轉爐送風機的國產(chǎn)化選型

敖 煜

（貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335400）

2012 年貴冶二系統(tǒng)年修時風機葉輪因沖刷磨損嚴重而更換，2017 年以來4#轉爐送風機計劃檢修次數(shù)較往年明顯增多。因沒有設備用轉爐送風機，給4#轉爐送風機日常檢查及計劃性檢修實施帶來諸多困難。風機出現(xiàn)問題時，有時為了不影響轉爐生產(chǎn)，往往不得不帶病連續(xù)運行，后期被動利用轉爐停風間隙時段搶修，或延至定修再處理，給設備長周期安全運行帶來隱患，也給主工藝線連續(xù)作業(yè)帶來一定影響。若該設備發(fā)生故障，則貴冶二系統(tǒng)將面臨全線停產(chǎn)的嚴重后果，所以2018 年貴冶二系統(tǒng)新增了一臺國產(chǎn)轉爐送風機（5#），并在之后作為備用風機正式投入使用。

1 轉爐送風機核心部件主要特點

鼓風機為單級懸臂式，軸向進氣、上方垂直排氣結構。空氣從風機吸入管進入入口導葉調節(jié)器，由主驅動機借助聯(lián)軸器與增速機聯(lián)接，增速齒輪驅動葉輪對氣體作功，氣體再經(jīng)擴壓器、蝸室從管道排出。離心鼓風機設有入口導葉調節(jié)器，為電動導葉調節(jié)，可自動或手動操作控制其開度的大小，實現(xiàn)進口流量調節(jié)。風機高速軸承采用可傾瓦滑動軸承，低速軸承采用圓瓦滑動軸承，傳動齒輪采用漸開線斜齒輪。風機機殼上的軸端密封與增速箱的小齒輪軸的油封間為大氣，故能保證鼓風機所輸送的氣體無油[1]。

1.1 整套轉子

1.1.1 葉輪

離心鼓風機配備有現(xiàn)代化的半開式三元后彎葉片、高氣動效的葉輪（見圖1）。葉輪用優(yōu)質不銹鋼鍛件加工而成，其加工使用五坐標加工中心設備，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，因此保證了一個穩(wěn)定的控制范圍。

圖1 葉輪

1.1.2 齒輪和軸

單個斜齒輪組裝由一個大齒輪和一個被驅動的高速軸組成。

1.1.3 轉速

大齒輪 2978r/min，高速軸 12904 r/min。

這種高效率齒輪裝配（見圖2）的重要特點是取決于推力盤的應用，可用推力盤吸收小齒輪產(chǎn)生的軸向力。因此，軸向齒輪力可以保持在旋轉部件內(nèi)，所有的與推力盤相接觸的軸向推力可通過此種方法來補償，剩余軸向力可通過大齒輪軸的止推軸承來吸收。

圖2 轉子

1.2 進口導葉裝置

導葉與氣體流動方向平行位置為零點起，導葉可實現(xiàn)正預旋和負預旋兩個方向。IGV 的自動控制裝置可以實現(xiàn)不同介質流量要求，并保證鼓風機在出口恒壓條件下運行。開車時，導葉調整到到最大允許的正向導向葉片位置，在葉輪前的進口調節(jié)裝置（IGV）不但拓寬鼓風機的操作工況范圍，而且可優(yōu)化非設計條件下的鼓風機的性能（見圖3）。

圖3 葉片調節(jié)器

2 轉爐送風機的選型

2.1 方案依據(jù)

新增的一臺轉爐送風機（5#），設置于2#動力中心，就近布置于現(xiàn)有4#轉爐送風機東側，兩者互為備用。新增風機與4#風機共用一個地下吸風道，出風管在動力中心附跨屋面匯合。新增一個隔音房，將風機設置其中，以減少風機噪音對周圍環(huán)境的影響。國產(chǎn)送風機較進口風機在價格方面有巨大優(yōu)勢，且國內(nèi)已有部分冶煉廠轉爐送風機采用國產(chǎn)設備，運行情況穩(wěn)定。本項目考慮節(jié)省投資，減少對進口設備的依賴，推薦選用國產(chǎn)品牌[2]。

貴冶二系統(tǒng)轉爐吹煉所需送風風量最大50000Nm3/h，入口風壓120kPa。新增5#送風機至轉爐進風口管路長度約400m，管道直徑Φ1016mm，根據(jù)計算該管道阻力損失為12.6kPa，風機吸入口的過濾器壓損1.5kPa，風道壓損約0.6kPa。本項目選擇一臺送風量為50000Nm3/h，全壓140kpa 的送風機，風量采用入口導葉調節(jié)方式，并需設置可靠的防喘振裝置。

2.2 主要技術性能參數(shù)及要求

2.2.1 5#轉爐送風機參數(shù)見表1

表1 5#轉爐送風機參數(shù)

2.2.2 風量調節(jié)方式

入口導葉+放空閥。

2.2.3 安裝要求

1.轉爐吹煉送風為交換間斷作業(yè)，送風、停風是周期性的，送風時率達81%（見轉爐作業(yè)周期表2）。送風時進轉爐的空氣壓力應維持基本恒定，鼓風機的送風既要滿足穩(wěn)定轉爐吹煉的正常作業(yè)要求，又必須保證風機的安全運行。

表2 轉爐作業(yè)周期表

2.由于轉爐吹煉為間斷性作業(yè)，鼓風機應設置可靠的防喘振裝置。

3.該風機安裝在動力中心內(nèi)，風量設定由轉爐工序PLC完成，調節(jié)器輸出4～20mA DC信號，遠傳至風機的入口導葉，實現(xiàn)風量調節(jié)。

4.除了設備范圍內(nèi)必要的自身聯(lián)鎖控制外，要求接點與轉爐工序系統(tǒng)之間可實現(xiàn)聯(lián)鎖控制（如主電機的開停、主電機的運轉及報警等）。

鑒于上述情況，經(jīng)過與國內(nèi)多家設備供貨廠家積極溝通和多次探討，特別是風機的防喘振系統(tǒng)、外形尺寸、接口尺寸等方面仔細研究后，確保新增的風機能與現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)對接。最終選擇了沈陽鼓風機集團股份有限公司的SVK50-1S 型離心鼓風機。

2.3 5#轉爐送風機選型結果

5#轉爐送風機選型結果參數(shù)見表3。

表3 5#轉爐送風機選型參數(shù)

3 結語

5#轉爐送風機工藝適用性基本滿足特定工況下的轉爐正常吹煉需求，2020 年在4#轉爐送風機外送檢修期間連續(xù)運行二十多天未發(fā)生較大問題。目前車間計劃利用今年二系統(tǒng)年修契機，對5#轉爐送風機進行性能優(yōu)化。為確保貴冶二系統(tǒng)主工藝線長周期生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)每三年一次年修的新思路，所以新增的備用國產(chǎn)轉爐送風機可謂意義重大，不但為今后新3#轉爐送風機提供了重要依據(jù)，更為今后大幅度降低了設備成本，大大縮短供貨周期，滿足了工廠長周期穩(wěn)定運行的生產(chǎn)需要。