高炉离心鼓风机叶片失效原因探究

摘 要：高炉鼓风机是高炉炼铁的"心脏"。其安全运行对于炼铁生产是极为关键的。略钢7#离心鼓风机曾发生裂解特大事故，8#、9#离心鼓风机转子也曾出现叶片严重磨损现象。文章从高炉鼓风机机械事例及处理实践出发，对转子叶片失效原因进行探究。

关键词：高炉风机；叶片；失效；原因探究

略钢现有高炉二座，炉容分别420m3/425m3， 2007年设计的高炉离心式鼓风机D2000-3.14/0.92各高炉一台。由于施工与生产同时进行，基础施工与安装都存在有技术偏差，加之高炉冶炼强化的要求，当机组全负荷运行，且风机机组排气温度达到220℃，远远超标。机组震动仍在许可范围内运行，期间常发生风机转子报废及磨损，转子磨损返厂维修，给正常生产带来一定的影响。

针对炼铁在线运行风机事故分析，并检查了转子叶片，发现叶片高压侧磨损严重，但经涂层渗透检查完好、无明显缺陷存在的情况下，对机组的气道设计、气风设计及管道结构进行了认真的分析，除风机本体结构设计与制造存在质量缺陷外，初步认为机组运行环境及工况条件是造成事故的主要原因。

1 根据风机的特点在400m3级以上高炉上用离心式高炉鼓风机是可行的。

目前常用的风机为离心风机和轴流风机。离心式是将流体从风扇的轴向吸入后利用离心力将流体从圆周方向甩出去，气流方向切于叶片旋转方向，改变了风管内介质的流向。比如鼓风机。压头大、流量小。轴流风机的特点是流体沿着扇叶的轴向流过，气流方向垂直与叶片的旋转方向，不改变风管内介质的流向，流量大、压头小。在400m3及高炉上用离心式高炉鼓风机是可行的。

高炉风机能将部分大气汇集起来，通过加压来提高空气压力，从而形成具有一定压力与流量的高炉鼓风，然后根据高炉的炉况需要进行风压、风量和调节，并将其输送到高炉的一种动力机械。从能量观点来说，高炉风机的作用原理是将原动机的能量转变为气体能量。高炉风机设备主要是为冶炼高炉提供必要和足够的含氧空气，是高炉冶铁生产的重要组成部分。由于高炉冶炼要求有较高的连续性，因此风机要均匀地为高炉供给定量空气，此外还应保持一定的风压，来克服送风系统及料柱带来的阻力，且使高炉保持相对稳定的炉顶压力。另外在冶炼过程中，因为原料、燃料以及操作等条件的变化，造成炉况的不断改变，因此要针对性地要求供风参数随之变化，这就要求高炉风机具有对应的稳定调节范围以及有效的安全控制系统。

在冶铁过程中，高炉风机叶片的断裂掉落会对生产和设备带来很大的破坏。因此保证风机叶片的完整性极为重要。根据实际经验，风机的完整性和稳定性要靠每年进行定期的维护和检修来实现，在运行中叶片发生断裂时通常很难及时发现，有时叶片断裂没有马上引发进一步的破坏，风机会继续运行一段时间后，叶片再次发生断裂。

2 风机叶片工况日常监测及诊断

2.1 高炉风机事故的监测

通常情况下，在实际生产中根据产业标准ISO7919-3的指标振动峰-峰值对运行机器的状态进行检测。对于高炉风机来说，它有特定的振动频率，而不是所有点的峰-峰值都会发生明显的变化，因此仅仅凭借振动峰-峰值的总量来对高炉风机的运行状态进行监测是不科学的。一旦峰-峰值发生阶跃性的变化，要马上分析一倍频的相位和幅值，如果发现有明显的变化，即几个监测点的一倍振动频率发生的阶跃变化超过了30%，就要立即停机进行检查。而有时只有一片叶片断裂掉落的话，振动峰-峰值的总量往往达不到标准的报警值。因此设备检修人员要对风机的在线运行状态进行频繁的监测以及必要的故障诊断，这对于保障高炉生产的安全性是十分必要的。定期记录和更新高炉风机正常运行状况的各项数据信息，作为事故發生的重要判断依据。另外要注意的是，在对高炉风机进行在线监测时，要以2秒的频率进行连续地监测。

2.2 高炉风机叶片断裂事故诊断

当监测到高炉风机发生强烈地振动，监测仪器显示振动值急剧升高，就要立即联系高炉进行停机准备，使风机的振动值下降并稳定下来。等到系统冷却后，对风机进行拆解检修，检查风机的平衡性以及是否发生零部件松动和脱落等现象，然后检查风机的进出风管道，如果发现管道里存在不规则的金属颗粒物，则可初步判定属于风机叶片断裂。在对高炉风机进行拆盖检查时，要观察风机的受损程度。首先从受损风机叶片开始检查每一级叶片的受损状况，叶片的根部是否受损和裂开，叶片的位置是否移动，进风口边缘是否粗糙、有污垢、外形是否完整等。细心观察每一级叶片的受损状况以及具体表现，判断叶片完好度，是否能够继续使用，是否需要更换等，以便于采取进一步地检修措施。

