高爐離心鼓風機葉片失效原因探究

王瓊

摘 要：高爐鼓風機是高爐煉鐵的"心臟"。其安全運行對于煉鐵生產是極為關鍵的。略鋼7#離心鼓風機曾發生裂解特大事故，8#、9#離心鼓風機轉子也曾出現葉片嚴重磨損現象。文章從高爐鼓風機機械事例及處理實踐出發，對轉子葉片失效原因進行探究。

關鍵詞：高爐風機；葉片；失效；原因探究

略鋼現有高爐二座，爐容分別420m3/425m3， 2007年設計的高爐離心式鼓風機D2000-3.14/0.92各高爐一臺。由于施工與生產同時進行，基礎施工與安裝都存在有技術偏差，加之高爐冶煉強化的要求，當機組全負荷運行，且風機機組排氣溫度達到220℃，遠遠超標。機組震動仍在許可范圍內運行，期間常發生風機轉子報廢及磨損，轉子磨損返廠維修，給正常生產帶來一定的影響。

針對煉鐵在線運行風機事故分析，并檢查了轉子葉片，發現葉片高壓側磨損嚴重，但經涂層滲透檢查完好、無明顯缺陷存在的情況下，對機組的氣道設計、氣風設計及管道結構進行了認真的分析，除風機本體結構設計與制造存在質量缺陷外，初步認為機組運行環境及工況條件是造成事故的主要原因。

1 根據風機的特點在400m3級以上高爐上用離心式高爐鼓風機是可行的。

目前常用的風機為離心風機和軸流風機。離心式是將流體從風扇的軸向吸入后利用離心力將流體從圓周方向甩出去，氣流方向切于葉片旋轉方向，改變了風管內介質的流向。比如鼓風機。壓頭大、流量小。軸流風機的特點是流體沿著扇葉的軸向流過，氣流方向垂直與葉片的旋轉方向，不改變風管內介質的流向，流量大、壓頭小。在400m3及高爐上用離心式高爐鼓風機是可行的。

高爐風機能將部分大氣匯集起來，通過加壓來提高空氣壓力，從而形成具有一定壓力與流量的高爐鼓風，然后根據高爐的爐況需要進行風壓、風量和調節，并將其輸送到高爐的一種動力機械。從能量觀點來說，高爐風機的作用原理是將原動機的能量轉變為氣體能量。高爐風機設備主要是為冶煉高爐提供必要和足夠的含氧空氣，是高爐冶鐵生產的重要組成部分。由于高爐冶煉要求有較高的連續性，因此風機要均勻地為高爐供給定量空氣，此外還應保持一定的風壓，來克服送風系統及料柱帶來的阻力，且使高爐保持相對穩定的爐頂壓力。另外在冶煉過程中，因為原料、燃料以及操作等條件的變化，造成爐況的不斷改變，因此要針對性地要求供風參數隨之變化，這就要求高爐風機具有對應的穩定調節范圍以及有效的安全控制系統。

在冶鐵過程中，高爐風機葉片的斷裂掉落會對生產和設備帶來很大的破壞。因此保證風機葉片的完整性極為重要。根據實際經驗，風機的完整性和穩定性要靠每年進行定期的維護和檢修來實現，在運行中葉片發生斷裂時通常很難及時發現，有時葉片斷裂沒有馬上引發進一步的破壞，風機會繼續運行一段時間后，葉片再次發生斷裂。

2 風機葉片工況日常監測及診斷

2.1 高爐風機事故的監測

通常情況下，在實際生產中根據產業標準ISO7919-3的指標振動峰-峰值對運行機器的狀態進行檢測。對于高爐風機來說，它有特定的振動頻率，而不是所有點的峰-峰值都會發生明顯的變化，因此僅僅憑借振動峰-峰值的總量來對高爐風機的運行狀態進行監測是不科學的。一旦峰-峰值發生階躍性的變化，要馬上分析一倍頻的相位和幅值，如果發現有明顯的變化，即幾個監測點的一倍振動頻率發生的階躍變化超過了30%，就要立即停機進行檢查。而有時只有一片葉片斷裂掉落的話，振動峰-峰值的總量往往達不到標準的報警值。因此設備檢修人員要對風機的在線運行狀態進行頻繁的監測以及必要的故障診斷，這對于保障高爐生產的安全性是十分必要的。定期記錄和更新高爐風機正常運行狀況的各項數據信息，作為事故發生的重要判斷依據。另外要注意的是，在對高爐風機進行在線監測時，要以2秒的頻率進行連續地監測。

2.2 高爐風機葉片斷裂事故診斷

當監測到高爐風機發生強烈地振動，監測儀器顯示振動值急劇升高，就要立即聯系高爐進行停機準備，使風機的振動值下降并穩定下來。等到系統冷卻后，對風機進行拆解檢修，檢查風機的平衡性以及是否發生零部件松動和脫落等現象，然后檢查風機的進出風管道，如果發現管道里存在不規則的金屬顆粒物，則可初步判定屬于風機葉片斷裂。在對高爐風機進行拆蓋檢查時，要觀察風機的受損程度。首先從受損風機葉片開始檢查每一級葉片的受損狀況，葉片的根部是否受損和裂開，葉片的位置是否移動，進風口邊緣是否粗糙、有污垢、外形是否完整等。細心觀察每一級葉片的受損狀況以及具體表現，判斷葉片完好度，是否能夠繼續使用，是否需要更換等，以便于采取進一步地檢修措施。

