全靜葉可調(diào)軸流壓縮機(jī)加級(jí)改造的應(yīng)用

全靜葉可調(diào)軸流壓縮機(jī)加級(jí)改造的應(yīng)用

Summary：目前國(guó)內(nèi)大中型高爐均使用高效率的軸流壓縮機(jī)給高爐供風(fēng)，隨著高爐生產(chǎn)的優(yōu)化，爐頂高壓操作已成為大型高爐的必由之路，高壓操作對(duì)提高冶煉強(qiáng)度，保障爐況順行，增加高爐產(chǎn)量，提高生鐵質(zhì)量等都有重要的影響。本文主要針對(duì)鋼鐵企業(yè)在線的送風(fēng)流量不足、送風(fēng)壓力較低的靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)進(jìn)行分析，通過(guò)增加動(dòng)葉級(jí)數(shù)，以滿足高爐大風(fēng)量、高風(fēng)壓的工藝要求。Keys：高壓操作；強(qiáng)化冶煉；軸流壓縮機(jī)；加級(jí)1引言為實(shí)現(xiàn)企業(yè)的提質(zhì)增產(chǎn)、降本增效目標(biāo)，可在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸端尺寸足夠的情況下，通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)增加一級(jí)動(dòng)葉片，提高高爐送風(fēng)壓力，爐頂頂壓也將隨之提高，以適應(yīng)高爐的冶煉強(qiáng)度。2軸流式壓縮機(jī)簡(jiǎn)介軸流式壓縮機(jī)是屬于一種大型的空氣壓縮機(jī)，它是由3大部分組成，一是以轉(zhuǎn)軸為主體的可以旋轉(zhuǎn)的部分簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)子，二是以機(jī)殼和裝在機(jī)殼上的靜止部件為主體的簡(jiǎn)稱定子（靜子），三是殼體、密封體、軸承箱、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸器、底座和控制保護(hù)等組成。軸流壓縮機(jī)主要是由機(jī)殼、葉片承缸、調(diào)節(jié)缸、轉(zhuǎn)子、進(jìn)口圈擴(kuò)壓器、軸承箱、油封、密封、軸承、平衡管道、伺服馬達(dá)、底座等組成。軸流式壓縮機(jī)的靜葉可調(diào)機(jī)構(gòu)和帶動(dòng)該機(jī)構(gòu)的中間氣缸、機(jī)殼是同一種型號(hào)不同級(jí)數(shù)的機(jī)殼，進(jìn)排氣缸是一樣的。當(dāng)級(jí)數(shù)不同時(shí)，除軸向長(zhǎng)度不同外，其它所有結(jié)構(gòu)都一樣。主軸都是鎳鉻合金鋼，葉片材料為鉻不銹鋼，靜葉內(nèi)缸結(jié)構(gòu)尺寸、軸封、密封、聯(lián)軸器級(jí)軸流式壓縮機(jī)的附屬設(shè)備、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)都是非常智能型的。壓縮機(jī)底座由鋼板焊接而成，壓縮機(jī)本體重量通過(guò)下殼體的支腿支撐在底座的4個(gè)支柱上，下機(jī)殼與底座上的支座間有定位及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，整個(gè)軸流式壓縮機(jī)的重量支撐在4個(gè)支柱上，其低壓側(cè)的2個(gè)支柱與機(jī)殼支腿的上下面做成球面的，支柱與支腿之間的間隙允許機(jī)器低壓側(cè)在各個(gè)方向上擺動(dòng)以適應(yīng)受熱膨脹。定子的死點(diǎn)在高壓側(cè)，所以高壓側(cè)的支柱不允許機(jī)器的高壓側(cè)軸向移動(dòng)，只允許在垂直于軸的橫向移動(dòng)。為了保持軸孔的水平高度不變，高壓側(cè)的2個(gè)支柱為特殊材料做成，不會(huì)因受熱而伸長(zhǎng)。當(dāng)我們啟動(dòng)軸流式壓縮機(jī)后，空氣從壓縮機(jī)過(guò)濾器中進(jìn)入，同時(shí)產(chǎn)生的噪聲會(huì)沿著進(jìn)氣口傳出，然后經(jīng)過(guò)整流柵使吸入的氣流穩(wěn)定，有利于隔離壓縮機(jī)對(duì)吸氣管道的機(jī)械震動(dòng)、降低噪音，同時(shí)補(bǔ)償壓縮機(jī)的熱膨脹位移，也利于壓縮機(jī)檢修時(shí)設(shè)備對(duì)中調(diào)整，在壓縮機(jī)與吸入氣管道的連接處配置了柔性補(bǔ)償器。