1、引言
    在目前鋼鐵產(chǎn)品殘酷的市場競爭中，所有鋼鐵企業(yè)都在尋求降低生產(chǎn)成本的措施，除采用高爐噴煤降低焦比，提高冶煉系數(shù)，增強生產(chǎn)能力外，提高高爐供風系統(tǒng)的效率，也是重要措施之一。
    較早的離心式高爐鼓風機，能量轉(zhuǎn)化效率較低，有的甚至只有65%左右。近年來，伴隨風機技術(shù)的發(fā)展，引進了蘇爾壽軸流高效風機技術(shù)，各鋼鐵企業(yè)在節(jié)能和技改中，已較多地采用了這種靜葉可調(diào)的軸流風機，風機的多變效率可達到90%以上，有效地降低了噸鐵能耗。由于設計人員及用戶對設備的經(jīng)驗等了解不足，容易出現(xiàn)一些問題。
2、設備簡介
    酒鋼為一號高爐配套供風的原英格索爾蘭的離心風機由于效率低，在1998年一號高爐擴容改造時拆除，重新安裝一臺由汽輪機拖動的軸流鼓風機組。汽輪機為由西門子制造的反動凝汽式調(diào)速型T業(yè)汽輪機，型號為NK40/63-7，調(diào)速范圍3 800～4 168 r／mln，額定功率24 000 kW，配用WOODWARD505控制器：軸流風機為由陜西鼓風機廠引進瑞士蘇爾壽技術(shù)制造的軸流、全靜葉可調(diào)風機，型號AV80-14，正常軸功率18560 kW，排氣壓力0.46 MPa，年平均供風量4081m3，mlrl；整臺機組的控制采用DCS集散控制系統(tǒng)，硬件為Hollywell產(chǎn)品，由蘭溪公司組態(tài)。
    該機組于1998年12月正式投產(chǎn)運行，投產(chǎn)至今已近6年。
3、故障分析與處理
3.1  熱態(tài)啟動時機組發(fā)生振動現(xiàn)象：
    該狀態(tài)曾發(fā)生過兩次，在機組停機4h后，重新啟動，機組發(fā)生振動。正常情況下，機組各軸瓦震動指示從0～4 168 r/min，經(jīng)過三個臨界轉(zhuǎn)速1 160、1 800、2 700 r/min其值均不大于50微米，順利通過。但在運行投產(chǎn)一年后，一次高爐休風，停機4h后熱態(tài)啟動，隨著機組轉(zhuǎn)速的上升，機組軸承振動增加，當機組轉(zhuǎn)速達1 500 t／min時，軸承振動值達到55微米，特別是風機側(cè)軸承，振動較汽機側(cè)大，隨即打閘停機檢查，油溫、汽缸、風缸膨脹等，均未發(fā)現(xiàn)異常。機組轉(zhuǎn)速回零后重新啟動，振動值較首次啟動明顯減小，機組正常升速達到額定轉(zhuǎn)速向高爐供風（機組冷態(tài)啟動時沒有該現(xiàn)象）。

    原因分析：
    該機組集成控制水平較高，啟動模式設定后可自動按啟動曲線升速達到空負荷轉(zhuǎn)速，而后根據(jù)生產(chǎn)需要手動設定調(diào)整向高爐送風。機組停機時的盤車為間歇性盤車，條件為轉(zhuǎn)速到零、潤滑油壓正常、頂升油壓正常，該機組正常熱態(tài)啟動轉(zhuǎn)速從0升至額定轉(zhuǎn)速為7 min。機組建設投產(chǎn)初期，間歇性盤車為每30 s盤車油缸走一個行程，轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)15。，12min盤車一周。在機組運行半年后一次停機后，在啟動時發(fā)生了上述的機組振動現(xiàn)象。除上述的常規(guī)檢查外，調(diào)查了解機組停機時盤車狀況，值班員講述發(fā)現(xiàn)盤車較以前慢。此后的一次停機時，測定盤車運行周期，發(fā)現(xiàn)每1分50秒盤車油缸才走一個行程，較原來長了1分20秒，由于盤車為WOODWARD505控制器出廠前設定完成的，故沒有作修改。機組啟動時發(fā)生了同樣的振動。依據(jù)上述情況綜合分析，振動的主要原因為風機轉(zhuǎn)子的熱彎曲引起，風機額定負荷運行時，排氣溫度高達240～260℃，在這個溫度下，雖然說沒有達到金屬的蠕變溫度，但在較長時間的靜置中(約2min)，重達17 t，長7.3 m的轉(zhuǎn)子，必然產(chǎn)生微量彎曲，同時，這種熱彎曲由于盤車的翻轉(zhuǎn)速度較慢，冷空氣的對流，轉(zhuǎn)子受冷不均，隨轉(zhuǎn)子的盤動，彎曲方向在隨時發(fā)生變化，不至于形成塑性彎曲變形，故冷態(tài)啟動各值正常。
