全密封风机调试过程中的问题启示

粘素环，王云

（风力嘉风机（上海）有限公司，上海201401）

全密封风机调试过程中的问题启示

粘素环，王云

（风力嘉风机（上海）有限公司，上海201401）

揭示了应用于某钢铁公司连退线的全密封冷却风机在调试过程中出现的轴向振动大的问题。经多次调试后发现风机的轴向振动大并不是由于转子不平衡引起的，而是由于调试工况与设计工况不同及进风口处的偏心引起的。

全密封风机；轴向振动；不同工况

应用于连退线的冷却风机，其介质为5%H2+95%N2的混合气体，这种混合气体是一种安全的不可燃气体，是炼钢用的标准还原保护气。由于设备要求处在还原氛围中，因此整套设备（包括冷却风机）必需全部密封，不允许氧气渗露进入设备破坏设备的还原氛围。由于冷却密封风机的特殊性，在安装调试过程中要特别注意安装质量，否则会影响到风机的正常运行。本文揭示了应用于某钢铁公司的冷却密封风机在安装过程中存在的问题以及由此产生的影响。

1　风机应用介绍

我司为某钢铁公司设计、制造了18台冷却密封风机（离心风机），这18台冷却密封风机分布在4个工段，分别是预热段、缓冷段、快冷段和终冷段。预热段、缓冷段、快冷段的风机为电机驱动，联轴器连接；终冷段风机为电机驱动，皮带皮带轮连接，如下图1，2所示。

图1　预热段、缓冷段、快冷段风机

图2　终冷段风机

18台风机的介质均为5%H2+95%N2混合气体，保证设备内的还原氛围。为保证设备内是还原氛围，风机、设备、管道必须全密封，不能有空气（氧气）渗露进入设备内部，因此18台风机均按全密封风机设计（100%gas-tight）。风机进出风口采用不锈钢波纹管，波纹管的一端法兰与风机法兰焊接在一起，另一端法兰与管道法兰焊接在一起。预热段、缓冷段、快冷段和终冷段风机匹配变频电机，实现变频控制。

2　风机在调试过程中出现的问题

在风机调试过程中发现预热段、缓冷段、快冷段的风机振动满足客户要求速度≤4.6 mm/s［1］，但是终冷段的8台风机中有4台风机轴向振动速度＞4.6 mm/s，不满足客户要求。电机运行在100%转速时，终冷段1#风机轴向振动速度为2.3 mm/s，2#风机轴向振动速度为4.3 mm/s，3#风机轴向振动速度为4.1 mm/s，5#风机轴向振动速度为3.8 mm/s，满足客户要求；终冷段4#风机轴向振动速度为5.4 mm/s，6#风机轴向振动速度为6.8 mm/s，7#风机轴向振动速度为4.8 mm/s，8#风机轴向振动速度为7.8 mm/s，不满足客户要求。但是当电机运行在80%转速时，终冷段4#，6#，7#，8#风机的轴向振动速度≤4.6 mm/s，满足客户要求。终冷段风机设计运行温度是50℃，介质是5%H2+95%N2混合气体，介质密度1.007 kg/m3；调试阶段运行温度是20℃，介质空气，介质密度1.205 kg/m3.

3　风机振动原因分析

在分析查找风机轴向振动大的原因时，依次排除了电机、皮带皮带轮安装及减振垫安装的问题［2-4］。从频谱分析看，振动大的原因应该是转子不平衡，但是如果是转子不平衡引起的，那么风机在80%转速时，轴向振动也应该是超标的，事实上80%转速时风机振动没有问题。因此将分析的重点放在整个风机系统上［1-2］。

工程师在客户现场发现风机安装存在这样的问题：风机进风口法兰和进口波纹管的法兰焊接存在偏差，造成风机进风口与波纹管偏心，如下图3所示。轴向振动大的4台风机item8，item7，item6，item4的偏差值分别为6.5 cm，2.5 cm，3 cm，5 cm.而轴向振动良好的4台风机item1，item2，item3，item5的偏差值较小，分别为1 cm，0.5 cm，1 cm，0.5 cm.因此推断：风机进风口与波纹管偏心是造成风机轴向振动大的一个原因。

图3　终冷段风机进风口法兰连接问题——偏心

另外，调试过程中介质为空气，温度20℃，密度1.205 kg/m3，而设计状态的介质是5%H2+95%N2混合气体，密度1.007 kg/m3.按风机定律，密度与风压成正比，风机内介质为空气时的压力比介质为H2和N2混合气体时的压力要大近20%.风机压力的增加使得风机进风口与波纹管偏心对风机振动造成的不良影响加重。

4　解决方法

根据出现的问题，建议客户在设计状态运行风机，检查介质改变，温度升高，风机压力降低后，风机的轴向振动能否改善。如果风机振动情况在设计状态得到改善，满足客户要求，说明风机进风口与波纹管之间的偏心问题不影响风机使用；如果风机振动情况得不到改善，就需要更改风机进风口法兰和进口波纹管法兰的焊接，减小风机进风口与波纹管的偏心，使偏心值下降到1 cm以内，消除风机进风口与波纹管偏心对风机振动造成的不良影响。

经过客户和安装工程师的共同努力，风机振动情况得到很大改善，设计状态的振动值≤4.6 mm/s，满足客户要求，问题得到圆满的解决。

5　结束语

经过工程师与客户的共同努力，确定了风机振动的原因并圆满解决了这个问题。鉴于这个问题，有如下建议：

（1）对于有全密封（100%gas-tight）要求的风机，风机进风口与管道之间需焊接，由于不是螺栓连接，因此在安装时一定要格外注意风机与管道的连接，杜绝偏心问题的出现；

（2）对于设计状态（介质，温度，密度）与调试状态（介质，温度，密度）相差较大的风机调试问题，应充分考虑介质差异带来的影响。

［1］续魁昌，王洪强，盖京方.风机手册［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［2］商景泰.通风机实用技术手册［M］.北京：机械工业出版社，2011.

［3］乐庚熙.风机技术知识问答［M］.北京：机械工业出版社，2012.

［4］中国机械工程学会设备与维修工程分会.风机及系统运行与维修问答［M］.北京：机械工业出版社，2004.

Revelation of 100%Gas-tight Fan Commissioning

NIAN Su-huan，WANG Yun
（Ventmeca Fan Shanghai Co.，Ltd.，Shanghai 201401，China）

This paper disclosure fan problem of large axial vibration，and this fan is applied to continuous annealing of some iron and steel company.After commissioning，it confirmed that large axial vibration is not caused by rotor unbalance，difference between commissioning condition and design condition and eccentricity lead to large axial vibration.

100%Gas-tight fan；Axial vibration；Different conditions

TK124

B

1672-545X（2016）08-0191-02

2016-05-06

粘素环（1984-），女，河北武邑人，本科，研究方向：热能与动力工程。