全靜葉可調(diào)軸流壓縮機加級改造的應(yīng)用

全靜葉可調(diào)軸流壓縮機加級改造的應(yīng)用

Summary：目前國內(nèi)大中型高爐均使用高效率的軸流壓縮機給高爐供風(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，高壓操作對提高冶煉強度，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)式軸流壓縮機進行分析，通過增加動葉級數(shù)，以滿足高爐大風(fēng)量、高風(fēng)壓的工藝要求。Keys：高壓操作；強化冶煉；軸流壓縮機；加級1引言為實現(xiàn)企業(yè)的提質(zhì)增產(chǎn)、降本增效目標(biāo)，可在風(fēng)機轉(zhuǎn)子軸端尺寸足夠的情況下，通過改造實現(xiàn)增加一級動葉片，提高高爐送風(fēng)壓力，爐頂頂壓也將隨之提高，以適應(yīng)高爐的冶煉強度。2軸流式壓縮機簡介軸流式壓縮機是屬于一種大型的空氣壓縮機，它是由3大部分組成，一是以轉(zhuǎn)軸為主體的可以旋轉(zhuǎn)的部分簡稱轉(zhuǎn)子，二是以機殼和裝在機殼上的靜止部件為主體的簡稱定子（靜子），三是殼體、密封體、軸承箱、調(diào)節(jié)機構(gòu)、聯(lián)軸器、底座和控制保護等組成。軸流壓縮機主要是由機殼、葉片承缸、調(diào)節(jié)缸、轉(zhuǎn)子、進口圈擴壓器、軸承箱、油封、密封、軸承、平衡管道、伺服馬達、底座等組成。軸流式壓縮機的靜葉可調(diào)機構(gòu)和帶動該機構(gòu)的中間氣缸、機殼是同一種型號不同級數(shù)的機殼，進排氣缸是一樣的。當(dāng)級數(shù)不同時，除軸向長度不同外，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)軸器級軸流式壓縮機的附屬設(shè)備、潤滑油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護系統(tǒng)都是非常智能型的。壓縮機底座由鋼板焊接而成，壓縮機本體重量通過下殼體的支腿支撐在底座的4個支柱上，下機殼與底座上的支座間有定位及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，整個軸流式壓縮機的重量支撐在4個支柱上，其低壓側(cè)的2個支柱與機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器低壓側(cè)在各個方向上擺動以適應(yīng)受熱膨脹。定子的死點在高壓側(cè)，所以高壓側(cè)的支柱不允許機器的高壓側(cè)軸向移動，只允許在垂直于軸的橫向移動。為了保持軸孔的水平高度不變，高壓側(cè)的2個支柱為特殊材料做成，不會因受熱而伸長。當(dāng)我們啟動軸流式壓縮機后，空氣從壓縮機過濾器中進入，同時產(chǎn)生的噪聲會沿著進氣口傳出，然后經(jīng)過整流柵使吸入的氣流穩(wěn)定，有利于隔離壓縮機對吸氣管道的機械震動、降低噪音，同時補償壓縮機的熱膨脹位移，也利于壓縮機檢修時設(shè)備對中調(diào)整，在壓縮機與吸入氣管道的連接處配置了柔性補償器。采用柔性合成膠材料，其耐溫以產(chǎn)生逆流時的風(fēng)溫，經(jīng)過進氣節(jié)流閥來控制壓縮機啟動帶來的阻力，當(dāng)壓縮機運行穩(wěn)定后，壓力值上升到指定時，進氣調(diào)節(jié)閥開始關(guān)閉，放空閥動作卸掉內(nèi)部多余的氣壓。3軸流壓縮機技術(shù)的特點一是軸流壓縮機氣體動力學(xué)設(shè)計，采用最先進的三元流理論和優(yōu)化設(shè)計方法；采用效率高、壓頭大的新型葉柵，成功進行了各種反動度葉型組合設(shè)計。在同樣參數(shù)的條件下，新設(shè)計的產(chǎn)品比國外原進口產(chǎn)品級數(shù)少1～2級，效率平均提高5％以上，與一般離心壓縮機比效率高出10%。二是采用先進的程序進行轉(zhuǎn)子動力學(xué)設(shè)計，并將產(chǎn)品安放基礎(chǔ)和軸承轉(zhuǎn)子作為一個系統(tǒng)進行各種計算與分析，提高了產(chǎn)品運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、安全性和可靠性。三是采用全靜葉可調(diào)機構(gòu)，將原靜葉調(diào)節(jié)角度從37°～79°拓展到22°～79°，擴大了工況調(diào)節(jié)范圍；同時進一步研究開發(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，有效地避免了運行時放風(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，降低了機組的噪音，噪音比國外同類產(chǎn)品低5～10分貝。