屋頂負壓風機_特殊工況風機耐磨技術及應用離心風機葉輪磨損機理

　 引言

　　風機產品在建材、冶金、電力、化工等行業，是生產線上不可缺少的關鍵設備。本文闡述了風機在環境極為惡劣工況下運行，如何保證用戶不因為風機磨損而頻繁的停產維修、更換設備及造成諸多的經濟損失。對風機磨損問題進行了深入研究，應用了多種耐磨技術，解決了風機易磨損一大技術難題。

　　1 　不同工況條件下風機的磨損形式

　　風機的磨損形式：①含塵氣流中磨料的微切削作用而產生的低應力磨粒磨損;②含硬質顆粒的運動流體高速沖向設備表面形成的沖刷磨損[1];③腐蝕和磨損綜合作用下的腐蝕磨損。風機的運行工況比較復雜，磨損的類型也不相同。

　　(1)熱電廠多采用Y4-73系列引風機，抽吸電廠鍋爐的煙氣。雖然在鍋爐尾部排煙處設置了除塵裝置，但還會在煙氣中攜帶部分具有一定溫度、細小堅硬的固體顆粒，致使風機工作面長期承受著煤粉、礦石粉等硬質顆粒的高速沖刷，造成了風機機殼和葉輪等迎風部位的嚴重磨損和沖刷。特別是有些熱電廠在引風機前安裝脫硫型除塵器，煙氣中攜帶大量具有腐蝕性的水蒸汽，煙氣進入風機后受環境溫度的影響，在機殼內金屬表面結成含有大量氧化物和硫化物的露點，與金屬發生化學反應，形成一定厚度的松脆腐蝕層，很容易被磨損掉，磨損又加快了金屬的腐蝕速度，腐蝕與磨損的共同作用，加速了風機的損壞。

　　(2)燒結廠一般多采用雙吸入、雙支撐、錐形前盤、單板葉片，用于輸送燒結煙氣的主抽風機。煙氣中含有尖角形狀硬質顆粒的高濃度粉塵，這種混合氣體的溫度平均在150℃左右，最高溫度瞬時可達250℃。SJ8000以上風機工作轉速為1000r/min;SJ8000以下的風機工作轉速一般為1500r/min。在相同工況下，隨著風機旋轉速度的增快，也就是含塵氣流對風機迎風面的磨粒磨損頻率增多，造成風機迎風面金屬磨損加劇。

　　2　 風機易磨損部位

　　葉輪是風機最易磨損的部件，風機葉輪結構型式不同，運行工況不同，易磨損的部位也不盡相同。

　　2.1 　輪盤部易磨損部位

　　一般是在受含塵氣流沖刷較嚴重的鄰近葉片進口根部的輪盤迎風面。

　2.2　 葉片最易磨損的部位

　　(1)葉片進口：在葉片進口頭部正反兩面30~50mm寬度內易發生磨損，靠近輪盤側比較嚴重至輪蓋方向逐漸減弱;

　　(2)葉片中部：在葉片迎風面的中部，靠近輪盤側80~150mm寬度范圍內易發生磨損;

　　(3)葉片出口處：從葉片迎風面出口邊緣開始產生磨損，逐漸向葉片中部延伸，相同工況下風機運行的時間越長，葉片被磨損的就越簿越短，甚至順著輪盤方向從葉片根部全都磨穿。

　　風機葉片易磨損部位示意圖，見圖1。

　　

 

　　1.葉片 2.輪盤 3.輪蓋 4.葉片出口易磨損部位 5.葉片進口易磨損部位

　　圖 1 葉片易磨損部位示意圖
　2.3　 輪蓋易磨損部位

　　輪蓋迎風面靠近葉片出口100~130mm長，與葉片成20°~25°的邊角處，嚴重時可在此處將輪蓋磨出三角形豁口。

　　3 　耐磨技術措施

　　風機葉輪的磨損是一個十分復雜的物理過程，它與工作介質、流體速度、粉塵濃度、顆粒硬度，以及風機結構形式，風機焊接結構采用的材質等諸多因素都有關系。為提高風機的耐磨性、延長風機的使用壽命，根據風機的工作條件、磨損類型，選擇相適應的耐磨技術措施。

