MAN高炉鼓风机叶片断裂抢救性修复

2019-03-11 19:03:00
MAN 高炉鼓风机叶片断裂抢救性修复 王昭霞 艾中华 / 邯钢集团邯宝钢铁公司能源中心 摘要:针对进口的动静叶片严重损坏被判定报废的高炉鼓风轴流压 缩机组,通过对叶片进行抢救性修复,并通过机械运转和性能试验 进行了校验,有效解决了进口机组修复周期长,影响高炉生产的问 题,摸索了一套叶片修复的新方法。对于重要工程用轴流压缩机报 废叶片进行抢救性修复,有借鉴意义。 关键词:高炉鼓风机;叶片断裂;修复 中图分类号:TH44 文献标识码:B Rescue Repair for the Blade Fracture in MAN Blast Furnace Blower Abstract: Aiming at the imported blast furnace 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 performance t est to calibrate, the problem of long repair cycle for importe d unit and of influencing blast furnace production is effectivel y sovled. A new method of reparing blades is explored. It h as reference significance 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 设备概况 邯钢西区从瑞士曼公司引进了两套 AV90-15 电机驱动的全静 叶可调轴流高炉鼓风机组。电动机为 ABB 制造的无刷励磁同步电 动机,额定功率 44MW,转速 1 500r/min,采用变频式启动。控 制系统硬件采用日本横河产品,由成都西部工程公司组态。该机组 具有节能、 高效及快速启动等特点, 运行中一旦其中一台出现问题, 另一台备用鼓风机在热备状态下,可在 5min 内迅速启动,投入运 行,保证高炉的供风。该站区另配有一台由西安陕鼓动力股份公司 生产的 AV90-15 全静叶可调轴流高炉鼓风机组,目前 3 台鼓风机采 用开二备一供行模式。自 2008 年 4 月投入运行后,近 3 年中,只 是电气励磁控制系统、计量仪表和计算机软硬件出过一些故障,风 机本体没有发现问题。此后对该机组动静叶片进行无损检验,未发 现异常,机械部分运行一直处于良好状态。 2 叶片失效经过 2011 年 4 月的一天,鼓风机突然发生强烈振动,微机画面显 示轴振值达到最高 96.5μm,立即联系高炉做倒机准备,这时,风 机两个支承端轴振值已在慢慢回落,倒机两个半小时后进风侧轴振 基本稳定在 57.7μm,排气端轴振动 81.8μm,据现象分析是由不平 衡引发的振动。盘车冷却后,首先拆解风机侧联轴器护罩,检查平 衡配重却未发现松动和脱开迹象。随即检查风机进出风管道,从出 风管道里面发现了不规则的金属颗粒,初步判定为叶片断裂。 3 设备损坏情况 对 1#高炉鼓风机揭盖检查,发现鼓风机受损严重,见图 1 和 图 2。 3.1 转子 主要损坏的动叶片从第 4 级开始, 并且每一级叶片外形都受到 了不同程度的损坏。第 1、2 级没有严重损坏,第 3 级叶片根部有 破损,有些叶片比其它叶片要高。叶片进口边缘有点粗糙,还有些 污垢, 外形完整, 仅仅进口边缘有较小损坏。 4 级掉了一块叶片, 第 许多叶片的外形严重弯曲和损坏,尤其是朝叶片外形顶部的部分。 第 5~8 级动叶片外形严重损坏。第 9~15 级动叶片上有很深的碰撞 痕迹,主要分布在进出口边缘。吸风侧轴颈上有连续条痕。吸风侧 转子密封区域上密封环轻微磨损,在顶部有一个浅的缺口,上面一 些密封环弯曲。出风端转子密封区域上密封环轻微磨损,在顶部有 一个浅的缺口,上面一些密封环弯曲,轴被加热变色。 3.2 内缸 第 0、1 级静叶片没有大的损坏,第 2 级静叶片底部碰撞损坏。 第 3 级静叶片大的碰撞损坏发生在下部出口边缘, 在第 3 和第 4 级 之间的静叶承缸表面有磨损痕迹,然而关于承缸分离面的一组大概 测量数值表明:静叶承缸上部和下部没有在叶片失效的事故中因加 热而变形。第 4、5、6 级静叶片主要的碰撞损坏发生在叶片底部的 进、出口边缘。