轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化選型

敖 煜

（貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335400）

2012 年貴冶二系統(tǒng)年修時(shí)風(fēng)機(jī)葉輪因沖刷磨損嚴(yán)重而更換，2017 年以來(lái)4#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)計(jì)劃?rùn)z修次數(shù)較往年明顯增多。因沒(méi)有設(shè)備用轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)，給4#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)日常檢查及計(jì)劃性檢修實(shí)施帶來(lái)諸多困難。風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，有時(shí)為了不影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，往往不得不帶病連續(xù)運(yùn)行，后期被動(dòng)利用轉(zhuǎn)爐停風(fēng)間隙時(shí)段搶修，或延至定修再處理，給設(shè)備長(zhǎng)周期安全運(yùn)行帶來(lái)隱患，也給主工藝線連續(xù)作業(yè)帶來(lái)一定影響。若該設(shè)備發(fā)生故障，則貴冶二系統(tǒng)將面臨全線停產(chǎn)的嚴(yán)重后果，所以2018 年貴冶二系統(tǒng)新增了一臺(tái)國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)（5#），并在之后作為備用風(fēng)機(jī)正式投入使用。

1 轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)核心部件主要特點(diǎn)

鼓風(fēng)機(jī)為單級(jí)懸臂式，軸向進(jìn)氣、上方垂直排氣結(jié)構(gòu)?？諝鈴娘L(fēng)機(jī)吸入管進(jìn)入入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)器，由主驅(qū)動(dòng)機(jī)借助聯(lián)軸器與增速機(jī)聯(lián)接，增速齒輪驅(qū)動(dòng)葉輪對(duì)氣體作功，氣體再經(jīng)擴(kuò)壓器、蝸室從管道排出。離心鼓風(fēng)機(jī)設(shè)有入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)器，為電動(dòng)導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，可自動(dòng)或手動(dòng)操作控制其開(kāi)度的大小，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口流量調(diào)節(jié)。風(fēng)機(jī)高速軸承采用可傾瓦滑動(dòng)軸承，低速軸承采用圓瓦滑動(dòng)軸承，傳動(dòng)齒輪采用漸開(kāi)線斜齒輪。風(fēng)機(jī)機(jī)殼上的軸端密封與增速箱的小齒輪軸的油封間為大氣，故能保證鼓風(fēng)機(jī)所輸送的氣體無(wú)油[1]。

1.1 整套轉(zhuǎn)子

1.1.1 葉輪

離心鼓風(fēng)機(jī)配備有現(xiàn)代化的半開(kāi)式三元后彎葉片、高氣動(dòng)效的葉輪（見(jiàn)圖1）。葉輪用優(yōu)質(zhì)不銹鋼鍛件加工而成，其加工使用五坐標(biāo)加工中心設(shè)備，保證精密的加工精度。葉輪的后彎式傾斜葉片可確保高效作業(yè)。且其特性曲線顯示出了壓力升高到喘振的限制點(diǎn)，因此保證了一個(gè)穩(wěn)定的控制范圍。

圖1 葉輪

1.1.2 齒輪和軸

單個(gè)斜齒輪組裝由一個(gè)大齒輪和一個(gè)被驅(qū)動(dòng)的高速軸組成。

1.1.3 轉(zhuǎn)速

大齒輪 2978r/min，高速軸 12904 r/min。

這種高效率齒輪裝配（見(jiàn)圖2）的重要特點(diǎn)是取決于推力盤(pán)的應(yīng)用，可用推力盤(pán)吸收小齒輪產(chǎn)生的軸向力。因此，軸向齒輪力可以保持在旋轉(zhuǎn)部件內(nèi)，所有的與推力盤(pán)相接觸的軸向推力可通過(guò)此種方法來(lái)補(bǔ)償，剩余軸向力可通過(guò)大齒輪軸的止推軸承來(lái)吸收。

圖2 轉(zhuǎn)子

1.2 進(jìn)口導(dǎo)葉裝置

導(dǎo)葉與氣體流動(dòng)方向平行位置為零點(diǎn)起，導(dǎo)葉可實(shí)現(xiàn)正預(yù)旋和負(fù)預(yù)旋兩個(gè)方向。IGV 的自動(dòng)控制裝置可以實(shí)現(xiàn)不同介質(zhì)流量要求，并保證鼓風(fēng)機(jī)在出口恒壓條件下運(yùn)行。開(kāi)車(chē)時(shí)，導(dǎo)葉調(diào)整到到最大允許的正向?qū)蛉~片位置，在葉輪前的進(jìn)口調(diào)節(jié)裝置（IGV）不但拓寬鼓風(fēng)機(jī)的操作工況范圍，而且可優(yōu)化非設(shè)計(jì)條件下的鼓風(fēng)機(jī)的性能（見(jiàn)圖3）。

