降低鼓风机油泵故障率的研究

孟 玮，熊训强，邓植丹，易正明

（1.水城钢铁（集团）有限公司能源公司，贵州六盘水 553000；2.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用教育部重点实验室，湖北武汉 430081）

1 问题的提出

高炉鼓风是钢铁企业生产中的重要环节，是高炉生产的重要组成部分。鼓风机运行中突然发生停机事故，就会造成高炉断风，形成罐渣事故，使抠渣强度大，铁水损失严重。而风口损坏后必须更换，更换后高炉恢复生产所需时间长，将对企业造成较大的经济损失。水钢能源公司汽轮鼓风机为轴流式静叶可调风机，额定出口风量为4250 m3/min，肩负着为高炉送风的任务。自2005年投产以来，汽轮鼓风机的主油泵联轴器已发生断裂10余次，严重影响了汽轮鼓风机的安全、稳定运行，对经营生产造成极大的损失。因此，对汽轮鼓风机主油泵故障的原因进行系统分析研究，降低汽轮鼓风机油泵故障率，确保高炉的安全、稳定运行是十分必要的。

2 汽轮鼓风机故障原因分析

2.1 汽轮鼓风机简介

鼓风机由杭汽NK50/71中温、中压、反动凝汽式汽轮机驱动，转速4560 r/min，汽轮机经过轴头膜片联轴器连接主油泵主动齿轮，主动齿轮啮合从动齿轮带动离心主油泵工作，正常运行时由主油泵向汽轮鼓风机供调节油及润滑油，润滑油压0.25 MPa，调节油压0.9 MPa，启、停机时则由交流辅助油泵供油。该汽轮鼓风机结构如图1所示。

图1 汽轮鼓风机结构示意图

2.2 汽轮鼓风机故障现象及原因分析

AV71-18汽轮鼓风机于2005年建成投产，投产以来主油泵联轴器已发生断裂10余次。因主油泵联轴器断裂自动停机造成高炉罐渣5次，非计划休风5次，从主油泵联轴器的更换时间显示，主油泵联轴器使用周期不断缩短，且已达到不可控的程度，最短的寿命周期仅有5天。针对汽轮鼓风机的故障现象进行分析后认为，造成故障的原因主要有以下几方面：

（1）NK50/71汽轮机为国外引进技术，原设计中无轴头主油泵，采用电动油泵供润滑油及调节油，但因国内部分地区电网不稳定，制造厂家根据实际运行要求对汽轮机增加了轴头主油泵。由于设计上的不成熟，使得轴头主油泵无法稳定运行，导致了故障的发生。

（2）联轴器中，2颗坚固连接螺栓的设计不合理。汽轮机轴（转子）带动轴头油泵高速旋转时产生的离心力、扭力随转速变化而变化，使得联轴器膜片、螺栓极易疲劳断裂。

（3）汽轮机转子（轴）轴向位移值大小、方向随鼓风机负荷（风量）的变化而变化，而轴头主油泵在转速不变时轴向位移不变，使得主油泵与汽轮机转子（轴）之间产生大小、方向变化的拉力或挤压力，造成连接螺栓变形断裂。

（4）根据汽轮鼓风机运行振动值情况对轴系同心度不定期进行复核、调整时，造成了汽轮机轴与主油泵轴不同心，引起轴头主油泵振动，进而使得联轴器疲劳断裂。

3 鼓风机改造

3.1 改造分析

针对上述故障问题，经研究处理，将联轴器坚固螺栓由2颗改为了新设计的3颗，但还是未能解决联轴器的短寿命问题。根据了解国内莱钢等使用同机型的多家单位皆对供油系统进行了取消轴头主油泵，增加电动油泵的改造，我厂现运行的A63-16汽轮鼓风机和AV90-16电动鼓风机润滑、调节油也是由电动油泵供给，长期运行稳定，并且随着科学技术的发展，现电力系统设备运行稳定，因电系统波动而造成的停电故障减少。

根据上述分析，由于汽轮机轴头主油泵本身的设计存在一定缺陷，拟取消主油泵，改采用两台电动油泵供油，一用一备。

3.2 改造方案

新安装两台电动辅助油泵，型号为SNH1700ER42V12.1W1三螺杆泵，泵流量1435.1 L/min，泵出口压力1.5 MPa，电机功率55 kW，两台电动油泵电源分别接供电系统Ⅰ、Ⅱ段，一台运行，一台备用。由电动油泵供润滑油、调节油，取消轴头主油泵及联轴器，在汽轮机轴头主油泵进、出口油管堵板，供油箱注油器进口油管道堵板，使轴头主油泵、注油器与系统隔离。改造后鼓风机油系统如图2。

图2 油系统改造后示意图

同时根据鼓风机机组自动停机时发出的停机指令，对控制系统程序进行修改。调节油压低于0.8 MPa或运行的电动油泵停泵时，备用电动油泵立即启动。润滑油压低于0.15 MPa，汽轮机实际转速低于3000 r/min或运行的电动油泵停泵时，备用电动油泵立即启动。

3.3 改造效果分析

根据检修运行情况，启动汽轮鼓风机，主油泵退出运行，在线调试电动油泵运行效果。运行效果如表1所示。由表1调试结果可见，改造之后各种运行情况下皆能满足汽轮机、鼓风机供油要求。调试过程中，润滑油压由改造前的0.24 MPa上升至0.264 MPa，调节油压由改造前的0.9 MPa上升至1.037 MPa，各系统油压稳定无波动。

表1 运行效果表

4 结语

针对鼓风机主油泵频繁发生故障，优化现有油泵运行方式，确保鼓风机的安全稳定运行和高炉生产稳顺，在现有工艺、设备不变的情况下，如何确保新增电动油泵满足鼓风机油压需求、运行方式可靠，是本次项目研究的技术难点。通过对鼓风机油泵故障率的研究，取消厂家原设计的主油泵，优化油泵的运行方式，降低了油泵的故障率，提高了鼓风机运行效率，减少了因鼓风机停机对高炉的影响，确保了整个生产的运行安全、高效、平稳，达到国内先进水平。该技术改造属水钢首次应用，具有推广应用价值。

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