干燥窯引風(fēng)機(jī)故障原因分析及改進(jìn)措施

唐章

摘 要：干燥作為鹽類化工產(chǎn)品重要生產(chǎn)單元，其干燥窯引風(fēng)機(jī)作為高速動(dòng)設(shè)備因結(jié)晶結(jié)垢等問題更是容易引發(fā)故障，甚至發(fā)生重要安全事故。本文以干燥窯的離心引風(fēng)機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行案例進(jìn)行故障原因分析，并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，最后在實(shí)踐中取得顯著效果，對改進(jìn)過程取得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，在類似工況條件下可供參考。

關(guān)鍵詞：引風(fēng)機(jī);故障原因;改進(jìn)措施;評估總結(jié)

前言

近年來三元鋰電池行業(yè)迅速發(fā)展，對上游鎳鈷鹽類化工產(chǎn)品需求逐漸攀升，在化工生產(chǎn)中工藝設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定與否直接影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在鎳鹽生產(chǎn)的干燥工序中常采用回轉(zhuǎn)滾筒干燥機(jī)又稱干燥窯，其窯頭配備鼓風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)送入窯內(nèi)，物料與熱風(fēng)逆流方式進(jìn)行干燥，窯尾廢氣、易結(jié)晶的粉塵通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入洗滌塔，濕式處理后放空。離心引風(fēng)機(jī)型號4-72-4.5，主軸轉(zhuǎn)速2900r/min，功率7.5kw。干燥工序中引風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，不僅用于尾氣除塵吸收處理，同時(shí)還是保持窯內(nèi)負(fù)壓操作關(guān)鍵設(shè)備。在生產(chǎn)運(yùn)行中，風(fēng)機(jī)時(shí)常出現(xiàn)振動(dòng)大、噪音高、電機(jī)燒毀等故障，風(fēng)機(jī)故障頻發(fā)直接影響生產(chǎn)效率。在車間現(xiàn)場多次對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測以及維修檢查后，制定詳細(xì)的改進(jìn)措施方案，改造后的干燥窯引風(fēng)機(jī)故障率得到明顯降低，同時(shí)各項(xiàng)參數(shù)滿足生產(chǎn)需求。

1故障原因分析

1.1 安裝無減震構(gòu)件，振動(dòng)引起噪音大

引風(fēng)機(jī)和電機(jī)采用共用的鋼結(jié)構(gòu)整體機(jī)架，機(jī)架與地面采用4個(gè)膨脹螺栓連接，底部未設(shè)置減震器，此安裝方式常運(yùn)用于電機(jī)風(fēng)機(jī)分體安裝混凝土基礎(chǔ)上且設(shè)置地腳螺栓的情況。并且機(jī)架與地面未采用斜鐵進(jìn)行找平，引風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行螺栓容易松動(dòng)，日常點(diǎn)巡檢缺失，從而引發(fā)振動(dòng)造成噪聲升高。

另外在引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口與煙氣鋼制管道直接連接，剛性連接沒有補(bǔ)償，在風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)管道振動(dòng)從而加大噪音。

1.2 葉輪有物料結(jié)晶，振幅加大電機(jī)負(fù)荷高

干燥窯尾氣中不僅含有烘干產(chǎn)生的大量水蒸氣，同時(shí)還含有少量鹽產(chǎn)品的粉末，窯尾出口溫度控制不佳（38-43℃），在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮露點(diǎn)溫度。尾氣經(jīng)管道直接進(jìn)入引風(fēng)機(jī)再吹入洗滌塔內(nèi)處理，鹽類產(chǎn)品具有容易結(jié)晶粘連在風(fēng)機(jī)葉輪上，在水蒸氣和粉末的情況表現(xiàn)更為明顯，尤其是粘結(jié)在葉輪的非工作面，造成葉輪不平衡，從而加大振動(dòng)量。

同時(shí)引風(fēng)機(jī)外殼未設(shè)置清理口、沖洗噴頭等，結(jié)晶物長期粘結(jié)在葉輪未及時(shí)清理，積累較多后造成電機(jī)負(fù)荷較高，容易發(fā)生電機(jī)燒毀現(xiàn)象。

1.3 葉輪與電機(jī)直聯(lián)結(jié)構(gòu)，高負(fù)荷時(shí)容易燒毀電機(jī)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初考慮成本預(yù)算等問題，引風(fēng)機(jī)的葉輪與葉輪采用直聯(lián)方式，在葉輪不平衡振動(dòng)加大時(shí)容易造成電機(jī)前端蓋軸承磨損，甚至造成電機(jī)掃膛燒毀。同時(shí)引風(fēng)機(jī)出口直接連接洗滌塔，日常操作洗滌塔容易發(fā)生液泛，風(fēng)機(jī)帶水操作，葉輪電機(jī)軸未設(shè)置軸封或者擋水圈等，水容易隨軸浸入電機(jī)內(nèi)，燒電機(jī)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