五是調(diào)節(jié)機構(gòu)和滑動支撐部件大量運用DU型合金和石墨軸承，這種材料具有良好的無油自潤滑特點。4軸流壓縮機運行概況在集團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)致壓縮機在勉強滿足高爐冶煉條件的情況下，實際工作點在設(shè)計性能曲線的高耗能區(qū)間運行，壓縮機機組多項參數(shù)超過設(shè)計額定值，長時間超額運行將會降低機組的使用壽命。5軸流壓縮機基本原理全靜葉可調(diào)軸流壓縮機主要構(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)子上的動葉片通過轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，使動葉片對空氣作功，當(dāng)空氣流出動葉片時，速度，壓力都提高，流出動葉片的空氣通過靜葉片的作用一方面將空氣動能盡可能轉(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入下一級繼續(xù)進行壓縮，壓縮過程中，調(diào)節(jié)缸通過液壓伺服馬達調(diào)節(jié)軸流壓縮機的各級靜葉片角度，以實現(xiàn)風(fēng)壓及風(fēng)量的變化需求。這樣，氣體經(jīng)多級壓縮后，壓力逐漸提高，直至滿足工況需要。6軸流壓縮機加級必要性6.1軸流壓縮機加級后將提高高爐送風(fēng)壓力，保護壓縮機機組長期安全穩(wěn)定運行，只需要在原壓縮機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上進行改造加級，即可在機組正常運行情況下滿足煉鐵工序生產(chǎn)需求。6.2通過對壓縮機進行動葉加級改造，從而使機組實際運行點位于高效區(qū)，既能滿足機組在不同負荷下對流量及壓力的要求,同時又提高了壓縮機的運行效率，降低了用戶電耗，實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降本的目的。7軸流壓縮機加級方法7.1考慮到高爐風(fēng)機作為煉鐵工序的關(guān)鍵設(shè)備，停機檢修時間比較短，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葉片可減少企業(yè)停機改造時間。7.2具體實施步驟：①風(fēng)機上機殼開蓋，吊出主軸轉(zhuǎn)子和靜葉承缸。②拆除轉(zhuǎn)子上一級動葉片、隔葉塊及鎖緊組，以防止加工新葉片榫槽時鐵削打傷上一級葉片。③加工轉(zhuǎn)子動葉片后主軸上預(yù)留級葉片安裝榫槽。④裝配動葉片、隔葉塊及鎖緊組。⑤調(diào)整葉頂間隙。⑥轉(zhuǎn)子高速動平衡試驗。⑦風(fēng)機喘振試驗，重新標(biāo)定防喘振曲線。8軸流壓縮機加級后性能提升8.1主要技術(shù)參數(shù)對比工況點加級前加級后進氣壓力（bar）排氣壓力（bar）軸功率（kW）排氣溫度（℃）進氣壓力（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軸流壓縮機驅(qū)動方式確定為電拖，選定32000kW的電動機，改造后在理想工況下，壓縮機最大軸功率可達30393kW，小于電動機功率，滿足正常驅(qū)動條件。經(jīng)過加級改造后，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、高強度的冶煉環(huán)境。8.3軸流壓縮機加級改造后，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軸流壓縮機加級產(chǎn)生的效益9.1經(jīng)濟效益。通過同比分析鐵水年產(chǎn)量、能源介質(zhì)消耗，軸流壓縮機加級改造后經(jīng)濟效益顯著，在提高鐵水產(chǎn)量的同時，總用電量、噸鐵電耗均實現(xiàn)歷史最低，日均電耗降低約30000度，不足半年即可收回加級改造投資成本，為企業(yè)的降本增效作出突出貢獻。9.2社會效益。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，積極踐行國家節(jié)能減排工作。10結(jié)束語綜上所述，通過對軸流壓縮機在原有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行加級，不僅改造費用低，而且加級改造周期短，在備件提前加工好的前提下，在煉鐵系統(tǒng)大修期間即可實施完成。實現(xiàn)了風(fēng)機的功率再提升，效率利用最大化，充分釋