煙氣制酸SO2 風機潤滑系統故障分析及解決措施

劉永龍,王明得,鄭小娜

(白銀有色集團股份有限公司 銅業公司,甘肅 白銀 730900)

0 概述

白銀有色集團股份有限公司銅業公司冶煉煙氣制酸系統包括凈化、干燥、轉化、吸收等工序,使用銅冶煉煙氣制備硫酸。其中轉化工序中SO2風機為煙氣提供動力,是煙氣制酸系統的核心設備,如果SO2風機出現問題,會導致制酸系統乃至銅冶煉系統全線停產。SO2風機潤滑系統相當于人體的血液循環系統,在已明確的風機故障類型中,潤滑系統故障是其主要故障類型之一,且隨著風機使用年限增加,潤滑系統故障率逐年增長。減少SO2風機潤滑系統的故障率,對保證SO2風機的開工率具有重要意義。

1 SO2風機及其潤滑系統的基本原理

1.1 SO2風機簡介

銅業公司制酸系統使用的SO2風機為德國KK&K 公司制造的SFO 18 型風機,該風機為單級、單吸入、懸臂離心式結構,主要由風機本體、冷卻潤滑系統及控制系統組成。該類型風機具有機械磨擦損耗小、運行安全、使用壽命長的優點。

該風機于2007 年3 月投產使用,2013 年9 月制酸系統通過擴能改造將產能由31.2 萬t/a 提高至54.6 萬t/a,為滿足生產需求,對風機增速齒輪進行了更換,同時對各參數進行了測量校訂。改造后,其主要性能參數如表1 所示。

表1 SFO 18 型SO2風機主要性能參數表

1.2 潤滑系統基本原理

SO2風機潤滑系統,包括供油裝置(電動泵、機械泵)、過濾裝置、冷卻裝置及相應輔助設備,以及加熱裝置、空氣過濾器、內外部潤滑管路及各類傳感器等,其基本流程如圖1 所示。

圖1 SO2風機潤滑系統流程

SO2風機潤滑系統的供油裝置由主油泵、輔助油泵及應急油泵構成,其中主油泵隨SO2風機啟動共同運行,輔助油泵由交流電源供電,應急油泵由直流電源供電。SO2風機為大型高壓設備,采取軟啟動方式啟動,啟動時間為50 s。輔助油泵在SO2風機啟動前先運行2 min,使潤滑油充斥齒輪箱且油壓達到0.1 MPa 時,SO2風機啟動。SO2風機啟動2 min后輔助油泵停下來,主油泵隨風機運行而運行。該潤滑系統為循環潤滑系統,采用此流程是有效保證潤滑油充斥風機各個潤滑部位,避免齒輪箱及其他部件出現損壞。

潤滑系統出現故障有可能導致齒輪箱及其他部件損壞。例如潤滑油清潔度差會導致齒輪及軸承損壞;油冷卻器能力下降會導致油溫偏高、影響潤滑油使用壽命;油泵工作異常會導致潤滑系統供油不足、齒輪箱超溫、軸承損壞,因此潤滑系統對風機的正常運行有著至關重要的作用。

1.3 潤滑系統常見故障

潤滑系統常見故障一般表現為油壓不足、油壓過大、油溫過低或過高和供油不良。針對故障類型,具體分析如下:

(1)油壓不足:SO2風機潤滑油采用DTE846 透平潤滑油,油泵壓力不能過低,否則風機不能啟動。風機啟動時,過濾器油壓不能低于0.2 MPa,風機運行過程中,當油壓低于0.1 MPa 時,輔助油泵自動啟動,若油壓仍低于0.1 MPa,緊急油泵自動啟動。此時,若油壓低于0.08 MPa 時,風機自動保護跳機。風機啟動時,油壓達到0.1 MPa 以上,隨風機運行主油泵共同運行,啟動整個潤滑油系統。

(2)油壓過大:為防止潤滑油壓過大損壞設備,系統設置了兩級壓力控制閥。一級壓力控制閥1 壓力大于0.8 MPa 時,閥門開啟;二級壓力控制閥2 壓力大于0.3 MPa 時,閥門開啟。

(3)油溫過低或過高:潤滑系統設置油加熱器,油溫低于5 ℃時,加熱器自動加熱,油溫高于15 ℃時,加熱器關閉。油過濾器和冷卻器需定期清洗,當油過濾器前后壓差過大導致報警或者冷卻器前后溫差≤3 ℃時,必須立即清洗。

(4)供油不良:潤滑油循環過程中雜質逐漸增加,影響潤滑效果,嚴重時還會對相關設備造成損害。因此需要定期檢查潤滑油的粘度、水分、機械雜質及氧化性等指標,根據情況處理或更換潤滑油。

2 現場故障分析及解決措施

2.1 故障情況

制酸系統正常生產過程中,因電網閃絡造成制酸系統SO2風機以及凈化、干吸等區域循環酸泵大面積跳停,SO2風機配電柜顯示差動保護,在對電機及電纜電路進行檢查和排除故障后,先將主油泵、輔助油泵開啟,當滿足SO2風機啟動條件時,啟動SO2風機,正常情況下風機運行平穩后輔助油泵應自動停運,但此時輔助油泵一直處于運行狀態,判斷潤滑系統出現故障。

根據潤滑系統運行原理,現場分析認為出現該故障的原因可能是:油冷卻器或油過濾器堵塞、潤滑油品質問題、壓力檢測點故障或者壓力控制閥故障。

2.2 解決措施

(1)檢查油加熱器,拆解檢查油過濾器、油冷卻器,各設備均無明顯堵塞現象;利用拆解檢查過程對列管進行清洗。

(2)聯系具有相關資質的單位對風機潤滑油進行檢測,并對潤滑油進行過濾置換。

(3)對各個壓力檢測點進行校驗。

(4)對一級壓力控制閥1 及二級壓力控制閥2進行拆解檢查。

結合此次故障處理過程分析,SO2風機不能正常啟動的根本原因是:SO2風機潤滑油系統中一級壓力控制閥故障,閥組潤滑系統壓力無法達到0.2 MPa 以上,油泵不能正常啟動,拆解后發現閥組內彈簧出現彈性疲勞無法進行補償,壓力控制閥結構圖如圖2 所示。此壓力控制閥屬德國KK&K 公司,備件采購周期長,無法滿足生產。為使其達到要求的整定壓力,針對上述問題對壓力控制閥補償器進行改造,加工多個補償片并安裝于閥體彈簧頂部,改造后經壓力測試臺多次試驗測試,確定達到了其要求的整定壓力,SO2風機啟動后一級壓力控制閥運行正常。

圖2 壓力控制閥結構圖

一級壓力控制閥維修后,再次開啟SO2風機,當主油泵正常工作后,輔助油泵及時停止,潤滑系統正常運行。

3 結語

在對SO2風機潤滑系統的故障分析及解決過程中,總結了風機潤滑系統的常見故障和解決措施,對后續的風機運行維護積累了經驗;故障解決后,避免了輔助油泵的長期運行,延長了輔助油泵的壽命;同時節約了2～3 萬元的備件費用。

潤滑系統作為SO2風機的重要組成部分,其無故障運行是保障齒輪箱及電機等風機核心部件正常運行的前提。潤滑系統出現故障需及時解決,否則將縮短齒輪箱的使用壽命,也會影響SO2風機的正常運行。