蘇喜欽,張興國

(廣東華欣環(huán)?？萍加邢薰?廣東 韶關(guān) 512122)

煤氣鼓風(fēng)機(jī)迷宮密封結(jié)構(gòu)改造實(shí)踐

蘇喜欽,張興國

(廣東華欣環(huán)?？萍加邢薰?廣東 韶關(guān) 512122)

傳統(tǒng)煤氣鼓風(fēng)機(jī)的迷宮密封體制作及維護(hù)成本較高,并且容易出現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪與迷宮密封體相互損壞的問題,改造迷宮密封結(jié)構(gòu)尤為關(guān)鍵,有助于提升鼓風(fēng)機(jī)工作效率.基于此,本研究以某公司的煤氣鼓風(fēng)機(jī)為切入點(diǎn),圍繞鼓風(fēng)機(jī)迷宮密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,以期進(jìn)一步解決機(jī)器運(yùn)行問題.

煤氣鼓風(fēng)機(jī);迷宮密封;節(jié)氮改造技術(shù)

以煤氣為介質(zhì)的鼓風(fēng)機(jī),與普通鼓風(fēng)機(jī)相比存在煤氣泄漏問題,源于迷宮密封機(jī)構(gòu)的非接觸性,極大程度上耗損了機(jī)器內(nèi)部能源.其中迷宮密封特指轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)立的若干環(huán)形密封齒,密封齒之間通過形成截流間隙與膨脹空腔,其被密封介質(zhì)經(jīng)由迷宮間隙產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)密封阻漏.

在實(shí)際生產(chǎn)中,為解決傳統(tǒng)煤氣泄漏問題,通過堵塞機(jī)殼內(nèi)的泄漏煤氣的方法,對每臺煤氣鼓風(fēng)機(jī)添加氮?dú)?試圖緩解鼓風(fēng)機(jī)較強(qiáng)的壓力波動(dòng)帶來的安全問題.但由于這種節(jié)能方法需要耗損大量氮?dú)饽茉?與降本增效的設(shè)計(jì)理念不相符合,并不利于機(jī)器高效運(yùn)轉(zhuǎn),急需改造內(nèi)部迷宮密封結(jié)構(gòu),以縮減煤氣泄漏量.

1 傳統(tǒng)煤氣鼓風(fēng)機(jī)迷宮密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

迷宮密封可適用于高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場合,其轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間存有間隙,且具有熱膨脹特征.煤氣鼓風(fēng)機(jī)的軸端與級間密封并無固體接觸,主要通過控制迷宮密封間隙降低機(jī)器內(nèi)部氣體的泄漏回流量.以某公司的3165A/322型煤氣鼓風(fēng)機(jī)為例,闡述機(jī)器迷宮密封機(jī)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)況.該公司現(xiàn)有該類型鼓風(fēng)機(jī)12臺,用以將3~8kPa的低壓高爐煤氣升壓至23±0.5kPa后,供17座150m3高爐煤氣活性石灰豎窯作為燃料氣焙燒冶金石灰或輕燒白云石.目前,該公司的煤氣鼓風(fēng)機(jī)氮?dú)庀牧靠焖偕?每臺機(jī)器的氮?dú)夂膿p總量在100m3/h以上,共有的12臺機(jī)器年消耗氮?dú)饬靠蛇_(dá)到1000萬m3范圍,增加了公司能源支出比例.煤氣鼓風(fēng)機(jī)由于迷宮密封具有非接觸性特點(diǎn),傳統(tǒng)通入氮?dú)獾姆椒m能一定程度上解決煤氣泄漏問題,但氮?dú)饬康拇蠓仍黾右矔?huì)造成能源耗損現(xiàn)象,并不適用于機(jī)器大規(guī)模投產(chǎn)使用,較易降低機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)效率.

2 煤氣鼓風(fēng)機(jī)迷宮密封結(jié)構(gòu)的改造

結(jié)合上述公司煤氣鼓風(fēng)機(jī)迷宮密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概況,對其提出改造意見,以期降低機(jī)器耗損資源.改造計(jì)劃如下.

2.1 初步改造設(shè)想

如圖1所示,煤氣鼓風(fēng)機(jī)葉輪處的煤氣經(jīng)過軸向梳齒2、徑向梳齒3、羊毛氈5處的層層阻擋衰減,最終由軸端逸出.其中,以軸套1、軸向梳齒2與徑向梳齒3間隙為代表的衰減量大小控制設(shè)計(jì)方案,主要包括軸套1與軸向梳齒2的密封間隙量&1、軸套1與徑向梳齒3密封間隙量&2的改造.為保證密封間隙量&1的規(guī)劃目的,通過控制轉(zhuǎn)子總成吊裝入軸承箱座的方法,繼而確定軸套1與軸向梳齒2的齒間軸向間隙量&3,即可實(shí)現(xiàn)控制衰減量大小的設(shè)計(jì)原理.此外,針對密封間隙量&2的處理,依據(jù)軸的軸向竄動(dòng)量、軸承間隙、裝配誤差等確定最佳間隙量,從而實(shí)現(xiàn)最佳的密封效果.

圖1 3165A/322型煤氣鼓風(fēng)機(jī)迷宮密封結(jié)構(gòu)改造示意圖

2.2 具體實(shí)施辦法

2.2.1 新增軸向間隙控制量

依據(jù)3165A/322型煤氣鼓風(fēng)機(jī)使用情況,在軸套1與軸向梳齒2的齒間增加軸向間隙控制量&3,起到增強(qiáng)節(jié)流效應(yīng)的目的.基于改造后的煤氣鼓風(fēng)機(jī)密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過規(guī)劃煤氣鼓風(fēng)機(jī)的原始設(shè)計(jì)參數(shù),調(diào)整軸向間隙控制量&3,以增加氣流通向截流間隙的路程與時(shí)間.綜合考慮軸承間隙,制造公差與裝配誤差,部件的變形(如鑄件收縮和失圓),轉(zhuǎn)子的撓度,以及通過臨界旋轉(zhuǎn)頻率時(shí)的振幅,熱膨脹以及由此引起的變形等,控制&3值處于0.25~0.35mm范圍,明顯增加節(jié)流效能.