　　(1)對熱電廠Y4-73型鍋爐引風機，主要采用在葉輪易磨損部位堆焊耐磨層的技術措施。

　�、僖话阍诟咝Ш笙驒C翼型葉片上附加低錳鋼制成的葉片襯板，在葉片進口防磨圓鋼兩側增設防磨板;在特殊工況下運行的風機采用后向板型葉片代替機翼型空心葉片。

　�、谠谌~片頭部正反兩面50~70mm寬度、全部堆焊3~5mm厚耐磨層，以增加此部位的抗沖刷磨損。

　�、墼谌~片進口高度1/2~2/3處開始堆焊單弧圓心角為60°的人字形波紋，寬度在10~15mm、高度在3~4mm的耐磨條，抵抗多方位煙塵介質的沖刷，增強葉片的耐磨性。

　　(2)對燒結主抽風機采用的耐磨技術措施。

　�、俨扇≈鲃拥姆滥ゴ胧�：合理地設計風機結構，增加導向裝置，改變含塵氣流的流動方向，盡量減輕粉塵顆粒對葉片的沖擊，以及分散磨損點等手段，增強葉輪的耐磨性,負壓風機水簾。

　�、谶x擇具有高強度、高耐磨性的耐磨鋼板制作可更換的葉片襯板、輪盤易磨損部位的防護板,通風除塵，靠材料自身的耐磨性與綜合力學性能滿足風機的使用性。

�、鄄扇〗洕�上實惠，工藝上簡單，堆焊速度是焊條堆焊速度的2~3倍、高效率，易操作的藥芯堆焊焊絲氣體保護堆焊技術。藥芯堆焊焊絲品種較多，選擇4個焊材廠家生產的9種藥芯堆焊焊絲，做工藝性試驗，之后分別委托哈爾濱焊接研究所、鄭州機械研究所做了相對耐磨性試驗，從中選用5種藥芯堆焊焊絲在風機產品上試用1年多。從藥芯焊絲的工藝性、相對耐磨性、特定工況下使用性進行比較，從中擇優確定了2個生產廠家的3種焊絲做為風機防磨損的堆焊材料。

　　視風機運行工況，在葉片堆焊圖中選一種堆焊形式，在葉片上堆焊耐磨層，見圖2。

　　

 

　　(a)粉塵濃度相對較高時采用 (b) 一般情況下采用
　圖2　　 葉片堆焊圖

　　按輪蓋堆焊圖(圖3)和輪盤堆焊圖(圖4)在易磨損部位堆焊耐磨層，以提高風機的耐磨性。

　　

 ,工廠車間通風降溫;

　　圖3 　輪蓋堆焊圖 　　　　　　　　圖4 　輪盤堆焊圖

　　(3)雙金屬復合耐磨板是用堆焊的方法在低合金鋼板上熔敷一定厚度的高耐磨合金，從而形成具有高耐磨性、高韌性的一種復合板。作為風機的耐磨損材料提高風機使用壽命具有重要的現實意義。從7家復合板廠家選取了9種雙金屬復合板加工耐磨試樣，委托哈爾濱焊接研究所、鄭州機械研究所做了硬度測定和相對耐磨性試驗，復合板硬度達到56~64HRC遠大于Q345鋼板，相對耐磨性是Q345鋼板的5～9倍。雙金屬復合耐磨板表面質量和相對耐磨性進行比較，選擇3種雙金屬復合板做風機耐磨材料。

　　對運行工況特別惡劣，介質顆粒堅硬、棱角鋒利，濃度大、流體速度高的風機，依據風機的工作溫度選擇在工作溫度下具有高耐磨性的雙金屬復合耐磨板做風機葉片和機殼的耐磨襯板。

　4　 結論

　　研究了風機運行工況的特殊性，掌握風機磨損類型、風機磨損部位及分布情況，對熱電廠鍋爐引風機、燒結主抽風機等易產生磨損的風機，根據不同工況條件采取了相適應的耐磨技術措施。通過多年的推廣應用，取得了良好的效果，極大限度地保證了風機正常運行，可延長風機耐磨壽命3倍以上，雖然增加了一些制造成本，但適中的價格也同樣得到風機使用廠家所認可。

　　磨損現象包含著許多復雜因素，它往往是多重機理綜合作用的結果。塵粒進入葉輪后與壁面相互作用，在離心流道的進口區域和整個軸向流道內，塵�；�本上是在氣流的夾帶及自身慣性的綜合作用下，以非零攻角在碰撞壁面，然后又反彈進入流道內，這樣引起的壁面材料磨損是典型的沖蝕磨損。而在離心流道的出口區域內，塵粒在流道內運動了較長的一段距離，大部分和壁面發生過多次碰撞，基本上沿著壓力表面滑動或滾動，并對著壁面有一定的壓力作用，這樣造成的背面材料的磨損屬于擦傷式塵粒磨損，塵粒在壓力面附近區域的集中更加劇了塵粒磨損的危害程度。?
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