干燥窑引风机故障原因分析及改进措施

唐章

摘 要：干燥作为盐类化工产品重要生产单元，其干燥窑引风机作为高速动设备因结晶结垢等问题更是容易引发故障，甚至发生重要安全事故。本文以干燥窑的离心引风机生产运行案例进行故障原因分析，并制定相应的改进措施，最后在实践中取得显著效果，对改进过程取得的经验进行总结，在类似工况条件下可供参考。

关键词：引风机;故障原因;改进措施;评估总结

前言

近年来三元锂电池行业迅速发展，对上游镍钴盐类化工产品需求逐渐攀升，在化工生产中工艺设备运行稳定与否直接影响企业经济效益。在镍盐生产的干燥工序中常采用回转滚筒干燥机又称干燥窑，其窑头配备鼓风机将热风送入窑内，物料与热风逆流方式进行干燥，窑尾废气、易结晶的粉尘通过引风机进入洗涤塔，湿式处理后放空。离心引风机型号4-72-4.5，主轴转速2900r/min，功率7.5kw。干燥工序中引风机的稳定运行，不仅用于尾气除尘吸收处理，同时还是保持窑内负压操作关键设备。在生产运行中，风机时常出现振动大、噪音高、电机烧毁等故障，风机故障频发直接影响生产效率。在车间现场多次对引风机进行运行监测以及维修检查后，制定详细的改进措施方案，改造后的干燥窑引风机故障率得到明显降低，同时各项参数满足生产需求。

1故障原因分析

1.1 安装无减震构件，振动引起噪音大

引风机和电机采用共用的钢结构整体机架，机架与地面采用4个膨胀螺栓连接，底部未设置减震器，此安装方式常运用于电机风机分体安装混凝土基础上且设置地脚螺栓的情况。并且机架与地面未采用斜铁进行找平，引风机连续运行螺栓容易松动，日常点巡检缺失，从而引发振动造成噪声升高。

另外在引风机进出口与烟气钢制管道直接连接，刚性连接没有补偿，在风机高速运转时带动管道振动从而加大噪音。

1.2 叶轮有物料结晶，振幅加大电机负荷高

干燥窑尾气中不仅含有烘干产生的大量水蒸气，同时还含有少量盐产品的粉末，窑尾出口温度控制不佳（38-43℃），在设计时未考虑露点温度。尾气经管道直接进入引风机再吹入洗涤塔内处理，盐类产品具有容易结晶粘连在风机叶轮上，在水蒸氣和粉末的情况表现更为明显，尤其是粘结在叶轮的非工作面，造成叶轮不平衡，从而加大振动量。

同时引风机外壳未设置清理口、冲洗喷头等，结晶物长期粘结在叶轮未及时清理，积累较多后造成电机负荷较高，容易发生电机烧毁现象。

1.3 叶轮与电机直联结构，高负荷时容易烧毁电机

项目设计之初考虑成本预算等问题，引风机的叶轮与叶轮采用直联方式，在叶轮不平衡振动加大时容易造成电机前端盖轴承磨损，甚至造成电机扫膛烧毁。同时引风机出口直接连接洗涤塔，日常操作洗涤塔容易发生液泛，风机带水操作，叶轮电机轴未设置轴封或者挡水圈等，水容易随轴浸入电机内，烧电机现象时有发生。

2改进措施

2.1 引风机加装减震器及弹性接头，降低振动噪音

引风机基础底座加装4个JGF型橡胶减震器，JGF型橡胶减震器具有良好隔震效果，由金属和橡胶复合制成，表面全部包复橡胶，在额定载荷下固有频率较低，常运用于泵、风机等动力机械设备的基础隔震降噪。机架与减震器的柔性连接，对激振力有一定补偿作业，减震器能有效过滤引风机的振动，降低噪音同时还能对钢结构机架焊缝形成保护。同时，考虑尾气中带有腐蚀性及整个引风系统的气密性，选用弹性接头对引风机进出口进行改造，烟气管道与引风机的柔性连接方式可降低振动带来的噪音。通过加装减震器及弹性接头，将引风机整体与基础及管道独立出来，从而达到避震降噪的效果。

2.2 引风机外壳设置清理口及冲洗装置，定期清理叶轮结晶

在引风机外壳侧面开350mm×350mm清掏口，制作方便清理的活动门，因盐类产品的结晶物易溶于水，在顶部及两侧加装3根Φ25mm不锈钢冲洗管，呈120°均布，在水的冲洗下能将叶轮结晶物清理干净，同时在底部装设排水管将清洗后的溶液返回产品萃取工段。对结晶物附着较为紧固的地方，制作专用工具在检查清理口进行人工铲除清理。同时制定冲洗清理周期相关规定，指导操作人员定期停机冲洗清理，保持叶轮清洁的状态，从而保证叶轮平衡降低风机振动。

