風(fēng)機(jī)設(shè)備故障分析與改造

汪春蕾

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠，山東271104)

山鋼集團(tuán)萊蕪分公司型鋼廠鼓風(fēng)機(jī)為陜鼓生產(chǎn)的AV100—18全靜葉可調(diào)軸流鼓風(fēng)機(jī)。電動風(fēng)機(jī)正式投運(yùn)以來，在運(yùn)行中出現(xiàn)了多種問題：電動放風(fēng)閥閥門動作延遲12次；氣動防喘閥卡澀不動作平均一個月3次；潤滑油泵振動大(最高為0.087 mm)；潤滑油壓不穩(wěn)定；電動風(fēng)機(jī)開機(jī)切換困難；嚴(yán)重影響了電動風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定順行。

電動風(fēng)機(jī)出現(xiàn)的各種故障主要存在于電動機(jī)的潤滑油系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)和電器系統(tǒng)上。本文從潤滑油系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)梳理和研究。

1 供風(fēng)系統(tǒng)

型鋼廠鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)系統(tǒng)存在的問題是防喘閥工作不穩(wěn)定。先后多次出現(xiàn)防喘閥執(zhí)行器銅管斷裂、防喘閥閥位波動等問題。防喘閥執(zhí)行器故障及閥位波動將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)喘振。喘振是風(fēng)機(jī)性能與管道裝置耦合震蕩特性的一種表現(xiàn)形式。一般風(fēng)機(jī)的P-Q曲線左半部分會有一馬鞍形的區(qū)域，如圖1所示。

當(dāng)風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中，負(fù)荷下降至低于點QK時，風(fēng)機(jī)會進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)域。當(dāng)風(fēng)機(jī)的流量大于管路的流量(QK≥QG)時，管路的工作點會向右移動到達(dá)A點。當(dāng)管路壓力PA超過風(fēng)機(jī)輸送的最大壓力時，風(fēng)機(jī)的工作點改變到B點，此時，A點和B點壓力相等，風(fēng)機(jī)抵抗管路壓力而產(chǎn)生壓力做功。此時，風(fēng)機(jī)當(dāng)中的氣體向兩個方向輸送，一個供給負(fù)載，另一個供給風(fēng)機(jī)。但是由于風(fēng)機(jī)的流量小于管路的流量(QC≤QD)，管路當(dāng)中的壓力下降至E點。風(fēng)機(jī)的壓頭工作點瞬間跳回到F點(E點和F點壓力相等)[5]。

圖1 鼓風(fēng)機(jī)性能曲線Figure 1 Property curves of blower

2 防喘閥的改進(jìn)

2.1 優(yōu)化防喘閥執(zhí)行器構(gòu)造

型鋼廠鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間，為了滿足要求需要經(jīng)常進(jìn)行調(diào)整，兩個氣動防喘振閥處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)時，有程序自動控制將防喘振閥打開到一定開度，保障風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全[1-3]。為了保證防喘振閥能夠在風(fēng)機(jī)發(fā)生危險時快速、可靠打開，一般不使用防喘振閥對機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，避免長期處于開啟狀態(tài)，氣流對管道的沖擊造成的振動對防振閥造成損壞，失去保護(hù)作用[4]。

風(fēng)機(jī)的氣動防喘閥原設(shè)計為組合一體式，執(zhí)行器在調(diào)節(jié)氣缸上部，執(zhí)行器依靠氣路放到氣缸的連接短管固定，多路轉(zhuǎn)換器固定在閥門上。運(yùn)行初期，由于放風(fēng)閥管道、防喘閥等振動，造成執(zhí)行器的多跟連接管道斷裂，雖然采取管道加固、更換抗振性較強(qiáng)的不銹鋼管連接，仍不能滿足生產(chǎn)要求，存在防喘閥誤動作、動作遲緩等現(xiàn)象。通過原因分析，制定了以下解決措施：

(1)經(jīng)過現(xiàn)場測量，原執(zhí)行器既有英制也有公制，同樣規(guī)格的尺寸相差較大，不能互相兼容。根據(jù)控制原理和氣路圖，重新布置連接執(zhí)行器。

