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循环风机叶轮及壳体防磨方案
来源: | 作者:westtop | 发布时间: 2021-06-07 | 1647 次浏览 | 分享到:
风机的高速旋转引起含有污泥颗粒粉尘的二相粒子气流与其发生相对运动,其中硬质二相粒子对风机叶轮片碰撞和相对运动导致冲蚀磨损。此时,如不及时进行检修,很容易导致轴瓦烧坏,甚至整个风机的损坏。甚至引发叶片断裂及飞车等重大事故。

项目概况

        风机的高速旋转引起含有污泥颗粒粉尘的二相粒子气流与其发生相对运动,其中硬质二相粒子对风机叶轮片碰撞和相对运动导致冲蚀磨损。此时,如不及时进行检修,很容易导致轴瓦烧坏,甚至整个风机的损坏。甚至引发叶片断裂及飞车等重大事故。
        受某钢厂焦化厂委托,我公司为其循环风机叶轮进行防磨改造。为了保证运行状况的一致性,根据委托方要求,本设计是依据现场收集数据和用户要求作适当补充。
        在整个风机的性能和基本结构方面,本设计方案力求保持与某钢厂焦化厂目前使用的循环风机相一致。


风机磨损原因分析

        根据分析,我们认为造成贵厂风机叶轮磨损的主要因素有以下几条:
        1.灰粒粒径大小、灰粒的硬度
        某钢厂焦化厂通过风机的物料主要是焦炉烟气颗粒,硬度较高。因为工艺决定,无法通过更改灰粒粒径大小和硬度来改善磨损,只能从其它方面解决。
        2.灰粒冲刷叶片的速度和角度
        风机叶片在高速旋转中受粉尘两相流动,其受冲击磨损程度与叶片各部位所受的流体质点离心力大小有关,此离心力在叶片进气边背弧随半径的增加而增大。
        风机叶轮的形式和结构决定了灰粒冲刷叶片的角度,其转速决定了冲刷的速度,因为现阶段无法对风机叶轮进行重新设计,所以防磨改造只能从其它方面着手。
        3.含尘的浓度
        某钢厂焦化厂风机循环风携带浓度很高的粉尘。当风机转速额定时,离心力的大小与烟气中粉尘密度、质点与轴心半径成正比。即烟气中粉尘浓度越大,叶片磨损越严重;粉尘在离心力的作用下随气流产生偏转,则气流偏转产生应力集中,应力集中处受到物料冲击次数越多,则磨损越严重。
        4.叶片的耐磨性能
        通常所采用的叶轮在易磨损区域进行耐磨焊条堆焊处理,叶片表面堆焊对工件的热输入量高,劳动强度大,效率低,而且易引起风机叶轮的变形,在金属机体上会产生大量的微裂纹,对叶轮的安全运行带来严重的事故隐患。比较重要的是与硬质颗粒硬度相比,耐磨焊条的硬度偏低,不足以达到抗磨的目的。

解决方案

        我们不提倡采用粘贴陶瓷片的方式,根据我们的经验,这种方式处理的陶瓷片很容易脱落,从而引起风机的不平衡,造成运行中的剧烈震动。
        我们主张重新加工一台新叶轮,在新叶轮上安装燕尾装卡式耐磨陶瓷,耐磨陶瓷在粘胶和燕尾机械的双重固定下,可保障陶瓷在高速运转下不脱落。
        新叶轮可以由贵方制作后运至我公司进行防磨处理,也可将图纸发给我们整体制作,陶瓷安装好后,再进行动平衡试验。

        (一)具体措施

        1.对整体叶片迎风面及背部嵌贴燕尾瓷块;

 

        2.在后盘与叶片正面及背面接合焊缝处沿叶片型线嵌贴L型瓷块;

 

        3.叶片进风口轮毂采用U型陶瓷;

        4.以上陶瓷采用增韧配方;燕尾陶瓷全部采用4mm厚,均带燕尾槽,并用钢条加强固定;其中有效防磨面厚度为2.5mm(实践证明在延长寿命20倍左右这个厚度是合适的);
        5.叶轮盘面采用1.5mm超薄陶瓷;
        6.燕尾条采用特制钢材,在不降低强度的基础上,尽可能减轻重量;
        7.燕尾条内部焊孔增大,增大可焊接面积,让燕尾条焊接更牢固; 
        8.风机壳体及进风口内衬WT-W型陶瓷(现场安装);



        (二)陶瓷性能指标

项   目

指   标

氧化铝含量

70%

氧化锆含量

25%

密度

4.2g/cm3

维氏硬度(HV0.5)

1960

抗压强度

3600 MPa

断裂韧性KΙC

7.5MPa·m1/2

抗弯强度

800MPa


        西拓ZTA陶瓷具有高素坯密度、密度分布均匀、晶体结构致密、力学性能和耐磨性能优良等特点。

        (三)加工周期

        从签订合同收到叶轮起2个月内完成。

关于防磨方案的解释

        1、关于叶片背面的防护
        根据我们的经验,叶片与盘面焊缝位置是磨损很严重的,虽然背面没有正面磨损严重,但此部位一旦磨损,就会对整个叶轮形成安全隐患,有可能会造成飞车事故,因此建议叶片背部与盘面接缝处也安装耐磨陶瓷保护。
        2、关于叶轮盘面的防护
        根据我们在其他用户搜集的情况,发现耐磨陶瓷风机叶轮在提高寿命达到5倍以上的时候,虽然安装陶瓷部位基本没有磨损,还可继续使用,但以前磨损轻微的地方如叶轮盘面因为风机叶轮整体使用寿命的延长而磨损严重,造成局部穿孔,被迫停机焊补。因此,我们建议对叶轮盘面也进行防磨处理。

使用性能

        根据现场了解的情况,结合我们进行同类风机的防磨经验,寿命比非耐磨风机叶轮延长数倍。