    機組在熱態(tài)啟動時，由于升速較快，時間短，這種彎曲沒有隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)馬上恢復，故而隨機組轉(zhuǎn)速的上升不平衡離心力加劇，引起風機側(cè)軸振明顯大于汽機側(cè)軸振。在機組被強制跳閘轉(zhuǎn)速回零的過程中，由于旋轉(zhuǎn)使風機轉(zhuǎn)子由于冷風的作用圓周方向受冷均勻，使熱應力和重力彎曲逐步消失，因此，在機組重新啟動時，機組振動合格，滿足正常運行條件。
    措施：針對引起振動的主要原因為盤車間隔過長，在機組大修中，對盤車液壓機構(gòu)進行檢查（主要檢查進油回油節(jié)流孔，盤車液壓閥是否卡澀，引起油路不暢，造成盤車遲緩），液壓盤車原理圖如圖1所示，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)異常，從盤車的控制邏輯分析，將盤車的間隙性動作觸發(fā)步長進行修改，使盤車間歇間隔縮短至每23 s液壓油缸走一個行程，1分鐘32秒轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)一周。
    效果：改進后，再未發(fā)生過上述啟動時的振動現(xiàn)象。
3.2運行中可調(diào)靜葉的漂移現(xiàn)象：
   鼓風機投運后，發(fā)生了幾起由于電液伺服閥堵塞和油壓波動引起靜葉自動關(guān)回及漂移，造成供風中斷和供風參數(shù)嚴重波動的事故，影響了1#鼓風機的正常供風，給高爐的生產(chǎn)帶來了嚴重的影響并造成一定的損失。而且電液伺服閥故障后，只能通過停機進行處理，嚴重威脅和制約了高爐的正常生產(chǎn)。為了避免同類事故的發(fā)生。從2000年年初，采取了將風機靜葉角度人T鎖死，供風參數(shù)靠調(diào)整風機轉(zhuǎn)速的方法進行調(diào)整，這樣不僅加大了汽輪機的汽耗，而且預期的軸流風機的經(jīng)濟性沒有發(fā)揮出來。供出的風煉鐵側(cè)還需用放風閥進行放風調(diào)節(jié)，以滿足高爐需要。這樣不僅增加了煉鐵成本而且安全性較低。
  原因分析：
  經(jīng)過對幾起事故的分析，造成上述故障的主要原因為：
    (1)目前盡管系統(tǒng)配有高精度濾油器，但所用的油過濾裝置依然不能滿足現(xiàn)用電液伺服閥所要求的油質(zhì)精度要求（雜質(zhì)粒度5微米以下），伺服閥卡澀現(xiàn)象嚴重。
    (2)目前所用的控制系統(tǒng)在自動裝置失靈時，保證高爐供風安全裝置配套不完善。
    改進措施：針對以上原因，調(diào)研了武鋼2#、5#鼓風機液壓控制系統(tǒng)改造技術(shù)，研究了由北京長城航空測控技術(shù)研究所提供的液壓保護裝置系統(tǒng)，認為該系統(tǒng)能夠較好的解決了靜葉可調(diào)系統(tǒng)的問題，并確定了如下改造方案：
    (1)針對目前設備的現(xiàn)狀，決定將目前所用的國產(chǎn)電液伺服閥改為進口的、對油質(zhì)精度要求不高的BD15型電液伺服閥（工作油精度30微米內(nèi)），解決電液伺服閥針型孔小易堵，活塞間隙小易卡澀的問題。
    (2)對目前的液壓控制系統(tǒng)供風保證可靠裝置不完善的部分，決定在該系統(tǒng)中加裝一套液壓閉鎖保護裝置，同時配備了電磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)與電液伺服控制系統(tǒng)并聯(lián)工作。液壓系統(tǒng)如圖2所示。

    該系統(tǒng)工作原理：
