循環風機的抗磨損技術

劉長雨，胡彥方，戴景明，亓勝玉

循環風機的抗磨損技術

Anti-wear Technology on the Circulating Fan

劉長雨1，胡彥方1，戴景明1，亓勝玉2

生料磨系統循環風機和帶輥壓機水泥磨系統循環風機的葉輪磨損，是困擾水泥企業生產的重要問題（見表1、2）。

循環風機由于各企業工況不同，使用的原材料、溫度、含塵濃度、風管走向不同，所形成的磨損部位、程度也不相同。即使同一企業，相同設備，相同原料及相同布置的生產線，葉輪磨損情況也不相同。普通葉輪用于水泥磨系統循環風機，使用壽命多則3個月少則1個多月，就需要修補。根據我們多年跟蹤調查與實踐經驗，生料系統循環風機葉輪磨損主要體現在葉片前中部和葉片與墻板根部（見圖1），而水泥磨系統循環風機主要磨損部位則體現在風機墻板與葉片根部及風機中、后墻板。當葉片與墻板根部磨損到一定程度時，葉片就會與墻板脫離（見圖2），此類事故在水泥企業并不鮮見。因此要有針對性地綜合各個方面情況進行葉輪抗磨損改造，以解決循環風機磨損問題，減少事故的發生。

1 風機抗磨損技術

目前，國內水泥企業對循環風機的抗磨處理一般采用以下三種方法：一是采用復合板材，抗磨性較好的是碳化鉻及UP耐磨復合板（見圖3）；二是陶瓷片粘帖或鑲嵌方法（見圖4）；三是焊接耐磨材料，采用耐磨焊條堆焊、耐磨粉塊鋪焊技術（見圖5）。我們根據使用經驗開發了耐腐蝕抗酸堿的搪瓷燒結復合材葉輪（見圖6），循環風機葉輪有F型雙風道和F型單風道進風兩種結構形式。

下面對上述三種方法逐一進行分析：

（1）采用第一種方式制作葉輪，首先要解決復合板材的焊接問題。由于復合板材一面為普通鋼板，可焊性較好，另一面為高鉻合金，葉片與中、后盤的焊接只能采取大坡口單面焊接，焊接強度相對差一些。另外，若中、后盤也采用高鉻合金板，根本無法焊接，就會產生葉片與中后墻板根部與葉片前端不耐磨的問題。現在普遍采用在葉輪與中后墻根部與葉片前端再補焊耐磨材料的方法（見圖7），但普通耐磨材料的抗磨損壽命在循環風機上的應用最長3個月，有的不足2個月，而循環風機葉片前端與中墻板焊接部位恰恰是循環風機最易磨損部位。

（2）陶瓷片粘貼與鑲嵌。鑲嵌方式因瓷片較厚，重量較大，直角接口或彎曲部分不易處理，瓷片接口不嚴會很快將母材磨漏。相對來講，陶瓷片粘貼方法在技術、材料、工藝等方面均比較成熟。首先，陶瓷是以氧化鋁、氮化硅及其復合材料為主的耐磨工程陶瓷，通過高強度有機或無機粘合劑粘附于葉輪表面形成耐磨層，其優點是硬度HRA大于84以上，耐磨性能極好，是普通碳鋼百倍以上，且質量較輕，粘結劑耐高溫性能可達160℃以上；其次可根據葉輪形狀大小，選擇陶瓷片的大小、厚度或異形件，可有針對性地對易磨損部位進行處理（見圖8）。

表1 舊葉輪抗磨損修復試驗

表2 水泥磨循環風機壽命對比試驗

（3）在葉輪易磨損部位堆焊耐磨材料，采用合金耐磨焊條堆焊、耐磨粉塊鋪焊等技術。人工焊接產生的最大問題是，葉輪焊接耐磨層所引起的變形尤其是后盤和中盤的變形。只要人工堆焊耐磨層焊縫接口有一點堆焊不嚴，含塵氣體就會很快將母材沖刷磨漏；另一問題是，葉輪焊接耐磨層部位粗糙不平，易掛灰導致失去平衡引起振動發生事故（見圖9）。