(2)重新做單獨基礎(chǔ)，將執(zhí)行器與防喘閥、放風(fēng)管隔開。避免由于放風(fēng)引起管道振動造成執(zhí)行器共振。

(3)將執(zhí)行器與調(diào)節(jié)氣缸的連接更換為高壓橡膠軟管。采用高壓橡膠軟管可以吸收放風(fēng)引起的管道振動，不影響執(zhí)行器的動作。

2.2 消除防喘閥波動現(xiàn)象

原電動放風(fēng)閥為直聯(lián)式電動蝶閥，執(zhí)行器控制方式為脈沖開關(guān)控制，脈沖時間為20 ms，閥門調(diào)節(jié)精度在3%～5%，無法滿足控制精度要求，對高爐的正常生產(chǎn)及風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

經(jīng)過分析，我們采取以下措施：

(1)更換為行程電動調(diào)節(jié)閥(DN800)。

(2)重新計算選型。將執(zhí)行器輸出扭矩由8000 Nm增加為16000 Nm，更換為分體式，采用模擬量控制調(diào)節(jié)精度高的執(zhí)行器，更換后能實現(xiàn)高精度微調(diào)。以上工作完成后，電動放風(fēng)閥閥位穩(wěn)定，項目實施后未出現(xiàn)波動、延遲等故障。

(3)實現(xiàn)微機(jī)操作和現(xiàn)場手動操作，設(shè)置外部手操器，進(jìn)行操作使用。

(4)微機(jī)內(nèi)加入歷史趨勢記錄，能及時檢測電動放風(fēng)閥動作情況，并進(jìn)行分析，當(dāng)出現(xiàn)故障時便于及時采取措施。

(5)閥門執(zhí)行器機(jī)械傳動部分采用齒輪傳動，閥門與執(zhí)行器間通過拐臂、連桿連接，增加肌桿強(qiáng)度，并加強(qiáng)固定螺栓的防松動處理。

3 潤滑油系統(tǒng)優(yōu)化

潤滑油泵出口的額定流量為911 L/min，壓力為1.0 MPa，調(diào)節(jié)閥前壓力數(shù)值為0.75 MPa，風(fēng)機(jī)軸承入口油壓為0.15 MPa，電機(jī)軸承入口油壓為0.3 MPa，調(diào)節(jié)閥范圍為0.45～1 MPa。潤滑油系統(tǒng)存在的問題是油壓不穩(wěn)定。

潤滑油壓力調(diào)整正常在360 kPa，啟動后電機(jī)轉(zhuǎn)速3000 r/s，油壓下降至325 kPa。對整個油系統(tǒng)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行初期兩臺潤滑油泵均存在振動過大并均存在有運(yùn)行異音的現(xiàn)象，震動最高達(dá)0.07 mm。

鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行初期，兩臺潤滑油泵均存在振動過大并均存在有運(yùn)行異音的現(xiàn)象，仍不能消除振動過大的現(xiàn)象。通過研究分析，泵體軸承處剛性不足，本身的動不平衡在轉(zhuǎn)動時被放大。為此制作一個可調(diào)整托架，來彌補(bǔ)泵體剛性不足。潤滑油泵調(diào)整托架制作完成后，現(xiàn)場進(jìn)行安裝，將支架底板與油泵基礎(chǔ)臺進(jìn)行焊接固定，防止長時間振動造成松動或游走，在做好防護(hù)措施的同時，一邊測量泵體振動，一邊進(jìn)行調(diào)整，使震動值達(dá)到最小，實施后潤滑油泵震動降至0.03 mm以下。

4 技術(shù)創(chuàng)新特點

(1)氣動防喘閥分體式改造，將高精密控制機(jī)構(gòu)與傳動執(zhí)行部分分體安裝，優(yōu)化高精密控制機(jī)構(gòu)工作環(huán)境，保證閥門控制效果。提高了氣動防喘閥的穩(wěn)定性。

(2)潤滑油壓穩(wěn)定在340～360 kPa，消除了潤滑油壓的波動；有效地將兩臺潤滑油泵的振動控制在0.03 mm以下，潤滑油設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)步優(yōu)化，工藝參數(shù)穩(wěn)定性顯著提高。

(3)在項目實施后，電動放風(fēng)閥、氣動防喘閥的閥門卡澀、閥門波動、閥門延遲等故障完全消除，供風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定，各個閥門開度均能精確到1度，及時準(zhǔn)確達(dá)到3號高爐的調(diào)節(jié)要求，提高了供風(fēng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。