    (1)當軸流風機處于正常T作狀態(tài)時，液壓鎖處于導通狀態(tài)，電液伺服控制系統(tǒng)隨調(diào)節(jié)器信號及負載情況及時調(diào)節(jié)靜葉角度，滿足用戶的需要。
    (2)當由于非常原因（自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障，或其他干擾因素）使靜葉角度與設定值偏差較大或完全失控時，液壓鎖電磁閥通電，使液壓鎖處于關(guān)閉狀態(tài)，切斷電液伺服閥進出油路和負載油路，立即將靜葉就地鎖定。
    (3)如靜葉角度與所要求的位置偏差較大，可以啟動電磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以點動的方式對靜葉角度進行調(diào)節(jié)，使靜葉達到所須的位置，維持鼓風機正常T作，以便及時處理自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
3.3  修改DCS邏輯控制程序
    為確�？刂葡到y(tǒng)的安全可靠，修改DCS邏輯控制，使靜葉控制在下述狀態(tài)下實現(xiàn)自動或手動切換至閉鎖狀態(tài)并報警，避免靜葉漂移、跟蹤遲滯、過調(diào)、調(diào)節(jié)震蕩等現(xiàn)象的發(fā)生：
    a、靜葉控制輸出與靜葉實際位置不相一致：
    b、靜葉控制信號丟失：
    c、靜葉控制信號給出后延時3s后，靜葉未動；
    d、手動切換至自動閉鎖狀態(tài)。
控制邏輯如圖3所示。
4、處理后的效果
4.1機組啟動達到額定轉(zhuǎn)速，保持此轉(zhuǎn)速不變，進行供風參數(shù)調(diào)節(jié)，可調(diào)靜葉由電液伺服控制系統(tǒng)控制，進行定風壓、定風量參數(shù)自動調(diào)節(jié)，動作靈活準確。
4.2人為切斷風壓變送器電源，由于風壓實際測量值丟失，機組靜葉閉鎖保護裝置立即動作，將機組靜葉角度就地鎖死，機組可調(diào)靜葉由自動調(diào)節(jié)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為手動調(diào)節(jié)狀態(tài)。同時可對靜葉電液伺服控制系統(tǒng)進行消缺T作，而不影響機組的正常運行，且可進行手動點動控制，調(diào)整風機靜葉角度，滿足供風需要。靜葉電液伺服控制系統(tǒng)消缺結(jié)束后，可投入運行，此時機組靜葉閉鎖保護裝置立即處于自動備用狀態(tài)，與靜葉電液伺服控制系統(tǒng)并聯(lián)運行。風機靜葉調(diào)節(jié)由手動調(diào)節(jié)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為自動調(diào)節(jié)狀態(tài)。
4.3通過對可調(diào)靜葉電液伺服控制系統(tǒng)的改進，供風參數(shù)的調(diào)節(jié)完全滿足定風壓、定風量的設計調(diào)節(jié)方式，并確保了調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定，在滿足需求的情況下，有效的降低了能源的浪費。
5、結(jié)語
    通過對軸流風機的振動分析，認識到風機同樣存在轉(zhuǎn)子的熱彎曲問題，在生產(chǎn)實踐中必須有效地進行防范。同時，經(jīng)過1#鼓風機可調(diào)靜葉液壓伺服系統(tǒng)的的改造和改造后的效果分析，此改造方案適用于軸流壓縮機靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)的完善和穩(wěn)定性的增強，有效的解決了靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)卡澀、靜葉漂移、控制失靈的故障，為安全穩(wěn)定送風創(chuàng)造了條件，減少了由于送風中斷引起的高爐突發(fā)性事故。