòng)機(jī)外部傳遞到紡紗轉(zhuǎn)子的復(fù)雜性，無刷同步直流電動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)例是可將整圈旋轉(zhuǎn)分成大量步進(jìn)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

3 高爐鼓風(fēng)機(jī)安裝的故障分析與解決方案

高爐鼓風(fēng)機(jī)是高爐最重要的動(dòng)力設(shè)備，不但直接提供高爐冶煉所需的氧氣，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動(dòng)力。高爐冶煉要求鼓風(fēng)機(jī)能供給一定量的空氣，以保證燃燒一定的碳；其所需風(fēng)量的大小不僅與爐容成正比，而且與高爐強(qiáng)化程度有關(guān)，一般按單位爐容2.1～2.5m3/min的風(fēng)量配備。但實(shí)際上不少高爐考慮到生產(chǎn)的發(fā)展，配備的風(fēng)機(jī)能力都大于這一比例，因此一般采用入口風(fēng)門、出口放風(fēng)閥進(jìn)行風(fēng)量、風(fēng)壓控制。

鼓風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，即當(dāng)負(fù)荷低于某一定值時(shí)，對(duì)高爐的正常供風(fēng)遭到了破壞，熱風(fēng)的排出量時(shí)多時(shí)少、忽進(jìn)忽出，發(fā)生強(qiáng)烈的振蕩，并發(fā)出如同哮喘病人“喘氣”的噪聲。此時(shí)熱風(fēng)送風(fēng)出口的壓力表、流量表指示大幅度波動(dòng)。鼓風(fēng)機(jī)的機(jī)身也會(huì)隨之劇烈振動(dòng)，并帶動(dòng)出口管道、廠房振動(dòng)，汽輪機(jī)發(fā)出周期性間斷的吼響聲。這就是所說的風(fēng)機(jī)喘振，也叫飛動(dòng)。風(fēng)機(jī)喘振是安全運(yùn)行最大的威脅。

提高風(fēng)機(jī)出力、減少喘振的措施主要有改造現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)本身的性能，如改變驅(qū)動(dòng)力，增大其功率，使風(fēng)量、風(fēng)壓增加；提高轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)量風(fēng)壓增加；改變風(fēng)機(jī)葉片尺寸，葉片加寬和改變其角度，均可改變風(fēng)量；改變吸風(fēng)參數(shù)，改變吸風(fēng)口的溫度和壓力，如噴水降溫，設(shè)置前后加壓機(jī)，均可提高風(fēng)機(jī)的出力。

［1］王建剛.高爐鼓風(fēng)機(jī)的檢修與維護(hù)［A］//中國金屬學(xué)會(huì)青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2006.

［2］陳玉俊，張?jiān)葡?高爐鼓風(fēng)機(jī)快速撥風(fēng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用與改進(jìn)［A］//全國冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2012年年會(huì)論文集，2012.

Installation of Blast Furnace Blower

Wang Yushun

（Hebei Metallurgical Construction Group Co.Ltd.，Handan Hebei 056003）

In the metallurgical blast furnace system equipment installation process,because of its high installation precision and more parts assembly site,the blower equipment becomes a big installment difficulty,so often cause the equipment breakdown because of installs quality problems.Based on the large blast furnace blower station project as the background,this paper focused on the key points,difficulties and matters needing attention in the installation of the speed increasing machine,compressor and motor in the installation process of the blast furnace blower,to provide reference for the safe operation of equipment and installation of blast furnace blower.

blast furnace；blower；safe operation

TF57

A

1003-5168（2017）02-0077-02

2017-01-17

王玉順（1972-），男，大專，助理工程師，研究方向：冶金機(jī)械。