MAN高爐鼓風(fēng)機葉片斷裂搶救性修復(fù)

1、王昭霞 艾中華/邯鋼集團邯寶鋼鐵公司能源中心摘要：針對進口的動靜葉片嚴重損壞被判定報廢的高爐鼓風(fēng)軸流壓 縮機組，通過對葉片進行搶救性修復(fù)，并通過機械運轉(zhuǎn)和性能試驗 進行了校驗，有效解決了進口機組修復(fù)周期長，影響高爐生產(chǎn)的問 題，摸索了一套葉片修復(fù)的新方法。對于重要工程用軸流壓縮機報 廢葉片進行搶救性修復(fù)，有借鑒意義。關(guān)鍵詞：高爐鼓風(fēng)機；葉片斷裂；修復(fù)中圖分類號：TH44文獻標識碼：BRescue Repair for the Blade Fracture in MAN Blast Furnace BlowerAbstract: Aiming at the imported blast furn

2、ace blower axial-fl ow compressor units with dynamic & static blades damaged severely and convicted of scrap, based on rescure repair for blades and through mechanical operation and performanee t est to calibrate, the problem of long repair cycle for importe d unit and of in flue ncing blast fur

3、 nace producti on is effectivel y sovled. A new method of reparing blades is explored. It h as reference significanee for the scrapped blades of axial-flo w compressor used in important project to carry out rescue repair.Key words: blast furnace blower; blade fracture; repair 1設(shè)備概況邯鋼西區(qū)從瑞士曼公司引進了兩套 AV

4、90-15 電機驅(qū)動的全靜 葉可調(diào)軸流高爐鼓風(fēng)機組。電動機為 ABB 制造的無刷勵磁同步電 動機，額定功率 44MW ，轉(zhuǎn)速 1 500r/min ，采用變頻式啟動。控 制系統(tǒng)硬件采用日本橫河產(chǎn)品，由成都西部工程公司組態(tài)。該機組 具有節(jié)能、高效及快速啟動等特點， 運行中一旦其中一臺出現(xiàn)問題， 另一臺備用鼓風(fēng)機在熱備狀態(tài)下，可在 5min 內(nèi)迅速啟動，投入運 行，保證高爐的供風(fēng)。該站區(qū)另配有一臺由西安陜鼓動力股份公司 生產(chǎn)的 AV90-15 全靜葉可調(diào)軸流高爐鼓風(fēng)機組 ,目前 3 臺鼓風(fēng)機采 用開二備一供行模式。自 2008 年 4 月投入運行后，近 3 年中，只 是電氣勵磁控制系統(tǒng)、計量儀表和

5、計算機軟硬件出過一些故障，風(fēng) 機本體沒有發(fā)現(xiàn)問題。此后對該機組動靜葉片進行無損檢驗，未發(fā) 現(xiàn)異常，機械部分運行一直處于良好狀態(tài)。2 葉片失效經(jīng)過2011 年 4 月的一天，鼓風(fēng)機突然發(fā)生強烈振動，微機畫面顯 示軸振值達到最高96.5 口m,立即聯(lián)系高爐做倒機準備，這時，風(fēng) 機兩個支承端軸振值已在慢慢回落， 倒機兩個半小時后進風(fēng)側(cè)軸振 基本穩(wěn)定在57.7 口 m排氣端軸振動81.8 口m,據(jù)現(xiàn)象分析是由不平 衡引發(fā)的振動。盤車冷卻后，首先拆解風(fēng)機側(cè)聯(lián)軸器護罩，檢查平 衡配重卻未發(fā)現(xiàn)松動和脫開跡象。隨即檢查風(fēng)機進出風(fēng)管道，從出 風(fēng)管道里面發(fā)現(xiàn)了不規(guī)則的金屬顆粒，初步判定為葉片斷裂。 3 設(shè)備損壞情

6、況對 1#高爐鼓風(fēng)機揭蓋檢查，發(fā)現(xiàn)鼓風(fēng)機受損嚴重，見圖 1 和91轉(zhuǎn)子動葉受刪況圖2嘆禪葉受払!怙呪3.1 轉(zhuǎn)子主要損壞的動葉片從第4級開始，并且每一級葉片外形都受到了不同程度的損壞。第1、2級沒有嚴重損壞，第3級葉片根部有 破損，有些葉片比其它葉片要高。葉片進口邊緣有點粗糙，還有些 污垢，外形完整，僅僅進口邊緣有較小損壞。第4級掉了一塊葉片, 許多葉片的外形嚴重彎曲和損壞，尤其是朝葉片外形頂部的部分。第58級動葉片外形嚴重損壞。 第915級動葉片上有很深的碰撞 痕跡，主要分布在進出口邊緣。吸風(fēng)側(cè)軸頸上有連續(xù)條痕。吸風(fēng)側(cè) 轉(zhuǎn)子密封區(qū)域上密封環(huán)輕微磨損，在頂部有一個淺的缺口，上面一 些密封環(huán)彎曲

7、。出風(fēng)端轉(zhuǎn)子密封區(qū)域上密封環(huán)輕微磨損，在頂部有 一個淺的缺口，上面一些密封環(huán)彎曲，軸被加熱變色。3.2 內(nèi)缸第 0 、1 級靜葉片沒有大的損壞， 第 2 級靜葉片底部碰撞損壞。 第3級靜葉片大的碰撞損壞發(fā)生在下部出口邊緣， 在第 3和第 4級 之間的靜葉承缸表面有磨損痕跡， 然而關(guān)于承缸分離面的一組大概 測量數(shù)值表明： 靜葉承缸上部和下部沒有在葉片失效的事故中因加 熱而變形。第 4、5、6 級靜葉片主要的碰撞損壞發(fā)生在葉片底部的 進、出口邊緣。第 710 級靜葉片主要的碰撞損壞在葉片底部的出 口邊緣。第 1115 級靜葉片嚴重的碰撞損壞， 尤其在出口邊緣更是 明顯。對風(fēng)機動靜葉片進行著色探傷處

