MAN高炉鼓风机叶片断裂抢救性修复.doc

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：BRescue Repair for the Blade Fracture in MAN Blast Furnace BlowerAbstract: Aiming at the imported blast furnace blower axial-flow compressor units with dynamic & static blades damaged severely and convicted of scrap, based on rescure repair for blades and through mechanical operation and performance test to calibrate, the problem of long repair cycle for imported unit and of influencing blast furnace production is effectively sovled. A new method of reparing blades is explored. It has reference significance for the scrapped blades of axial-flow compressor used in important project to carry out rescue repair. Key words: blast furnace blower; blade fracture; repair1 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1500r/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96.5m，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57.7m,排气端轴振动81.8m，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。第4级掉了一块叶片，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58级动叶片外形严重损坏。第915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710级静叶片主要的碰撞损坏在叶片底部的出口边缘。第1115级静叶片严重的碰撞损坏，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 叶片修复步骤4.3.1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515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，m X:33.5，Y:22.8；风机进口振动X、Y，m； 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410kPa，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0.385Pa，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，