2.2.2 創(chuàng)新羊毛氈密封型式

通過改造傳統(tǒng)煤氣鼓風(fēng)機(jī)的固定式密封槽,將其轉(zhuǎn)變?yōu)閷Π腴_、可調(diào)節(jié)式的密封壓蓋,重新設(shè)計(jì)徑向梳齒的羊毛氈密封型式,起到提升裝配精度的目的.在具體應(yīng)用中,通過將壓蓋重新配做為兩個(gè)半圓形,并快速擰緊螺栓,調(diào)節(jié)羊毛氈壓緊力,更好地彌補(bǔ)過去固定式密封槽內(nèi)羊毛氈不易拆裝、不可調(diào)節(jié)的缺陷.此次改造計(jì)劃包括抽堵盲板時(shí)間,對12臺煤氣加壓機(jī)的固定式密封槽重新設(shè)計(jì),也可實(shí)現(xiàn)狹小受限空間的壓緊力調(diào)節(jié),存在提高檢修速率與改善密封效果的顯著優(yōu)勢.

2.2.3 增設(shè)電機(jī)端的調(diào)整墊圈

電機(jī)端即是軸承箱固定端處,通過新增調(diào)整墊圈的方法,控制軸套1與軸向梳齒2的齒間間隙量&3,提升煤氣鼓風(fēng)機(jī)改造性能.在具體應(yīng)用中,更換較高精度等級的軸承,控制軸承壓蓋與軸承軸向間隙量達(dá)到0.05~0.1mm范圍,處于總裝狀態(tài)時(shí),預(yù)壓軸承箱前端蓋與軸承箱后端蓋(即是固定端與自由端),維持齒間間隙量&3處于0.25~0.35mm范圍,繼而利用壓鉛法,控制軸套1與徑向梳齒3的密封間隙量&2處于0.25~0.35mm范圍.

2.2.4 維護(hù)迷宮密封體

煤氣鼓風(fēng)機(jī)包括定轉(zhuǎn)子、主軸、軸承座、迷宮密封體等部件,通過葉輪端口設(shè)置的軸套,經(jīng)由被密封介質(zhì)轉(zhuǎn)向曲折迷宮間隙,從而形成鼓風(fēng)機(jī)的密封(軸端與級間),在鼓風(fēng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子間隙處設(shè)有密封梳齒(環(huán)狀),與迷宮密封體相匹配,經(jīng)由轉(zhuǎn)子密封梳齒與迷宮密封體,共同構(gòu)成類似迷宮的密封結(jié)構(gòu).通過控制軸套1與軸向梳齒2的齒間軸向間隙量&3和軸套1與徑向梳齒3密封間隙量&2實(shí)現(xiàn)密封效果.改造后的煤氣鼓風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行不停機(jī)兩個(gè)月余,通過在距離軸封20mm處檢測CO濃度,氮?dú)夥舛绿幱谖⒘侩A段,所檢測CO濃度的結(jié)果低于12PPM,氮?dú)庥昧磕晗慕档椭?00萬m3(100m3/h→10m3/h),整體節(jié)能降耗效果較明顯,有利于保障機(jī)器運(yùn)行的安全性能.

2.3 實(shí)施效果分析

本次12臺3165A/322型煤氣鼓風(fēng)機(jī)的改造,在不影響下游用戶用灰的基礎(chǔ)上,歷時(shí)1年左右的時(shí)間完成,其項(xiàng)目主要包括軸承、軸向疏齒、徑向疏齒等內(nèi)容,總合計(jì)投資共25.2萬元.

2.3.1 經(jīng)濟(jì)效益

煤氣鼓風(fēng)機(jī)改造投資回收期為2.23月,公司氮?dú)庀牧恐鸩浇档椭?40萬/m3范圍,與改造前的1140萬/m3相比更具突出節(jié)能優(yōu)勢,節(jié)約氮?dú)饪偭窟_(dá)到700萬/m3(氮?dú)鈨r(jià)格為0.23元/m3),整體降本增效額度突破135.8萬元/年.

2.3.2 技術(shù)效益

本次改造項(xiàng)目的技術(shù)效益體現(xiàn)在軸向間隙控制量、羊毛氈密封型式的創(chuàng)新,具有降低能效的作用.一方面,增加的軸向間隙控制量&3,一定程度上擴(kuò)散了氣流通向截流間隙渠道,為其提供更多的轉(zhuǎn)設(shè)路程,所取得的節(jié)流效應(yīng)最為顯著;另一方面,創(chuàng)新的羊毛氈密封型式,既具有持續(xù)改善密封效果的作用,也存在拆卸簡單、裝配迅速(檢修)的優(yōu)勢,大大增強(qiáng)了傳統(tǒng)固定式封槽內(nèi)羊毛氈的調(diào)節(jié)效能.綜合來看,新型的煤氣鼓風(fēng)機(jī)密封結(jié)構(gòu)改造,只需微開氮?dú)膺M(jìn)行封堵,氮?dú)饪傆昧烤档椭?0m3/h以下,可取得安全、節(jié)能、降耗的效果.

3 結(jié)語

綜上所述,煤氣鼓風(fēng)機(jī)迷宮密封結(jié)構(gòu)改造屬于鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域,實(shí)踐所得成果可解決迷宮密封體制作及維修成本高等實(shí)踐問題.

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