圖3 葉片調(diào)節(jié)器

2 轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)的選型

2.1 方案依據(jù)

新增的一臺(tái)轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)（5#），設(shè)置于2#動(dòng)力中心，就近布置于現(xiàn)有4#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)東側(cè)，兩者互為備用。新增風(fēng)機(jī)與4#風(fēng)機(jī)共用一個(gè)地下吸風(fēng)道，出風(fēng)管在動(dòng)力中心附跨屋面匯合。新增一個(gè)隔音房，將風(fēng)機(jī)設(shè)置其中，以減少風(fēng)機(jī)噪音對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。國(guó)產(chǎn)送風(fēng)機(jī)較進(jìn)口風(fēng)機(jī)在價(jià)格方面有巨大優(yōu)勢(shì)，且國(guó)內(nèi)已有部分冶煉廠轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，運(yùn)行情況穩(wěn)定。本項(xiàng)目考慮節(jié)省投資，減少對(duì)進(jìn)口設(shè)備的依賴，推薦選用國(guó)產(chǎn)品牌[2]。

貴冶二系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐吹煉所需送風(fēng)風(fēng)量最大50000Nm3/h，入口風(fēng)壓120kPa。新增5#送風(fēng)機(jī)至轉(zhuǎn)爐進(jìn)風(fēng)口管路長(zhǎng)度約400m，管道直徑Φ1016mm，根據(jù)計(jì)算該管道阻力損失為12.6kPa，風(fēng)機(jī)吸入口的過(guò)濾器壓損1.5kPa，風(fēng)道壓損約0.6kPa。本項(xiàng)目選擇一臺(tái)送風(fēng)量為50000Nm3/h，全壓140kpa 的送風(fēng)機(jī)，風(fēng)量采用入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式，并需設(shè)置可靠的防喘振裝置。

2.2 主要技術(shù)性能參數(shù)及要求

2.2.1 5#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1

表1 5#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)參數(shù)

2.2.2 風(fēng)量調(diào)節(jié)方式

入口導(dǎo)葉+放空閥。

2.2.3 安裝要求

1.轉(zhuǎn)爐吹煉送風(fēng)為交換間斷作業(yè)，送風(fēng)、停風(fēng)是周期性的，送風(fēng)時(shí)率達(dá)81%（見(jiàn)轉(zhuǎn)爐作業(yè)周期表2）。送風(fēng)時(shí)進(jìn)轉(zhuǎn)爐的空氣壓力應(yīng)維持基本恒定，鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)既要滿足穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐吹煉的正常作業(yè)要求，又必須保證風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。

表2 轉(zhuǎn)爐作業(yè)周期表

2.由于轉(zhuǎn)爐吹煉為間斷性作業(yè)，鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)置可靠的防喘振裝置。

3.該風(fēng)機(jī)安裝在動(dòng)力中心內(nèi)，風(fēng)量設(shè)定由轉(zhuǎn)爐工序PLC完成，調(diào)節(jié)器輸出4～20mA DC信號(hào)，遠(yuǎn)傳至風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)葉，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)。

4.除了設(shè)備范圍內(nèi)必要的自身聯(lián)鎖控制外，要求接點(diǎn)與轉(zhuǎn)爐工序系統(tǒng)之間可實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制（如主電機(jī)的開(kāi)停、主電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)及報(bào)警等）。

鑒于上述情況，經(jīng)過(guò)與國(guó)內(nèi)多家設(shè)備供貨廠家積極溝通和多次探討，特別是風(fēng)機(jī)的防喘振系統(tǒng)、外形尺寸、接口尺寸等方面仔細(xì)研究后，確保新增的風(fēng)機(jī)能與現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)對(duì)接。最終選擇了沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司的SVK50-1S 型離心鼓風(fēng)機(jī)。

2.3 5#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)選型結(jié)果

5#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)選型結(jié)果參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 5#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)選型參數(shù)

3 結(jié)語(yǔ)

5#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)工藝適用性基本滿足特定工況下的轉(zhuǎn)爐正常吹煉需求，2020 年在4#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)外送檢修期間連續(xù)運(yùn)行二十多天未發(fā)生較大問(wèn)題。目前車(chē)間計(jì)劃利用今年二系統(tǒng)年修契機(jī)，對(duì)5#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化。為確保貴冶二系統(tǒng)主工藝線長(zhǎng)周期生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)每三年一次年修的新思路，所以新增的備用國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)可謂意義重大，不但為今后新3#轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)提供了重要依據(jù)，更為今后大幅度降低了設(shè)備成本，大大縮短供貨周期，滿足了工廠長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)需要。