采用柔性合成膠材料，其耐溫以產(chǎn)生逆流時(shí)的風(fēng)溫，經(jīng)過(guò)進(jìn)氣節(jié)流閥來(lái)控制壓縮機(jī)啟動(dòng)帶來(lái)的阻力，當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，壓力值上升到指定時(shí)，進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開(kāi)始關(guān)閉，放空閥動(dòng)作卸掉內(nèi)部多余的氣壓。3軸流壓縮機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)一是軸流壓縮機(jī)氣體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，采用最先進(jìn)的三元流理論和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；采用效率高、壓頭大的新型葉柵，成功進(jìn)行了各種反動(dòng)度葉型組合設(shè)計(jì)。在同樣參數(shù)的條件下，新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品比國(guó)外原進(jìn)口產(chǎn)品級(jí)數(shù)少1～2級(jí)，效率平均提高5％以上，與一般離心壓縮機(jī)比效率高出10%。二是采用先進(jìn)的程序進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，并將產(chǎn)品安放基礎(chǔ)和軸承轉(zhuǎn)子作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行各種計(jì)算與分析，提高了產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、安全性和可靠性。三是采用全靜葉可調(diào)機(jī)構(gòu)，將原靜葉調(diào)節(jié)角度從37°～79°拓展到22°～79°，擴(kuò)大了工況調(diào)節(jié)范圍；同時(shí)進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)了全靜葉可調(diào)加變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)新技術(shù)，工況范圍又拓寬了15%以上，有效地避免了運(yùn)行時(shí)放風(fēng)操作和造成的能源損失。四是整體結(jié)構(gòu)采用便于用戶安裝調(diào)試的公共底座；定子組件采用三層缸結(jié)構(gòu)，改善了產(chǎn)品內(nèi)部零部件的熱應(yīng)力分布，提高了產(chǎn)品的抗振性，降低了機(jī)組的噪音，噪音比國(guó)外同類產(chǎn)品低5～10分貝。五是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)支撐部件大量運(yùn)用DU型合金和石墨軸承，這種材料具有良好的無(wú)油自潤(rùn)滑特點(diǎn)。4軸流壓縮機(jī)運(yùn)行概況在集團(tuán)公司降本增效的大方向下，為了降低煉鐵工序原料消耗，提高鐵水產(chǎn)量，高爐工藝不斷要求提高爐頂壓力，導(dǎo)致壓縮機(jī)在勉強(qiáng)滿足高爐冶煉條件的情況下，實(shí)際工作點(diǎn)在設(shè)計(jì)性能曲線的高耗能區(qū)間運(yùn)行，壓縮機(jī)機(jī)組多項(xiàng)參數(shù)超過(guò)設(shè)計(jì)額定值，長(zhǎng)時(shí)間超額運(yùn)行將會(huì)降低機(jī)組的使用壽命。5軸流壓縮機(jī)基本原理全靜葉可調(diào)軸流壓縮機(jī)主要構(gòu)造由轉(zhuǎn)子、靜葉承缸及調(diào)節(jié)缸等結(jié)構(gòu)組成，轉(zhuǎn)子上的動(dòng)葉片通過(guò)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，使動(dòng)葉片對(duì)空氣作功，當(dāng)空氣流出動(dòng)葉片時(shí)，速度，壓力都提高，流出動(dòng)葉片的空氣通過(guò)靜葉片的作用一方面將空氣動(dòng)能盡可能轉(zhuǎn)換成壓力的提高，另一方面使氣流按一定的方向和速度進(jìn)入下一級(jí)繼續(xù)進(jìn)行壓縮，壓縮過(guò)程中，調(diào)節(jié)缸通過(guò)液壓伺服馬達(dá)調(diào)節(jié)軸流壓縮機(jī)的各級(jí)靜葉片角度，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)壓及風(fēng)量的變化需求。這樣，氣體經(jīng)多級(jí)壓縮后，壓力逐漸提高，直至滿足工況需要。