高炉鼓风机知识

高炉鼓风机知识•第一章高炉鼓风机定义及其分类•一、高炉鼓风机的定义•高炉鼓风机定义：它是能将一部分大气汇集起来，并通过加压提高空气压力形成具有一定压力和流量的高炉鼓风，再根据高炉炉况的需要进行风压、风量调节后将其输送至高炉的一种动力机械。从能量的观点来看，高炉鼓风机是把原动机的能量转变为气体能量的一种机械。•鼓风机的作用：向高炉送风，以保证高炉中燃烧的焦炭和喷吹的燃料所需的氧气。另外，还要有一定的风压克服送风系统和料柱的阻损，并使高炉保持一定的炉顶压力。•高炉鼓风设备是为冶炼高炉提供足够的含氧空气，它是高炉生产的重要组成部分。由于高炉冶炼的连续性，要求鼓风机均匀地供给一定量的空气，另外还应有一定的风压，以克服送风系统和料柱阻力，并使高炉保持一定的炉顶压力，在整个冶炼过程中，由于原料、燃料、操作等条件的变化，引起炉况经常改变，也相应地要求供风参数也要变化，所以要求高炉风机具有一定的稳定调节范围和可靠的安全控制系统。•二、高炉鼓风机的分类•㈠压缩机按排气压力分类•通风机：P＞0.0142Mpa（表压）•鼓风机：P＝0.0142～0.245Mpa（表压）•压缩机：P＞0.245Mpa（表压）•㈡按原理分•1．容积式（间断流式）鼓风机，其主要分为往复式鼓风机和回转式鼓风机。•2．速度式（连续流式）鼓风机，其主要分为喷射式和透平式，透平式鼓风机按流体在叶轮中流动的情况分为三种，即离心式（径流式）、轴流式和混流式。•现代轴流式鼓风机按其静叶又可分为静叶可调式和静叶固定式；静叶可调式又包括全静叶可调式和部分静叶可调式两种。现代离心式鼓风机又分为带中间冷却器和不带中冷器两种。•透平式鼓风机按其调节方式可以分为转速调节和静叶调节两大类。•目前我厂的高炉鼓风机风压均大于0.245Mpa（除2#高炉），严格而言应属压缩机范畴，其大都属于轴流和离心两类。•第二章高炉鼓风机工作原理•一、鼓风机的工作原理•㈠离心式鼓风机工作原理•鼓风机在原动机带动下高速旋转，它利用旋转时产生的离心力，使流体获得能量，使流体通过叶轮后的压能和动能都能得到升高，从而能够将流体输送到高处或远处。•㈡轴流式鼓风机工作原理•风机在原动机带动下，利用旋转叶片的挤压，推进力使流体获得能量，升高其压能和动能。气体从进风口轴向进入叶轮，由于叶轮的旋转，叶片对气体作功，使气体能量升高，然后流入导叶。导叶的作用一方面将偏转的气流变为轴向的流动方向；另一方面将气流的动能变为压力能。此后，气体流过扩散筒及整流体，随着过流断面扩大，进一步将动能转换为压力能。轴流泵的流动情况也与此类似。由此可见，在轴流式风机中流体都是沿轴向流动的，它们没有沿叶轮半径方向的流动。•㈢全静叶可调式轴流式鼓风机工作原理•目前大型高炉鼓风机采用的是进口全静叶可调。如：1＃，5＃机。•利用调节进口静叶角度开关大小来改变风机的性能参数，当进口角度开度小时，轴流式鼓风机性能参数随角度的关小而变小，反之变大。因为鼓风机的原动机（电动机）是定转速运行，故只有改变进口条件，才能满足用户要求经济运行。•全静叶可调的调节原理：静叶可调有较大的风量变化范围，可达到设计流量的72~135％。当开大角度时，流量大幅度增加，压比上升，效率提高，开始喘振的流量增大，稳定范围扩大，最大轴功率正向大流量区方向移动；当关小角度时，流量大幅度降低，压比下降，效率降低，开始喘振的流量减小，但小流量区稳定范围扩大，最大轴功率向小流量区移动。•第三章高炉鼓风机构造特性及主要部件•3—1电动鼓风机的构造、特性及主要部件•㈠电动机的主要部件•转子，定子，外壳，空冷器•㈡鼓风机构造、特性及主要部件•1．离心式鼓风机•主要由静止部分和转动部分组成。静止部分由机壳，进风管，轴承，密封装置，扩叶器，回流器和出风管组成。转动部分由转子和装在转子主轴上的叶轮，推力盘，平衡轮等组成。•其中各部件的作用与轴流鼓风机相同，但离心式鼓风机的级的结构不同，它是由离心型叶轮与静止元件（如无叶及有叶扩压器、回流器）组成，中间级静止元件的作用与轴流式鼓风机的中间导流器相同，但气体是在离心力的作用下吸入和输出的。