8、理，動葉片沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，靜 葉片總共發(fā)現(xiàn) 11 處裂紋均發(fā)生在根部。4 葉片修復(fù)方案制定及實施損壞的葉片經(jīng) MAN 公司現(xiàn)場鑒定，無法再使用，動靜葉片需 要全部更換，且新葉片生產(chǎn)周期最快也要 60 周完成，這就使高爐 在沒有備用鼓風(fēng)機的狀態(tài)下運行， 一旦在線運行的鼓風(fēng)機發(fā)生故障 將影響高爐的運行，造成重大的經(jīng)濟損失。為了在最短時間內(nèi)恢復(fù) 風(fēng)機運行，公司決定對斷裂損毀葉片進行搶救性修復(fù)。4.1 動葉片修復(fù)方案1 ) 動葉片損傷以第 4 級葉片較重，切割第 4 級以縱向(徑 向)量出 130mm 處切割，共計 40 片，切割后使第四級葉片長短 保持一致，表面無刺、平整。2) 其它級上的葉片，對損傷

9、較重的葉片采取局部切割，并 在切割后的葉片處打磨修復(fù)，使葉片修復(fù)后圓滑過渡。4.2 靜葉片的處理方案1) 針對每級葉片損傷情況，按號排序，對尺寸和形狀修復(fù) 情況作出記錄，按步實施處理。2 ) 對第 4 級損傷較大的葉片進行切割處理，并在切割后的 葉片處打磨修復(fù)，使葉片修復(fù)后圓滑過渡。以上對動靜葉片的處理，均保證修復(fù)后平衡點均勻，每修一葉 片必須考慮對稱問題，修復(fù)面平整、無刺，并作記錄。4.3 葉片修復(fù)步驟4.3.1 轉(zhuǎn)子部分1) 對轉(zhuǎn)子葉片進行清洗，并對轉(zhuǎn)子上所有葉片進行著色擦傷。2) 第 1、 2 級葉片沒有損壞，不需要進行處理。3) 第 3 級只有部分損壞，只需做圓滑修復(fù)。4 ) 對第 4

10、 級距根部 130mm 以上的葉片進行切除，并進行 精加工打磨光滑。5 ) 對第 515 級有損壞的葉片進行打磨和拋光處理。6 ) 對轉(zhuǎn)子進行額定轉(zhuǎn)速下的動平衡實驗。7 ) 轉(zhuǎn)子跳動檢查和尺寸檢查。8 ) 在所有檢查完成之后進行安裝。432內(nèi)缸部分1) 對內(nèi)缸葉片進行清洗，并對內(nèi)缸上所有葉片進行著色探 傷。2) 把附著在第3級和第4級之間靜葉承缸上的金屬殘留物 清理掉。3) 對內(nèi)缸上所有損壞的葉片進行打磨和拋光處理。4) 把內(nèi)缸上有裂紋的葉片取出送到沈陽進行熔融修復(fù)，處 理后回裝處理。5高爐風(fēng)機機械運轉(zhuǎn)和性能調(diào)試經(jīng)過10天的緊張工作，修復(fù)工程圓滿完成。1#機組啟動，升 速、過臨界、并網(wǎng)帶負荷機

11、組主要參數(shù)，見表1。表I試運行聲蛾(riiiiarj)葉ULJM1liftedXm附I 進口躺 EYgnt002«00gdMl"I 71 t.N25)燉4朋)131.2 16.6：IM :9 SWD.2<J25 179；5<JY：Ww。竝3X40.2t:%T't :l >36051Xj74XdS.4 ;3?.8Y :1 J.7針對試車中風(fēng)機出口振動過大， 無法穩(wěn)定的問題我們做了如下 處理：1) 現(xiàn)場動平衡，消除風(fēng)機振動，風(fēng)機出口振動X、Y,卩mX:33.5 , Y:22.8 ;風(fēng)機進口振動 X、Y, 口m; X:13.79 , Y:8.1 且穩(wěn) 定

12、;2) 高爐風(fēng)機喘振點測量：切除第 4 級動葉片工作部分 2/5,級的壓比要降低 30% ，要校對實際運轉(zhuǎn)時喘振點情況， 以便給設(shè)定 防喘振線和放風(fēng)線提供可靠的依據(jù)。為了減少對軸流鼓風(fēng)機的影 響，我們只測量小靜葉處的幾個喘振點25°、 30°、 40°、 50°，繪出風(fēng)機工作范圍;3) 負荷試驗： 正常高爐生產(chǎn)能力對鼓風(fēng)機要求， 排氣壓力 4 10kPa，風(fēng)量5860m 3/min，功率28000kW 左右。為避免葉片受力 過大，降低風(fēng)險， 公司決定修復(fù)后的高爐鼓風(fēng)機出口風(fēng)壓限定在 0. 385MPa，風(fēng)量5 260Nm 3/min以下，實現(xiàn)了能做為應(yīng)急時向高爐 輸送安全、穩(wěn)定風(fēng)源。6 結(jié)論1 ) 近三年來，國內(nèi)在 AV90-15 這款機型上發(fā)生三起葉片斷 裂事故，其或多或少存在設(shè)計缺陷、熱處理工藝等問題。無論斷葉 片問題的頻繁發(fā)生是否與為增加鼓風(fēng)機出力和提高節(jié)能效率而進 行的改進有必然聯(lián)系 ,但存在一定設(shè)計裝配缺陷是事實。2) 因葉片失效使企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟損失，如果