降低鼓風機油泵故障率的研究

孟 瑋，熊訓強，鄧植丹，易正明

（1.水城鋼鐵（集團）有限公司能源公司，貴州六盤水 553000；2.武漢科技大學鋼鐵冶金及資源利用教育部重點實驗室，湖北武漢 430081）

1 問題的提出

高爐鼓風是鋼鐵企業生產中的重要環節，是高爐生產的重要組成部分。鼓風機運行中突然發生停機事故，就會造成高爐斷風，形成罐渣事故，使摳渣強度大，鐵水損失嚴重。而風口損壞后必須更換，更換后高爐恢復生產所需時間長，將對企業造成較大的經濟損失。水鋼能源公司汽輪鼓風機為軸流式靜葉可調風機，額定出口風量為4250 m3/min，肩負著為高爐送風的任務。自2005年投產以來，汽輪鼓風機的主油泵聯軸器已發生斷裂10余次，嚴重影響了汽輪鼓風機的安全、穩定運行，對經營生產造成極大的損失。因此，對汽輪鼓風機主油泵故障的原因進行系統分析研究，降低汽輪鼓風機油泵故障率，確保高爐的安全、穩定運行是十分必要的。

2 汽輪鼓風機故障原因分析

2.1 汽輪鼓風機簡介

鼓風機由杭汽NK50/71中溫、中壓、反動凝汽式汽輪機驅動，轉速4560 r/min，汽輪機經過軸頭膜片聯軸器連接主油泵主動齒輪，主動齒輪嚙合從動齒輪帶動離心主油泵工作，正常運行時由主油泵向汽輪鼓風機供調節油及潤滑油，潤滑油壓0.25 MPa，調節油壓0.9 MPa，啟、停機時則由交流輔助油泵供油。該汽輪鼓風機結構如圖1所示。

圖1 汽輪鼓風機結構示意圖

2.2 汽輪鼓風機故障現象及原因分析

AV71-18汽輪鼓風機于2005年建成投產，投產以來主油泵聯軸器已發生斷裂10余次。因主油泵聯軸器斷裂自動停機造成高爐罐渣5次，非計劃休風5次，從主油泵聯軸器的更換時間顯示，主油泵聯軸器使用周期不斷縮短，且已達到不可控的程度，最短的壽命周期僅有5天。針對汽輪鼓風機的故障現象進行分析后認為，造成故障的原因主要有以下幾方面：

（1）NK50/71汽輪機為國外引進技術，原設計中無軸頭主油泵，采用電動油泵供潤滑油及調節油，但因國內部分地區電網不穩定，制造廠家根據實際運行要求對汽輪機增加了軸頭主油泵。由于設計上的不成熟，使得軸頭主油泵無法穩定運行，導致了故障的發生。

（2）聯軸器中，2顆堅固連接螺栓的設計不合理。汽輪機軸（轉子）帶動軸頭油泵高速旋轉時產生的離心力、扭力隨轉速變化而變化，使得聯軸器膜片、螺栓極易疲勞斷裂。

（3）汽輪機轉子（軸）軸向位移值大小、方向隨鼓風機負荷（風量）的變化而變化，而軸頭主油泵在轉速不變時軸向位移不變，使得主油泵與汽輪機轉子（軸）之間產生大小、方向變化的拉力或擠壓力，造成連接螺栓變形斷裂。

（4）根據汽輪鼓風機運行振動值情況對軸系同心度不定期進行復核、調整時，造成了汽輪機軸與主油泵軸不同心，引起軸頭主油泵振動，進而使得聯軸器疲勞斷裂。

3 鼓風機改造

3.1 改造分析

針對上述故障問題，經研究處理，將聯軸器堅固螺栓由2顆改為了新設計的3顆，但還是未能解決聯軸器的短壽命問題。根據了解國內萊鋼等使用同機型的多家單位皆對供油系統進行了取消軸頭主油泵，增加電動油泵的改造，我廠現運行的A63-16汽輪鼓風機和AV90-16電動鼓風機潤滑、調節油也是由電動油泵供給，長期運行穩定，并且隨著科學技術的發展，現電力系統設備運行穩定，因電系統波動而造成的停電故障減少。

根據上述分析，由于汽輪機軸頭主油泵本身的設計存在一定缺陷，擬取消主油泵，改采用兩臺電動油泵供油，一用一備。

3.2 改造方案

新安裝兩臺電動輔助油泵，型號為SNH1700ER42V12.1W1三螺桿泵，泵流量1435.1 L/min，泵出口壓力1.5 MPa，電機功率55 kW，兩臺電動油泵電源分別接供電系統Ⅰ、Ⅱ段，一臺運行，一臺備用。由電動油泵供潤滑油、調節油，取消軸頭主油泵及聯軸器，在汽輪機軸頭主油泵進、出口油管堵板，供油箱注油器進口油管道堵板，使軸頭主油泵、注油器與系統隔離。改造后鼓風機油系統如圖2。

圖2 油系統改造后示意圖

同時根據鼓風機機組自動停機時發出的停機指令，對控制系統程序進行修改。調節油壓低于0.8 MPa或運行的電動油泵停泵時，備用電動油泵立即啟動。潤滑油壓低于0.15 MPa，汽輪機實際轉速低于3000 r/min或運行的電動油泵停泵時，備用電動油泵立即啟動。

3.3 改造效果分析

根據檢修運行情況，啟動汽輪鼓風機，主油泵退出運行，在線調試電動油泵運行效果。運行效果如表1所示。由表1調試結果可見，改造之后各種運行情況下皆能滿足汽輪機、鼓風機供油要求。調試過程中，潤滑油壓由改造前的0.24 MPa上升至0.264 MPa，調節油壓由改造前的0.9 MPa上升至1.037 MPa，各系統油壓穩定無波動。

表1 運行效果表

4 結語

針對鼓風機主油泵頻繁發生故障，優化現有油泵運行方式，確保鼓風機的安全穩定運行和高爐生產穩順，在現有工藝、設備不變的情況下，如何確保新增電動油泵滿足鼓風機油壓需求、運行方式可靠，是本次項目研究的技術難點。通過對鼓風機油泵故障率的研究，取消廠家原設計的主油泵，優化油泵的運行方式，降低了油泵的故障率，提高了鼓風機運行效率，減少了因鼓風機停機對高爐的影響，確保了整個生產的運行安全、高效、平穩，達到國內先進水平。該技術改造屬水鋼首次應用，具有推廣應用價值。

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