•离心鼓风机具有单级压缩比大、整机、级数少、特性曲线平坦，在不同工况下有较稳定的效率，灰尘对叶片的污染及磨损较小等优点。•缺点：效率低体积大耗用金属多，经济性差，多级离心鼓风机随着级数的增加稳定操作范围越来越小，效率也越低。•2．轴流式鼓风机•主要由静止和转动二部分组成。静止部分包括机壳，进风管，进气导流器，导流器，整流器，轴承，密封装置，扩压器，收敛器，和出气管组成，转子由主轴或转鼓和安装在主轴或转鼓上的工作轮或叶片及推力盘，平衡轮等组成。•各部件的作用：•1、导流器固定在机壳（气缸）上并与机壳一起构成定子，轴流鼓风机的转子支承在主轴承上，轴承承受整个转子的径向载荷又承受鼓风机工作时产生的轴向推力。•2、进气管的作用是使从周围大气中来的或输气管中出来的气体均匀地进入环形收敛器，收敛器的作用是使进入进气导流器之前的气体加速并具有较均匀的速度场和压力场。•3、进气导流器在第一级前建立所需要的速度场（速度的大小和方向）。整流器的作用是使气流在扩压器进口具有轴向速度和提高气体的压力，在扩压器中由于气体动能的减少而使气体继续增加压力，出气管的作用是将由扩压器送来的压缩空气向管网输送。•工作轮和它后面（按气流方向）的导流器组合成为轴流鼓风机的级，工作轮中气体是靠气流和转动叶片的相互作用而压缩的，级中导流器（中间导流器）的作用是使进入下一级的气流具有必要的速度大小和方向，同时气体中部分动能转换为压力能。•轴流鼓风机具有效率高，同样压缩比的情况下比离心鼓风机高10％左右设备结构紧凑，重量轻占地面积小，构造简单，运行检修方便等优点。•缺点：特性曲线较陡，稳定工况区较窄虽然构造简单但具有大量形状复杂的不同形式的叶片制造要求精度高，另外对空气灰尘的污染敏感，如果滤风设施不好会使风机效率下降或磨损叶片甚至磨损叶片造成事故。•第四章高炉鼓风机的性能•4－1鼓风机的特点•离心式鼓风机的特点•㈠离心式鼓风机单级压缩比大，整机级数少，但多级离心式鼓风机则随着级数的增加稳定操作范围起来越小，效率越来越低。•㈡离心式鼓风机的特性曲线平坦，适用于定风压操作，在串联操作中有很好的效果。•㈢离心式鼓风机在不同的工况下有比较稳定的效率。•㈣由于多级离心式鼓风机的效率低，体积大，因此耗用金属多、经济性差。•㈤灰尘对叶片的污染和磨损对离心式鼓风机性能的影响，比轴流式鼓风机小。•二、轴流式鼓风机的特点•㈠多级轴流式鼓风机效率高，在同样的压缩比下设计工况轴流式鼓风机的效率比离心式鼓风机高10％左右。•㈡轴流式鼓风机的特性曲线陡，适用于定风量操作，但稳定工况区较窄，在一定转速下，调节范围小。•㈢轴流式鼓风机的结构紧凑，重量轻，占地面积小。•㈣轴流式鼓风机的结构简单，运行维护方便，但具有大量形状复杂的不同形式叶片，其制造精度要求较高。•㈤轴流式鼓风机的叶片对空气的含尘敏感，如滤风设施不当，灰尘将使叶片磨损和积灰，则大大地降低鼓风机的出力和效率，甚至磨断叶片造成破坏。•4－2鼓风机调节特点•一、鼓风机变转速调节的特点•㈠鼓风机变转速调节，其流量Q与转速n的一次方成正比，能量h与转速的二次方成正比。所以，性能调节范围大。当转速由100％降到70％时，喘振界限向右移30％，压升几乎减少1／2，功率约减少2／3。•㈡鼓风机变转速调节由于调节范围大，而且转速改变时并不引起其它调节方法所带来的附加损失，仅是变转速后的工况不一定是最高效率点，效率会略有变化。•㈢变转速调节适用于汽轮机。•二、鼓风机放风调节的特点•鼓风机放风调节是调节鼓风机出风管路上的放风门开度来改变管网特性，以适应高炉对流量或压力的特定要求。•㈠这种调节改变管网压力的方法，原则上可以实现位于鼓风机特性曲线、喘振线的下方任何工况。•㈡鼓风机放风调节是靠人为改变管网阻力改变管网特性，压降消耗于闸阀的损失上，故这种调节方法经济性差，对于鼓风机和性能曲线陡的场合经济性则更差。•㈢放风调节方法简单。