2改進(jìn)措施

2.1 引風(fēng)機(jī)加裝減震器及彈性接頭，降低振動(dòng)噪音

引風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)底座加裝4個(gè)JGF型橡膠減震器，JGF型橡膠減震器具有良好隔震效果，由金屬和橡膠復(fù)合制成，表面全部包復(fù)橡膠，在額定載荷下固有頻率較低，常運(yùn)用于泵、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)隔震降噪。機(jī)架與減震器的柔性連接，對激振力有一定補(bǔ)償作業(yè)，減震器能有效過濾引風(fēng)機(jī)的振動(dòng)，降低噪音同時(shí)還能對鋼結(jié)構(gòu)機(jī)架焊縫形成保護(hù)。同時(shí)，考慮尾氣中帶有腐蝕性及整個(gè)引風(fēng)系統(tǒng)的氣密性，選用彈性接頭對引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口進(jìn)行改造，煙氣管道與引風(fēng)機(jī)的柔性連接方式可降低振動(dòng)帶來的噪音。通過加裝減震器及彈性接頭，將引風(fēng)機(jī)整體與基礎(chǔ)及管道獨(dú)立出來，從而達(dá)到避震降噪的效果。

2.2 引風(fēng)機(jī)外殼設(shè)置清理口及沖洗裝置，定期清理葉輪結(jié)晶

在引風(fēng)機(jī)外殼側(cè)面開350mm×350mm清掏口，制作方便清理的活動(dòng)門，因鹽類產(chǎn)品的結(jié)晶物易溶于水，在頂部及兩側(cè)加裝3根Φ25mm不銹鋼沖洗管，呈120°均布，在水的沖洗下能將葉輪結(jié)晶物清理干凈，同時(shí)在底部裝設(shè)排水管將清洗后的溶液返回產(chǎn)品萃取工段。對結(jié)晶物附著較為緊固的地方，制作專用工具在檢查清理口進(jìn)行人工鏟除清理。同時(shí)制定沖洗清理周期相關(guān)規(guī)定，指導(dǎo)操作人員定期停機(jī)沖洗清理，保持葉輪清潔的狀態(tài)，從而保證葉輪平衡降低風(fēng)機(jī)振動(dòng)。

2.3 電機(jī)直聯(lián)改軸承座連接皮帶驅(qū)動(dòng)，緩和荷載沖擊

將原有葉輪與電機(jī)直聯(lián)的方式改造為分體式，即增加軸承座支撐葉輪，電機(jī)與軸承座采用皮帶傳動(dòng)方式?？紤]風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高選用雙軸承位的TX-310型的軸承座，并配有冷卻水作為潤滑油冷卻用。參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第六版中帶傳動(dòng)章節(jié)，選用3根B型V形帶，軸承座與電機(jī)皮帶輪選型需要通過現(xiàn)場測試及簡單計(jì)算分析。

據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第六版第14篇第一章《帶傳動(dòng)》，查普通V帶額定功率表中，B型帶在轉(zhuǎn)速2900r/min，主動(dòng)皮帶輪直徑Φ140mm條件下，單根普通V帶額定功率約2.96kw，電機(jī)功率7.5kw符合現(xiàn)場要求。在此工作條件下查表得單條皮帶功率消耗ΔP約為0.21kw，3根共計(jì)0.63kw。經(jīng)現(xiàn)場測試，帶負(fù)荷滿頻50Hz時(shí)測定電流為10.7A，根據(jù)三相電機(jī)額定電流計(jì)算公式：P=1.732×U×I×COSΦ×η，推算電機(jī)富裕功率約為2.1kw，富裕功率大于皮帶摩擦消耗功率符合要求。帶傳動(dòng)效率約為0.92，為保證引風(fēng)機(jī)風(fēng)量風(fēng)壓不受影響，就必須保證轉(zhuǎn)速為前提。所以從動(dòng)輪直徑應(yīng)小于主動(dòng)輪，主動(dòng)輪直徑/被動(dòng)直徑=1/0.92，計(jì)算得出被動(dòng)輪直徑應(yīng)取Φ125mm。

通過增加軸承座及V帶傳動(dòng)后，緩和因葉輪結(jié)晶后高負(fù)荷運(yùn)行對電機(jī)荷載沖擊，電機(jī)前段端蓋軸承磨損減小，在風(fēng)機(jī)帶水時(shí)防止水通過軸串入電機(jī)中。

3評估與總結(jié)