3 风机叶片断裂事故的修复和处理

3.1 制定科学合理的修复方案

根据叶片检修结果，对每一部分的受损情况进行评估，对于无法继续使用的叶片进行更换，还要考虑新叶片的生产周期，在新叶片生产并投入使用的时间里，高炉处于没有备用风机状态下进行运转，如果正在运行的风机发生事故，就会影响整个高炉生产线的正常运行，带来更大的损失。因此要根据实际情况合理制定检修方案，在最短时间内回复高炉风机的正常运行。通常的做法是对断裂的叶片进行快速抢救和修复。针对不同级叶片的损伤情况，按程度不同进行排序，记录每一级受损叶片的尺寸与形状，一步一步进行修复，采取不同的切割方法，整体切割或者局部切割，使叶片的长短保持一致，病载切割处进行打磨和修复，保证每一级叶片相互对称，且修复表面平整光滑。

3.2 严格按步骤进行修复操作

对于转子部分，要先对该部分的叶片进行清洗，对转子上的所有叶片着色探伤。没有损坏的叶片不需要进行处理，部分损坏的进行圆滑打磨和修复，大面积损坏的将损坏部位切除，并精加工和打磨抛光。叶片处理完后，要在额定转速下进行动平衡试验，检测转子的修复状况。将有裂纹的叶片进行熔融修复，经过处理后在进行回装。

3.3 机组回装

a.组件清理：对内缸、轴承以及轴颈和密封、转子的动静叶片等进行仔细地清洗，然后将对轴承和轴颈表面涂上润滑油，将轴承箱用合好的面团进行擦拭干净。b.调整好各部件之间的位置，将下机壳立键防松紧固，严格按标准来调整左右的间隙。c.加固高炉风机叶片，采用专用的力矩扳手紧锢螺栓，调节内缸和导向环，加装防松钢丝进行固定。对外缸螺栓施力，严格控制接面缝隙。

3.4 修复后性能调试

在断裂叶片修复后，要进行性能调试，将高炉机组启动，保持正常的转速、风压，控制进出口风量，观察风机运转时的状况。如果试车中风机出口的振动幅度过大，风机无法稳定，就要进行稳定处理消除振动现象。首先要观察测量并找到振动发生点，校对在实际运转中的振动情况，便于为设定防喘振线以及放风线提供真实可靠的依据，根据特定测量点的情况，制定出风机正常工作的范围。然后对高炉生产的负荷能力进行测试，根据高炉生产的实际需求，将风机的排气压力、风量、功率等维持在一定数额，记录在正常生产下风机的符合能力。

4 略钢高炉8#风机D2000风机性能改造与效果

现以略钢8#风机为例，于2010年8月对 8#D2000-3.14/0.92风机进行了改造，在风机在机组润滑冷却系统、控制系统、主机、电动机、给送风系统等整体的维持原设计与配置不变。原有风机基本参数（附表）：

4.1 8#风机对机组变速器比做适当的调整，使风机性能提高，同时改造风机支推轴承，保障改造后风机回油温度在规定范围内。调整高速轴半联轴器。改造变速器，提高风机转速至通流适应，强度允许的范围，基本解决性能要求，配套提供齿轮对半联轴器，提供新支推轴承，满足性能提高后轴瓦温度升至规范范围。调整小齿轮端半联轴器轴向尺寸，半联轴器缩短0.3mm。

8#风机改造后风机性能参数

（2）当前常用的风机设备在一定程度上存在着设计以及工艺上的缺陷问题，因为叶片断裂发生产事故，导致企业遭受经济损失，因此利用现有的科学技术进行高炉风机事故的预防，能够在很大程度上避免不必要的损失。因此，科学检修并找出风机事故发生的原因和机制是很有必要的。在对风机进行技术性修复的同时，对高炉设备进行了一系列定期有效的检查、测试、维修以及改造，从而有效地消除生产中的安全隐患，为高炉机组的安全稳定运行提供重要保证。

略钢D2000风机的技术改造取得了相当的成功，为高炉强化冶炼提供了强有力的物质技术条件支持。通过叶片失效技术分析和机组本体技术改造实践，专业技术人员的理论实践得到了高度自信。

5 结束语

高炉风机是高炉冶铁生产的重要组成部分，风机叶片断裂会给高炉生产带来很大的危害和损失。当前，设备诊断技术在全世界范围内的各个领域有着非常广泛地应用，近年来在我国也得到了快速的发展，并由此形成了一门新兴科学。在未来的建设中丰富高效的设备检修技术能够发挥出极为重要的作用。在实际运行中，保障高炉风机的正常运行，充分运用诊断技术，及时监测并发现叶片断裂现象，排除一系列潜在的隐患，针对故障进行科学的处理和修复措施，保障企业的安全生产和综合效益。

参考文献

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