降低鼓風(fēng)機(jī)油泵故障率的研究

孟 瑋，熊訓(xùn)強(qiáng)，鄧植丹，易正明

（1.水城鋼鐵（集團(tuán)）有限公司能源公司，貴州六盤(pán)水 553000；2.武漢科技大學(xué)鋼鐵冶金及資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430081）

1 問(wèn)題的提出

高爐鼓風(fēng)是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，是高爐生產(chǎn)的重要組成部分。鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行中突然發(fā)生停機(jī)事故，就會(huì)造成高爐斷風(fēng)，形成罐渣事故，使摳渣強(qiáng)度大，鐵水損失嚴(yán)重。而風(fēng)口損壞后必須更換，更換后高爐恢復(fù)生產(chǎn)所需時(shí)間長(zhǎng)，將對(duì)企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。水鋼能源公司汽輪鼓風(fēng)機(jī)為軸流式靜葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，額定出口風(fēng)量為4250 m3/min，肩負(fù)著為高爐送風(fēng)的任務(wù)。自2005年投產(chǎn)以來(lái)，汽輪鼓風(fēng)機(jī)的主油泵聯(lián)軸器已發(fā)生斷裂10余次，嚴(yán)重影響了汽輪鼓風(fēng)機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)造成極大的損失。因此，對(duì)汽輪鼓風(fēng)機(jī)主油泵故障的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析研究，降低汽輪鼓風(fēng)機(jī)油泵故障率，確保高爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行是十分必要的。

2 汽輪鼓風(fēng)機(jī)故障原因分析

2.1 汽輪鼓風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)介

鼓風(fēng)機(jī)由杭汽NK50/71中溫、中壓、反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速4560 r/min，汽輪機(jī)經(jīng)過(guò)軸頭膜片聯(lián)軸器連接主油泵主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪嚙合從動(dòng)齒輪帶動(dòng)離心主油泵工作，正常運(yùn)行時(shí)由主油泵向汽輪鼓風(fēng)機(jī)供調(diào)節(jié)油及潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油壓0.25 MPa，調(diào)節(jié)油壓0.9 MPa，啟、停機(jī)時(shí)則由交流輔助油泵供油。該汽輪鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 汽輪鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 汽輪鼓風(fēng)機(jī)故障現(xiàn)象及原因分析

AV71-18汽輪鼓風(fēng)機(jī)于2005年建成投產(chǎn)，投產(chǎn)以來(lái)主油泵聯(lián)軸器已發(fā)生斷裂10余次。因主油泵聯(lián)軸器斷裂自動(dòng)停機(jī)造成高爐罐渣5次，非計(jì)劃休風(fēng)5次，從主油泵聯(lián)軸器的更換時(shí)間顯示，主油泵聯(lián)軸器使用周期不斷縮短，且已達(dá)到不可控的程度，最短的壽命周期僅有5天。針對(duì)汽輪鼓風(fēng)機(jī)的故障現(xiàn)象進(jìn)行分析后認(rèn)為，造成故障的原因主要有以下幾方面：

（1）NK50/71汽輪機(jī)為國(guó)外引進(jìn)技術(shù)，原設(shè)計(jì)中無(wú)軸頭主油泵，采用電動(dòng)油泵供潤(rùn)滑油及調(diào)節(jié)油，但因國(guó)內(nèi)部分地區(qū)電網(wǎng)不穩(wěn)定，制造廠家根據(jù)實(shí)際運(yùn)行要求對(duì)汽輪機(jī)增加了軸頭主油泵。由于設(shè)計(jì)上的不成熟，使得軸頭主油泵無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致了故障的發(fā)生。

（2）聯(lián)軸器中，2顆堅(jiān)固連接螺栓的設(shè)計(jì)不合理。汽輪機(jī)軸（轉(zhuǎn)子）帶動(dòng)軸頭油泵高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力、扭力隨轉(zhuǎn)速變化而變化，使得聯(lián)軸器膜片、螺栓極易疲勞斷裂。

（3）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子（軸）軸向位移值大小、方向隨鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷（風(fēng)量）的變化而變化，而軸頭主油泵在轉(zhuǎn)速不變時(shí)軸向位移不變，使得主油泵與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子（軸）之間產(chǎn)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(jù)汽輪鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行振動(dòng)值情況對(duì)軸系同心度不定期進(jìn)行復(fù)核、調(diào)整時(shí)，造成了汽輪機(jī)軸與主油泵軸不同心，引起軸頭主油泵振動(dòng)，進(jìn)而使得聯(lián)軸器疲勞斷裂。