•三、轴流式鼓风机静叶可调的调节特点•静叶可调又分为全部静叶可调和部分静叶可调两种。全部静叶可调的鼓风机有较大的风量变化范围，可达到设计流量的72～135％，鼓风机调节静叶时其性能参数随静叶角度的开大和关小而变化。•㈠当静叶角度开大时•1．流量大幅度增加，压比上升。•2．效率提高。•3．开始喘振的流量增大，稳定范围扩大。•4．最大轴功率点向大流量区方向移动。•㈡当静叶角度关小时•1．流量大幅度降低，压比下降。•2．效率降低，当静叶角度关小致某一程度时，效率急剧低落。•3．开始喘振的流量减少，但小流量区域的稳定范围扩大。•4．最大轴功率向小流量区方向移动。•4－3防喘逆流保护的作用•一、防喘保护的作用•鼓风机正常运行中，由于机组本身或外部原因可造成风压升高，风量下降，为防止风机的运行点进入不稳定工况区发生喘振，特设定了防喘振保护器，当风压、风量达到放风线后，防喘保护器动作，适当开启放风门，保持风压、风量在放风线的右下方运行。•二、喘振、逆流保护的作用•鼓风机的喘振、逆流是鼓风机最危险的事故之一，如果不及时的消除，就会造成机组的损坏。喘振、逆流保护的作用就是当鼓风机发生喘振逆流时（逆流时是指逆止阀失灵产生逆流，此时逆流保护动作，发出信号将放风阀打开），保护器立即动作，迅速开启放风门，降低风压，以防止再次喘振。•4－4动力油控制系统•一、工作原理•动力油站是轴流压缩机动力油系统中的动力油源部分，它为轴流压缩机的静叶角度调节机构和防喘振阀提供动力油，即为伺服马达（伺服油缸）和电液伺服阀提供动力油。•实际控制原理正常操作时通过计算机键盘，键入角度或风门的给定值，经过PLC模块发出电压信号，静叶或放风阀的伺服阀将电压信号转换成液压信号，操动油动机以改变静叶或放风阀的开度。在事故状态下，事故点向PLC发生信号，由PLC模块同时向静叶及放风阀的电磁阀发出事故信号，使电磁阀失电造成快速减油，打破力的平衡，使静叶全关，放风阀全开。•动力油站主要由油箱、变量油泵、滤油器、冷油器、加热器、蓄能器、阀门、连接管以及就地的检测仪表所组成，能按系统要求的油流量大小而改变供油流量，并就保持供油压力的稳定。当发生停电或其它故障使油泵不能供油时，能发出要求压缩机紧急停机的信号，并能通过蓄能器向伺服马达提供足够的压力油，使压缩机能安全的停止工作。•变量油泵、滤油器、蓄能器均为两台并联安装互为备用，并能不停机切换检修与维护。•就地仪表集中安装在油站本身的就地仪表上，对动力油的压力和温度进行检测与指示。当动力油的压力、温度、油箱内的油位、滤油器的差压超过允许的值时，能发出相应的信号。•二、主要元件的作用•1．油箱•油箱及其本体上的附件全部用不锈钢材料制造。•回油口处装有泡沫分离板，系统回油先经过分离板，使油内所带气体初步分离后再与油箱内的油接触。•油箱内装有折流板，用以延长油的流程，减少死角。•吸油口装有粗滤网，用以减缓吸油涡流对油的搅动，有利于杂质和气体的分离。•油箱底部有一定的坡度，排污口在最低处。•油箱顶部设有一个加油口，上装空气滤清器防止来自空气的污染。•2．油泵•两台压力补偿变量轴向柱塞泵分别由电机驱动，油站运行期间，一台工作、一台备用，泵内设有自动恒压装置，能使泵在排出流量变化时，保持排油压力为恒定值。•务用泵受压力继电器控制，当系统压力降低时能自动启动。•3．滤油器•两台纸质滤油器油站运行期间一台工作、一台备用。其滤芯为液压滤纸，是一种深度型过滤元件，不但对球状杂质颗粒有良好的过滤效果，对长形的杂质颗粒也具有良好的过滤效果。•滤油器自带压差发讯装置、能在滤芯污染不能继续工作时发出信号、以便及时切换清理。•4．蓄能器•两台皮囊式蓄能器油站正常运行时一台工作、一台备用。这是一种隔离型蓄能器，外部为钢制外壳，内部装有一个橡胶皮囊，皮囊内部充有一定压力的氮气，皮囊外部与钢外壳内的腔内充油，油与气不直接接触，当系统压力降低时，皮囊内气体膨胀，将蓄能器内的油送入系统。•其特点是动作速度快，安全可靠。•其单台容量能满足伺服马达