2 研究與實踐

經過多年的研究實踐及對以上各種方法的實驗，只有針對性地綜合分析現場風機工況，靈活運用各種耐磨材料和耐磨技術，才能取得有效成果。實驗與應用情況如下：

（1）導致生料磨系統循環風機葉輪葉片中墻板與葉片結合部磨損的主要原因，是由于進入風機的粉塵濃度大且大顆粒較多，形成沖刷磨損，對此我們曾采用過粘貼瓷片方式處理，但由于含塵顆粒較大，磁片受顆粒打擊易碎裂脫落。后改用高鉻焊條堆焊，卻由于葉面粗糙掛灰，風機極易產生不平衡，從而引起振動。現在，我們采用耐磨粉塊鋪焊技術及其他方法，綜合應用于生料磨循環風機葉輪及易磨部位，取得了明顯效果。葉輪下臺后，我們采用耐磨粉塊鋪焊技術更換葉片，并采取一定技術手段保證葉片不變形，對磨損部位進行了綜合修復，不但節省了大量資金且抗磨效果較好。通過幾年來的研究與應用，我們認為，在含塵氣體內顆粒較大工況條件下，耐磨葉輪采用耐磨粉塊鋪焊技術是比較成熟可靠的，尤其是對舊葉輪的修復再利用效果明顯（見圖3）。

（2）水泥磨系統循環風機抗磨損研究。采用UP復合板制造葉輪，一是造價較高，二是某些關鍵地方的焊接由于材質不同，葉片與墻板根部磨損不能根本解決（見圖9）。采用耐磨焊條焊接，抗磨性能好，但同樣由于材質的不同焊接出現裂紋，葉輪整體變形較大，用于修復舊葉輪時，由于焊接應力過大，風機整體變形、開裂的情況時有發生。采用陶瓷涂料刷涂葉輪的實驗效果也不理想。在陶瓷片粘結方面，經5年多開發、研究，目前所取得的成果相對比較成熟可靠（見圖8）。

（3）水泥磨循環風機其介質是顆粒狀水泥粉塵，對葉片摩擦非常嚴重。

風機設計一般要求顆粒含量小于150mg/m3。針對葉片與墻板根部易磨損，葉輪制造時根部有焊縫，陶瓷片粘貼無法粘嚴，造成瓷片沖刷脫落，葉輪墻板與葉片根部磨損的問題，我們在葉輪制造工藝上采取了塞焊專有技術，使葉片與墻板根部成直角；燒制專用陶瓷片，粘接時瓷片成交差排列，從根本上解決了這一問題。通過在葉片前端采用U型帶子口專用陶瓷件，提高了抗沖擊磨損的能力。

采用雙組分有機或無機粘結劑，并在粘貼前對葉輪進行除銹防銹處理，增強了陶瓷片與葉輪的粘合力。在不同部位使用不同的陶瓷件或采用耐磨粉塊鋪焊工藝，使循環風機葉輪的使用壽命有了穩定的提高，平均可提高3～5倍（見圖5）。此項技術2007年獲天津市優秀質量攻關成果三等獎。

根據我們的經驗，制作時可制作一對，當一臺發生瓷片脫落或其他故障時，及時更換，下臺后重新粘補瓷片可有效提高葉輪使用壽命。根據跟蹤調查，16#以下全陶瓷葉輪使用壽命較長且穩定，16#以上葉輪宜采用耐磨粉塊與陶瓷相結合方式，使用壽命較長。

3 使用陶瓷耐磨葉輪注意事項

（1）采用耐磨葉輪前必須對使用溫度范圍、含塵量、含塵顆粒大小、風機參數、易磨損部位、使用壽命及現場工況等詳細情況進行充分了解，根據情況制定方案，不同部位采用不同耐磨材料，不同陶瓷材料及元件，綜合進行設計和施工。

（2）使用過程中要加強檢查，發現有瓷片脫落要馬上粘補，若瓷片脫落不及時粘補，含塵氣體很快會將鋼板侵蝕造成更大損壞。同時要特別注意風機管道及殼體內有無金屬物脫落，若進入葉輪，會將陶瓷片打碎脫落。

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2011-07-11；

呂 光