3 鼓風(fēng)機(jī)改造

3.1 改造分析

針對(duì)上述故障問(wèn)題，經(jīng)研究處理，將聯(lián)軸器堅(jiān)固螺栓由2顆改為了新設(shè)計(jì)的3顆，但還是未能解決聯(lián)軸器的短壽命問(wèn)題。根據(jù)了解國(guó)內(nèi)萊鋼等使用同機(jī)型的多家單位皆對(duì)供油系統(tǒng)進(jìn)行了取消軸頭主油泵，增加電動(dòng)油泵的改造，我廠現(xiàn)運(yùn)行的A63-16汽輪鼓風(fēng)機(jī)和AV90-16電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑、調(diào)節(jié)油也是由電動(dòng)油泵供給，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，因電系統(tǒng)波動(dòng)而造成的停電故障減少。

根據(jù)上述分析，由于汽輪機(jī)軸頭主油泵本身的設(shè)計(jì)存在一定缺陷，擬取消主油泵，改采用兩臺(tái)電動(dòng)油泵供油，一用一備。

3.2 改造方案

新安裝兩臺(tái)電動(dòng)輔助油泵，型號(hào)為SNH1700ER42V12.1W1三螺桿泵，泵流量1435.1 L/min，泵出口壓力1.5 MPa，電機(jī)功率55 kW，兩臺(tái)電動(dòng)油泵電源分別接供電系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。由電動(dòng)油泵供潤(rùn)滑油、調(diào)節(jié)油，取消軸頭主油泵及聯(lián)軸器，在汽輪機(jī)軸頭主油泵進(jìn)、出口油管堵板，供油箱注油器進(jìn)口油管道堵板，使軸頭主油泵、注油器與系統(tǒng)隔離。改造后鼓風(fēng)機(jī)油系統(tǒng)如圖2。

圖2 油系統(tǒng)改造后示意圖

同時(shí)根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)組自動(dòng)停機(jī)時(shí)發(fā)出的停機(jī)指令，對(duì)控制系統(tǒng)程序進(jìn)行修改。調(diào)節(jié)油壓低于0.8 MPa或運(yùn)行的電動(dòng)油泵停泵時(shí)，備用電動(dòng)油泵立即啟動(dòng)。潤(rùn)滑油壓低于0.15 MPa，汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速低于3000 r/min或運(yùn)行的電動(dòng)油泵停泵時(shí)，備用電動(dòng)油泵立即啟動(dòng)。

3.3 改造效果分析

根據(jù)檢修運(yùn)行情況，啟動(dòng)汽輪鼓風(fēng)機(jī)，主油泵退出運(yùn)行，在線調(diào)試電動(dòng)油泵運(yùn)行效果。運(yùn)行效果如表1所示。由表1調(diào)試結(jié)果可見(jiàn)，改造之后各種運(yùn)行情況下皆能滿足汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)供油要求。調(diào)試過(guò)程中，潤(rùn)滑油壓由改造前的0.24 MPa上升至0.264 MPa，調(diào)節(jié)油壓由改造前的0.9 MPa上升至1.037 MPa，各系統(tǒng)油壓穩(wěn)定無(wú)波動(dòng)。

表1 運(yùn)行效果表

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)鼓風(fēng)機(jī)主油泵頻繁發(fā)生故障，優(yōu)化現(xiàn)有油泵運(yùn)行方式，確保鼓風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和高爐生產(chǎn)穩(wěn)順，在現(xiàn)有工藝、設(shè)備不變的情況下，如何確保新增電動(dòng)油泵滿足鼓風(fēng)機(jī)油壓需求、運(yùn)行方式可靠，是本次項(xiàng)目研究的技術(shù)難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)油泵故障率的研究，取消廠家原設(shè)計(jì)的主油泵，優(yōu)化油泵的運(yùn)行方式，降低了油泵的故障率，提高了鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，減少了因鼓風(fēng)機(jī)停機(jī)對(duì)高爐的影響，確保了整個(gè)生產(chǎn)的運(yùn)行安全、高效、平穩(wěn)，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。該技術(shù)改造屬水鋼首次應(yīng)用，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

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