2.3 电机直联改轴承座连接皮带驱动，缓和荷载冲击

将原有叶轮与电机直联的方式改造为分体式，即增加轴承座支撑叶轮，电机与轴承座采用皮带传动方式。考虑风机转速较高选用双轴承位的TX-310型的轴承座，并配有冷却水作为润滑油冷却用。参考《机械设计手册》第六版中带传动章节，选用3根B型V形带，轴承座与电机皮带轮选型需要通过现场测试及简单计算分析。

据《机械设计手册》第六版第14篇第一章《带传动》，查普通V带额定功率表中，B型带在转速2900r/min，主动皮带轮直径Φ140mm条件下，单根普通V带额定功率约2.96kw，电机功率7.5kw符合现场要求。在此工作条件下查表得单条皮带功率消耗ΔP约为0.21kw，3根共计0.63kw。经现场测试，带负荷满频50Hz时测定电流为10.7A，根据三相电机额定电流计算公式：P=1.732×U×I×COSΦ×η，推算电机富裕功率约为2.1kw，富裕功率大于皮带摩擦消耗功率符合要求。带传动效率约为0.92，为保证引风机风量风压不受影响，就必须保证转速为前提。所以从动轮直径应小于主动轮，主动轮直径/被动直径=1/0.92，计算得出被动轮直径应取Φ125mm。

通过增加轴承座及V带传动后，缓和因叶轮结晶后高负荷运行对电机荷载冲击，电机前段端盖轴承磨损减小，在风机带水时防止水通过轴串入电机中。

3评估与总结

干燥窑引风机在设备结构上改进（图一）的同时也在设备管理上提出要求，对引风机加强点巡检频次，做好轴承座润滑工作，按周期对叶轮进行冲洗清理，运行以来效果显著。日常维护中除更换易损件，未再发生电机烧毁现象，同时振动噪音明显下降，风量风压相关参数正常。在设备运行过程中如何避免同类型故障的出现，结合此次改造案例浅谈一些经验总结。

3.1 设备选型

设备选型作为设备的状态管理中的重要环节，处于设备周期的前期，对后期设备使用运行、维护保养、提高效率等方面都起到至关重要作用。干燥窑引风机所属的生产线建设属于EPC总承包项目模式，总包单位在设备选型过于考虑成本，引风机采用电机直联叶轮的结构设计过于简单，为后面长时间满负荷运行埋下隐患。同时利用2900r/min高的主轴转速来换取同等风量风压，从而减小叶轮减小风机外形尺寸来降低成本来节约安装位置，但引风机作为收尘主要设备，其在运行过程中结垢积灰在所难免，在高轉速情况下增加设备故障发生几率，甚至更有造成安全事故的风险。作为除尘用风机应尽量将转速控制1500r/min以下，更利于稳定高效的运行。所以，设备的选型应考虑设备的生产效率、使用性能、可靠性、适应性、维修性，同时结合生产装置其他设备的相互关联和配套、操作要求、人机关系、安全环保、价格等因素综合考虑，最后确定最优方案。

3.2 运行维护管理

设备的运行维护管理直接影响设备的生命周期，是设备保持“安、稳、长、满、优”运行状态的有力保障，同时是提高作业率降低故障率必不可少的要求。干燥窑引风机改造中不仅对其结构进行升级，同时兼顾设备的运行维护管理，针对引风机使用制定《引风机点检记录表》，提出风机检查频次、五感点检方法、叶轮冲洗清理、紧固调整、轴承润滑等规定，并加强监督管理。在操作人员精心操作精心维护下，引风机得到安全稳定运行。所以在设备故障改进措施中，提高设备运行维护管理，加强操作人员培训，做好“三好四会”，对降低故障率的起到关键作用。

4 结束语

综合上述，引风机故障原因为选型设计不匹配、安装不规范、维护缺失等方面，其措施只是针对性小规模的改进，虽取得显著效果，但后期运行维护压力较大，操作人员不能有丝毫懈怠。考虑后续干燥系统持续稳定运行，建议重新选型更换低转速离心引风机，在保证干燥窑风量风压与除尘效果的前提下，低转速引风机相对故障更低，日常运行维护更简单等优点。“十四五”规划中，新能源作为发展战略性新兴产业，是中国制造业实现弯道超车的重要推手，其用于电池的盐类材料生产过程中干燥工序必不可少，引风机作为干燥的配套设备，不论是干燥窑还是流化床，引风机使用工况都颇为相似，对引风机故障判断改进措施可借鉴此案例。对工矿型生产企业而言，设备管理中降低设备故障，保持设备安全、稳定、高效运行，对提升核心竞争力及为企业创造更大的经济效益都具有重要意义。

参考文献：

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