干燥窯引風(fēng)機(jī)在設(shè)備結(jié)構(gòu)上改進(jìn)（圖一）的同時(shí)也在設(shè)備管理上提出要求，對引風(fēng)機(jī)加強(qiáng)點(diǎn)巡檢頻次，做好軸承座潤滑工作，按周期對葉輪進(jìn)行沖洗清理，運(yùn)行以來效果顯著。日常維護(hù)中除更換易損件，未再發(fā)生電機(jī)燒毀現(xiàn)象，同時(shí)振動(dòng)噪音明顯下降，風(fēng)量風(fēng)壓相關(guān)參數(shù)正常。在設(shè)備運(yùn)行過程中如何避免同類型故障的出現(xiàn)，結(jié)合此次改造案例淺談一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

3.1 設(shè)備選型

設(shè)備選型作為設(shè)備的狀態(tài)管理中的重要環(huán)節(jié)，處于設(shè)備周期的前期，對后期設(shè)備使用運(yùn)行、維護(hù)保養(yǎng)、提高效率等方面都起到至關(guān)重要作用。干燥窯引風(fēng)機(jī)所屬的生產(chǎn)線建設(shè)屬于EPC總承包項(xiàng)目模式，總包單位在設(shè)備選型過于考慮成本，引風(fēng)機(jī)采用電機(jī)直聯(lián)葉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過于簡單，為后面長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行埋下隱患。同時(shí)利用2900r/min高的主軸轉(zhuǎn)速來換取同等風(fēng)量風(fēng)壓，從而減小葉輪減小風(fēng)機(jī)外形尺寸來降低成本來節(jié)約安裝位置，但引風(fēng)機(jī)作為收塵主要設(shè)備，其在運(yùn)行過程中結(jié)垢積灰在所難免，在高轉(zhuǎn)速情況下增加設(shè)備故障發(fā)生幾率，甚至更有造成安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。作為除塵用風(fēng)機(jī)應(yīng)盡量將轉(zhuǎn)速控制1500r/min以下，更利于穩(wěn)定高效的運(yùn)行。所以，設(shè)備的選型應(yīng)考慮設(shè)備的生產(chǎn)效率、使用性能、可靠性、適應(yīng)性、維修性，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)裝置其他設(shè)備的相互關(guān)聯(lián)和配套、操作要求、人機(jī)關(guān)系、安全環(huán)保、價(jià)格等因素綜合考慮，最后確定最優(yōu)方案。

3.2 運(yùn)行維護(hù)管理

設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理直接影響設(shè)備的生命周期，是設(shè)備保持“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行狀態(tài)的有力保障，同時(shí)是提高作業(yè)率降低故障率必不可少的要求。干燥窯引風(fēng)機(jī)改造中不僅對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級，同時(shí)兼顧設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理，針對引風(fēng)機(jī)使用制定《引風(fēng)機(jī)點(diǎn)檢記錄表》，提出風(fēng)機(jī)檢查頻次、五感點(diǎn)檢方法、葉輪沖洗清理、緊固調(diào)整、軸承潤滑等規(guī)定，并加強(qiáng)監(jiān)督管理。在操作人員精心操作精心維護(hù)下，引風(fēng)機(jī)得到安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以在設(shè)備故障改進(jìn)措施中，提高設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理，加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)，做好“三好四會(huì)”，對降低故障率的起到關(guān)鍵作用。

4 結(jié)束語

綜合上述，引風(fēng)機(jī)故障原因?yàn)檫x型設(shè)計(jì)不匹配、安裝不規(guī)范、維護(hù)缺失等方面，其措施只是針對性小規(guī)模的改進(jìn)，雖取得顯著效果，但后期運(yùn)行維護(hù)壓力較大，操作人員不能有絲毫懈怠?？紤]后續(xù)干燥系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，建議重新選型更換低轉(zhuǎn)速離心引風(fēng)機(jī)，在保證干燥窯風(fēng)量風(fēng)壓與除塵效果的前提下，低轉(zhuǎn)速引風(fēng)機(jī)相對故障更低，日常運(yùn)行維護(hù)更簡單等優(yōu)點(diǎn)?！笆奈濉币?guī)劃中，新能源作為發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是中國制造業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車的重要推手，其用于電池的鹽類材料生產(chǎn)過程中干燥工序必不可少，引風(fēng)機(jī)作為干燥的配套設(shè)備，不論是干燥窯還是流化床，引風(fēng)機(jī)使用工況都頗為相似，對引風(fēng)機(jī)故障判斷改進(jìn)措施可借鑒此案例。對工礦型生產(chǎn)企業(yè)而言，設(shè)備管理中降低設(shè)備故障，保持設(shè)備安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，對提升核心競爭力及為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益都具有重要意義。

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