6軸流壓縮機(jī)加級(jí)必要性6.1軸流壓縮機(jī)加級(jí)后將提高高爐送風(fēng)壓力，保護(hù)壓縮機(jī)機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，只需要在原壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改造加級(jí)，即可在機(jī)組正常運(yùn)行情況下滿足煉鐵工序生產(chǎn)需求。6.2通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行動(dòng)葉加級(jí)改造，從而使機(jī)組實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)位于高效區(qū)，既能滿足機(jī)組在不同負(fù)荷下對(duì)流量及壓力的要求,同時(shí)又提高了壓縮機(jī)的運(yùn)行效率，降低了用戶電耗，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降本的目的。7軸流壓縮機(jī)加級(jí)方法7.1考慮到高爐風(fēng)機(jī)作為煉鐵工序的關(guān)鍵設(shè)備，停機(jī)檢修時(shí)間比較短，而葉片也需要一定的加工周期，所以提前加工制作好所需動(dòng)葉片可減少企業(yè)停機(jī)改造時(shí)間。7.2具體實(shí)施步驟：①風(fēng)機(jī)上機(jī)殼開(kāi)蓋，吊出主軸轉(zhuǎn)子和靜葉承缸。②拆除轉(zhuǎn)子上一級(jí)動(dòng)葉片、隔葉塊及鎖緊組，以防止加工新葉片榫槽時(shí)鐵削打傷上一級(jí)葉片。③加工轉(zhuǎn)子動(dòng)葉片后主軸上預(yù)留級(jí)葉片安裝榫槽。④裝配動(dòng)葉片、隔葉塊及鎖緊組。⑤調(diào)整葉頂間隙。⑥轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)。⑦風(fēng)機(jī)喘振試驗(yàn)，重新標(biāo)定防喘振曲線。8軸流壓縮機(jī)加級(jí)后性能提升8.1主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比工況點(diǎn)加級(jí)前加級(jí)后進(jìn)氣壓力（bar）排氣壓力（bar）軸功率（kW）排氣溫度（℃）進(jìn)氣壓力（bar）排氣壓力（bar）軸功率（kW）排氣溫度（℃）A0.92525.45298102650.9252630393277B0.92523.2211812150.92523.522628227C0.9453.2110351500.9453.511905162D0.9455172301920.9455.618701208E0.93685.16292682230.93685.8229752418.2軸流壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)方式確定為電拖，選定32000kW的電動(dòng)機(jī)，改造后在理想工況下，壓縮機(jī)最大軸功率可達(dá)30393kW，小于電動(dòng)機(jī)功率，滿足正常驅(qū)動(dòng)條件。經(jīng)過(guò)加級(jí)改造后，在同等工況下，送風(fēng)流量及送風(fēng)壓力較改造前明顯增加，滿足現(xiàn)代化高爐高頂壓、高強(qiáng)度的冶煉環(huán)境。8.3軸流壓縮機(jī)加級(jí)改造后，在同等工況條件下，排氣溫度也隨之增加了十幾攝氏度，排氣溫度的升高也緩解了熱風(fēng)爐提高風(fēng)溫的工作壓力，優(yōu)化了高爐送風(fēng)工藝操作。9軸流壓縮機(jī)加級(jí)產(chǎn)生的效益9.1經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)同比分析鐵水年產(chǎn)量、能源介質(zhì)消耗，軸流壓縮機(jī)加級(jí)改造后經(jīng)濟(jì)效益顯著，在提高鐵水產(chǎn)量的同時(shí)，總用電量、噸鐵電耗均實(shí)現(xiàn)歷史最低，日均電耗降低約30000度，不足半年即可收回加級(jí)改造投資成本，為企業(yè)的降本增效作出突出貢獻(xiàn)。9.2社會(huì)效益。改造后在電耗、煤氣消耗上都有不同程度的降低，減少了能源浪費(fèi)，積極踐行國(guó)家節(jié)能減排工作。10結(jié)束語(yǔ)綜上所述，通過(guò)對(duì)軸流壓縮機(jī)在原有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行加級(jí)，不僅改造費(fèi)用低，而且加級(jí)改造周期短，在備件提前加工好的前提下，在煉鐵系統(tǒng)大修期間即可實(shí)施完成。實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)的功率再提升，效率利用最大化，充分釋