3 風機葉片斷裂事故的修復和處理

3.1 制定科學合理的修復方案

根據葉片檢修結果，對每一部分的受損情況進行評估，對于無法繼續使用的葉片進行更換，還要考慮新葉片的生產周期，在新葉片生產并投入使用的時間里，高爐處于沒有備用風機狀態下進行運轉，如果正在運行的風機發生事故，就會影響整個高爐生產線的正常運行，帶來更大的損失。因此要根據實際情況合理制定檢修方案，在最短時間內回復高爐風機的正常運行。通常的做法是對斷裂的葉片進行快速搶救和修復。針對不同級葉片的損傷情況，按程度不同進行排序，記錄每一級受損葉片的尺寸與形狀，一步一步進行修復，采取不同的切割方法，整體切割或者局部切割，使葉片的長短保持一致，病載切割處進行打磨和修復，保證每一級葉片相互對稱，且修復表面平整光滑。

3.2 嚴格按步驟進行修復操作

對于轉子部分，要先對該部分的葉片進行清洗，對轉子上的所有葉片著色探傷。沒有損壞的葉片不需要進行處理，部分損壞的進行圓滑打磨和修復，大面積損壞的將損壞部位切除，并精加工和打磨拋光。葉片處理完后，要在額定轉速下進行動平衡試驗，檢測轉子的修復狀況。將有裂紋的葉片進行熔融修復，經過處理后在進行回裝。

3.3 機組回裝endprint

a.組件清理：對內缸、軸承以及軸頸和密封、轉子的動靜葉片等進行仔細地清洗，然后將對軸承和軸頸表面涂上潤滑油，將軸承箱用合好的面團進行擦拭干凈。b.調整好各部件之間的位置，將下機殼立鍵防松緊固，嚴格按標準來調整左右的間隙。c.加固高爐風機葉片，采用專用的力矩扳手緊錮螺栓，調節內缸和導向環，加裝防松鋼絲進行固定。對外缸螺栓施力，嚴格控制接面縫隙。

3.4 修復后性能調試

在斷裂葉片修復后，要進行性能調試，將高爐機組啟動，保持正常的轉速、風壓，控制進出口風量，觀察風機運轉時的狀況。如果試車中風機出口的振動幅度過大，風機無法穩定，就要進行穩定處理消除振動現象。首先要觀察測量并找到振動發生點，校對在實際運轉中的振動情況，便于為設定防喘振線以及放風線提供真實可靠的依據，根據特定測量點的情況，制定出風機正常工作的范圍。然后對高爐生產的負荷能力進行測試，根據高爐生產的實際需求，將風機的排氣壓力、風量、功率等維持在一定數額，記錄在正常生產下風機的符合能力。

4 略鋼高爐8#風機D2000風機性能改造與效果

現以略鋼8#風機為例，于2010年8月對 8#D2000-3.14/0.92風機進行了改造，在風機在機組潤滑冷卻系統、控制系統、主機、電動機、給送風系統等整體的維持原設計與配置不變。原有風機基本參數（附表）：

4.1 8#風機對機組變速器比做適當的調整，使風機性能提高，同時改造風機支推軸承，保障改造后風機回油溫度在規定范圍內。調整高速軸半聯軸器。改造變速器，提高風機轉速至通流適應，強度允許的范圍，基本解決性能要求，配套提供齒輪對半聯軸器，提供新支推軸承，滿足性能提高后軸瓦溫度升至規范范圍。調整小齒輪端半聯軸器軸向尺寸，半聯軸器縮短0.3mm。

8#風機改造后風機性能參數

（2）當前常用的風機設備在一定程度上存在著設計以及工藝上的缺陷問題，因為葉片斷裂發生產事故，導致企業遭受經濟損失，因此利用現有的科學技術進行高爐風機事故的預防，能夠在很大程度上避免不必要的損失。因此，科學檢修并找出風機事故發生的原因和機制是很有必要的。在對風機進行技術性修復的同時，對高爐設備進行了一系列定期有效的檢查、測試、維修以及改造，從而有效地消除生產中的安全隱患，為高爐機組的安全穩定運行提供重要保證。

略鋼D2000風機的技術改造取得了相當的成功，為高爐強化冶煉提供了強有力的物質技術條件支持。通過葉片失效技術分析和機組本體技術改造實踐，專業技術人員的理論實踐得到了高度自信。

5 結束語

高爐風機是高爐冶鐵生產的重要組成部分，風機葉片斷裂會給高爐生產帶來很大的危害和損失。當前，設備診斷技術在全世界范圍內的各個領域有著非常廣泛地應用，近年來在我國也得到了快速的發展，并由此形成了一門新興科學。在未來的建設中豐富高效的設備檢修技術能夠發揮出極為重要的作用。在實際運行中，保障高爐風機的正常運行，充分運用診斷技術，及時監測并發現葉片斷裂現象，排除一系列潛在的隱患，針對故障進行科學的處理和修復措施，保障企業的安全生產和綜合效益。

參考文獻

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