全密封風機調試過程中的問題啟示

粘素環，王云

（風力嘉風機（上海）有限公司，上海201401）

全密封風機調試過程中的問題啟示

粘素環，王云

（風力嘉風機（上海）有限公司，上海201401）

揭示了應用于某鋼鐵公司連退線的全密封冷卻風機在調試過程中出現的軸向振動大的問題。經多次調試后發現風機的軸向振動大并不是由于轉子不平衡引起的，而是由于調試工況與設計工況不同及進風口處的偏心引起的。

全密封風機；軸向振動；不同工況

應用于連退線的冷卻風機，其介質為5%H2+95%N2的混合氣體，這種混合氣體是一種安全的不可燃氣體，是煉鋼用的標準還原保護氣。由于設備要求處在還原氛圍中，因此整套設備（包括冷卻風機）必需全部密封，不允許氧氣滲露進入設備破壞設備的還原氛圍。由于冷卻密封風機的特殊性，在安裝調試過程中要特別注意安裝質量，否則會影響到風機的正常運行。本文揭示了應用于某鋼鐵公司的冷卻密封風機在安裝過程中存在的問題以及由此產生的影響。

1　風機應用介紹

我司為某鋼鐵公司設計、制造了18臺冷卻密封風機（離心風機），這18臺冷卻密封風機分布在4個工段，分別是預熱段、緩冷段、快冷段和終冷段。預熱段、緩冷段、快冷段的風機為電機驅動，聯軸器連接；終冷段風機為電機驅動，皮帶皮帶輪連接，如下圖1，2所示。

圖1　預熱段、緩冷段、快冷段風機

圖2　終冷段風機

18臺風機的介質均為5%H2+95%N2混合氣體，保證設備內的還原氛圍。為保證設備內是還原氛圍，風機、設備、管道必須全密封，不能有空氣（氧氣）滲露進入設備內部，因此18臺風機均按全密封風機設計（100%gas-tight）。風機進出風口采用不銹鋼波紋管，波紋管的一端法蘭與風機法蘭焊接在一起，另一端法蘭與管道法蘭焊接在一起。預熱段、緩冷段、快冷段和終冷段風機匹配變頻電機，實現變頻控制。

2　風機在調試過程中出現的問題

在風機調試過程中發現預熱段、緩冷段、快冷段的風機振動滿足客戶要求速度≤4.6 mm/s［1］，但是終冷段的8臺風機中有4臺風機軸向振動速度＞4.6 mm/s，不滿足客戶要求。電機運行在100%轉速時，終冷段1#風機軸向振動速度為2.3 mm/s，2#風機軸向振動速度為4.3 mm/s，3#風機軸向振動速度為4.1 mm/s，5#風機軸向振動速度為3.8 mm/s，滿足客戶要求；終冷段4#風機軸向振動速度為5.4 mm/s，6#風機軸向振動速度為6.8 mm/s，7#風機軸向振動速度為4.8 mm/s，8#風機軸向振動速度為7.8 mm/s，不滿足客戶要求。但是當電機運行在80%轉速時，終冷段4#，6#，7#，8#風機的軸向振動速度≤4.6 mm/s，滿足客戶要求。終冷段風機設計運行溫度是50℃，介質是5%H2+95%N2混合氣體，介質密度1.007 kg/m3；調試階段運行溫度是20℃，介質空氣，介質密度1.205 kg/m3.

3　風機振動原因分析

在分析查找風機軸向振動大的原因時，依次排除了電機、皮帶皮帶輪安裝及減振墊安裝的問題［2-4］。從頻譜分析看，振動大的原因應該是轉子不平衡，但是如果是轉子不平衡引起的，那么風機在80%轉速時，軸向振動也應該是超標的，事實上80%轉速時風機振動沒有問題。因此將分析的重點放在整個風機系統上［1-2］。

工程師在客戶現場發現風機安裝存在這樣的問題：風機進風口法蘭和進口波紋管的法蘭焊接存在偏差，造成風機進風口與波紋管偏心，如下圖3所示。軸向振動大的4臺風機item8，item7，item6，item4的偏差值分別為6.5 cm，2.5 cm，3 cm，5 cm.而軸向振動良好的4臺風機item1，item2，item3，item5的偏差值較小，分別為1 cm，0.5 cm，1 cm，0.5 cm.因此推斷：風機進風口與波紋管偏心是造成風機軸向振動大的一個原因。

圖3　終冷段風機進風口法蘭連接問題——偏心

另外，調試過程中介質為空氣，溫度20℃，密度1.205 kg/m3，而設計狀態的介質是5%H2+95%N2混合氣體，密度1.007 kg/m3.按風機定律，密度與風壓成正比，風機內介質為空氣時的壓力比介質為H2和N2混合氣體時的壓力要大近20%.風機壓力的增加使得風機進風口與波紋管偏心對風機振動造成的不良影響加重。

4　解決方法

根據出現的問題，建議客戶在設計狀態運行風機，檢查介質改變，溫度升高，風機壓力降低后，風機的軸向振動能否改善。如果風機振動情況在設計狀態得到改善，滿足客戶要求，說明風機進風口與波紋管之間的偏心問題不影響風機使用；如果風機振動情況得不到改善，就需要更改風機進風口法蘭和進口波紋管法蘭的焊接，減小風機進風口與波紋管的偏心，使偏心值下降到1 cm以內，消除風機進風口與波紋管偏心對風機振動造成的不良影響。

經過客戶和安裝工程師的共同努力，風機振動情況得到很大改善，設計狀態的振動值≤4.6 mm/s，滿足客戶要求，問題得到圓滿的解決。

5　結束語

經過工程師與客戶的共同努力，確定了風機振動的原因并圓滿解決了這個問題。鑒于這個問題，有如下建議：

（1）對于有全密封（100%gas-tight）要求的風機，風機進風口與管道之間需焊接，由于不是螺栓連接，因此在安裝時一定要格外注意風機與管道的連接，杜絕偏心問題的出現；

（2）對于設計狀態（介質，溫度，密度）與調試狀態（介質，溫度，密度）相差較大的風機調試問題，應充分考慮介質差異帶來的影響。

［1］續魁昌，王洪強，蓋京方.風機手冊［M］.北京：機械工業出版社，2010.

［2］商景泰.通風機實用技術手冊［M］.北京：機械工業出版社，2011.

［3］樂庚熙.風機技術知識問答［M］.北京：機械工業出版社，2012.

［4］中國機械工程學會設備與維修工程分會.風機及系統運行與維修問答［M］.北京：機械工業出版社，2004.

Revelation of 100%Gas-tight Fan Commissioning

NIAN Su-huan，WANG Yun
（Ventmeca Fan Shanghai Co.，Ltd.，Shanghai 201401，China）

This paper disclosure fan problem of large axial vibration，and this fan is applied to continuous annealing of some iron and steel company.After commissioning，it confirmed that large axial vibration is not caused by rotor unbalance，difference between commissioning condition and design condition and eccentricity lead to large axial vibration.

100%Gas-tight fan；Axial vibration；Different conditions

TK124

B

1672-545X（2016）08-0191-02

2016-05-06

粘素環（1984-），女，河北武邑人，本科，研究方向：熱能與動力工程。