第 7~10 级静叶片主要的碰撞损坏在叶片底部的出 口边缘。 11~15 级静叶片严重的碰撞损坏, 第 尤其在出口边缘更是 明显。 对风机动静叶片进行着色探伤处理,动叶片没有发现裂纹,静 叶片总共发现 11 处裂纹均发生在根部。 4 叶片修复方案制定及实施 损坏的叶片经 MAN 公司现场鉴定,无法再使用,动静叶片需 要全部更换,且新叶片生产周期最快也要 60 周完成,这就使高炉 在没有备用鼓风机的状态下运行,一旦在线运行的鼓风机发生故障 将影响高炉的运行,造成重大的经济损失。为了在最短时间内恢复 风机运行,公司决定对断裂损毁叶片进行抢救性修复。 4.1 动叶片修复方案 1) 动叶片损伤以第 4 级叶片较重,切割第 4 级以纵向(径 向)量出 130mm 处切割,共计 40 片,切割后使第四级叶片长短 保持一致,表面无刺、平整。 2) 其它级上的叶片,对损伤较重的叶片采取局部切割,并 在切割后的叶片处打磨修复,使叶片修复后圆滑过渡。 4.2 静叶片的处理方案 1) 针对每级叶片损伤情况,按号排序,对尺寸和形状修复 情况作出记录,按步实施处理。 2) 对第 4 级损伤较大的叶片进行切割处理,并在切割后的 叶片处打磨修复,使叶片修复后圆滑过渡。 以上对动静叶片的处理,均保证修复后平衡点均匀,每修一叶 片必须考虑对称问题,修复面平整、无刺,并作记录。 4.3 4.3.1 叶片修复步骤 转子部分 1) 对转子叶片进行清洗,并对转子上所有叶片进行着色擦 伤。 2) 第 1、2 级叶片没有损坏,不需要进行处理。 3) 第 3 级只有部分损坏,只需做圆滑修复。 4) 对第 4 级距根部 130mm 以上的叶片进行切除,并进行 精加工打磨光滑。 5) 对第 5~15 级有损坏的叶片进行打磨和抛光处理。 6) 对转子进行额定转速下的动平衡实验。 7) 转子跳动检查和尺寸检查。 8) 在所有检查完成之后进行安装。 4.3.2 内缸部分 1) 对内缸叶片进行清洗,并对内缸上所有叶片进行着色探 伤。 2) 把附着在第 3 级和第 4 级之间静叶承缸上的金属残留物 清理掉。 3) 对内缸上所有损坏的叶片进行打磨和抛光处理。 4) 把内缸上有裂纹的叶片取出送到沈阳进行熔融修复,处 理后回装处理。 5 高炉风机机械运转和性能调试 经过 10 天的紧张工作,修复工程圆满完成。1#机组启动,升 速、过临界、并网带负荷机组主要参数,见表 1。 针对试车中风机出口振动过大,无法稳定的问题我们做了如下 处理: 1) 现场动平衡,消除风机振动,风机出口振动 X、Y,μm X:33.5,Y:22.8;风机进口振动 X、Y,μm; X:13.79,Y:8.1 且稳 定; 2) 高炉风机喘振点测量:切除第 4 级动叶片工作部分 2/5, 级的压比要降低 30%, 要校对实际运转时喘振点情况, 以便给设定 防喘振线和放风线提供可靠的依据。为了减少对轴流鼓风机的影 响,我们只测量小静叶处的几个喘振点 25° 、30° 、40° 、50° ,绘出 风机工作范围; 3) 负荷试验:正常高炉生产能力对鼓风机要求,排气压力 4 10kPa,风量 5860m3/min,功率 28000kW 左右。为避免叶片受力 过大,降低风险,公司决定修复后的高炉鼓风机出口风压限定在 0. 385MPa,风量 5 260Nm3/min 以下,实现了能做为应急时向高炉 输送安全、稳定风源。 6 结论 1) 近三年来,国内在 AV90-15 这款机型上发生三起叶片断 裂事故,其或多或少存在设计缺陷、热处理工艺等问题。无论断叶 片问题的频繁发生是否与为增加鼓风机出力和提高节能效率而进 行的改进有必然联系,但存在一定设计装配缺陷是事实。 2) 因叶片失效使企业蒙受巨大经济损失,如果应用现有技 术进行失效预防,至少一半损失是可以避免的。因此,找出事故的 原因和机理是非常必要的。 3) 此次风机叶片抢救性修复,实际工期 10 天,刷新了我国 进口大型静叶可调轴流机组叶片修复纪录,安全、质量控制优良, 为高炉安全生产奠定了基础。 每一位组织者,都付出了艰辛努力, 在风机技术性修复同时,对设备进行了系列检查、试验、维修和改 造,从而消除安全隐患,为机组安全稳定运行提供了重要保证。
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