屋顶负压风机_特殊工况风机耐磨技术及应用离心风机叶轮磨损机理

　 引言

　　风机产品在建材、冶金、电力、化工等行业，是生产线上不可缺少的关键设备。本文阐述了风机在环境极为恶劣工况下运行，如何保证用户不因为风机磨损而频繁的停产维修、更换设备及造成诸多的经济损失。对风机磨损问题进行了深入研究，应用了多种耐磨技术，解决了风机易磨损一大技术难题。

　　1 　不同工况条件下风机的磨损形式

　　风机的磨损形式：①含尘气流中磨料的微切削作用而产生的低应力磨粒磨损;②含硬质颗粒的运动流体高速冲向设备表面形成的冲刷磨损[1];③腐蚀和磨损综合作用下的腐蚀磨损。风机的运行工况比较复杂，磨损的类型也不相同。

　　(1)热电厂多采用Y4-73系列引风机，抽吸电厂锅炉的烟气。虽然在锅炉尾部排烟处设置了除尘装置，但还会在烟气中携带部分具有一定温度、细小坚硬的固体颗粒，致使风机工作面长期承受着煤粉、矿石粉等硬质颗粒的高速冲刷，造成了风机机壳和叶轮等迎风部位的严重磨损和冲刷。特别是有些热电厂在引风机前安装脱硫型除尘器，烟气中携带大量具有腐蚀性的水蒸汽，烟气进入风机后受环境温度的影响，在机壳内金属表面结成含有大量氧化物和硫化物的露点，与金属发生化学反应，形成一定厚度的松脆腐蚀层，很容易被磨损掉，磨损又加快了金属的腐蚀速度，腐蚀与磨损的共同作用，加速了风机的损坏。

　　(2)烧结厂一般多采用双吸入、双支撑、锥形前盘、单板叶片，用于输送烧结烟气的主抽风机。烟气中含有尖角形状硬质颗粒的高浓度粉尘，这种混合气体的温度平均在150℃左右，最高温度瞬时可达250℃。SJ8000以上风机工作转速为1000r/min;SJ8000以下的风机工作转速一般为1500r/min。在相同工况下，随着风机旋转速度的增快，也就是含尘气流对风机迎风面的磨粒磨损频率增多，造成风机迎风面金属磨损加剧。

　　2　 风机易磨损部位

　　叶轮是风机最易磨损的部件，风机叶轮结构型式不同，运行工况不同，易磨损的部位也不尽相同。

　　2.1 　轮盘部易磨损部位

　　一般是在受含尘气流冲刷较严重的邻近叶片进口根部的轮盘迎风面。

　2.2　 叶片最易磨损的部位

　　(1)叶片进口：在叶片进口头部正反两面30~50mm宽度内易发生磨损，靠近轮盘侧比较严重至轮盖方向逐渐减弱;

　　(2)叶片中部：在叶片迎风面的中部，靠近轮盘侧80~150mm宽度范围内易发生磨损;

　　(3)叶片出口处：从叶片迎风面出口边缘开始产生磨损，逐渐向叶片中部延伸，相同工况下风机运行的时间越长，叶片被磨损的就越簿越短，甚至顺着轮盘方向从叶片根部全都磨穿。

　　风机叶片易磨损部位示意图，见图1。

　　

 

　　1.叶片 2.轮盘 3.轮盖 4.叶片出口易磨损部位 5.叶片进口易磨损部位

　　图 1 叶片易磨损部位示意图
　2.3　 轮盖易磨损部位

　　轮盖迎风面靠近叶片出口100~130mm长，与叶片成20°~25°的边角处，严重时可在此处将轮盖磨出三角形豁口。

　　3 　耐磨技术措施

　　风机叶轮的磨损是一个十分复杂的物理过程，它与工作介质、流体速度、粉尘浓度、颗粒硬度，以及风机结构形式，风机焊接结构采用的材质等诸多因素都有关系。为提高风机的耐磨性、延长风机的使用寿命，根据风机的工作条件、磨损类型，选择相适应的耐磨技术措施。

　　(1)对热电厂Y4-73型锅炉引风机，主要采用在叶轮易磨损部位堆焊耐磨层的技术措施。

　　①一般在高效后向机翼型叶片上附加低锰钢制成的叶片衬板，在叶片进口防磨圆钢两侧增设防磨板;在特殊工况下运行的风机采用后向板型叶片代替机翼型空心叶片。

　　②在叶片头部正反两面50~70mm宽度、全部堆焊3~5mm厚耐磨层，以增加此部位的抗冲刷磨损。

　　③在叶片进口高度1/2~2/3处开始堆焊单弧圆心角为60°的人字形波纹，宽度在10~15mm、高度在3~4mm的耐磨条，抵抗多方位烟尘介质的冲刷，增强叶片的耐磨性。

　　(2)对烧结主抽风机采用的耐磨技术措施。

　　①采取主动的防磨措施：合理地设计风机结构，增加导向装置，改变含尘气流的流动方向，尽量减轻粉尘颗粒对叶片的冲击，以及分散磨损点等手段，增强叶轮的耐磨性,负压风机水帘。

　　②选择具有高强度、高耐磨性的耐磨钢板制作可更换的叶片衬板、轮盘易磨损部位的防护板,通风除尘，靠材料自身的耐磨性与综合力学性能满足风机的使用性。

　③采取经济上实惠，工艺上简单，堆焊速度是焊条堆焊速度的2~3倍、高效率，易操作的药芯堆焊焊丝气体保护堆焊技术。药芯堆焊焊丝品种较多，选择4个焊材厂家生产的9种药芯堆焊焊丝，做工艺性试验，之后分别委托哈尔滨焊接研究所、郑州机械研究所做了相对耐磨性试验，从中选用5种药芯堆焊焊丝在风机产品上试用1年多。从药芯焊丝的工艺性、相对耐磨性、特定工况下使用性进行比较，从中择优确定了2个生产厂家的3种焊丝做为风机防磨损的堆焊材料。

　　视风机运行工况，在叶片堆焊图中选一种堆焊形式，在叶片上堆焊耐磨层，见图2。

　　

 

　　(a)粉尘浓度相对较高时采用 (b) 一般情况下采用
　图2　　 叶片堆焊图

　　按轮盖堆焊图(图3)和轮盘堆焊图(图4)在易磨损部位堆焊耐磨层，以提高风机的耐磨性。

　　

 ,工厂车间通风降温;

　　图3 　轮盖堆焊图 　　　　　　　　图4 　轮盘堆焊图

　　(3)双金属复合耐磨板是用堆焊的方法在低合金钢板上熔敷一定厚度的高耐磨合金，从而形成具有高耐磨性、高韧性的一种复合板。作为风机的耐磨损材料提高风机使用寿命具有重要的现实意义。从7家复合板厂家选取了9种双金属复合板加工耐磨试样，委托哈尔滨焊接研究所、郑州机械研究所做了硬度测定和相对耐磨性试验，复合板硬度达到56~64HRC远大于Q345钢板，相对耐磨性是Q345钢板的5～9倍。双金属复合耐磨板表面质量和相对耐磨性进行比较，选择3种双金属复合板做风机耐磨材料。

　　对运行工况特别恶劣，介质颗粒坚硬、棱角锋利，浓度大、流体速度高的风机，依据风机的工作温度选择在工作温度下具有高耐磨性的双金属复合耐磨板做风机叶片和机壳的耐磨衬板。

　4　 结论

　　研究了风机运行工况的特殊性，掌握风机磨损类型、风机磨损部位及分布情况，对热电厂锅炉引风机、烧结主抽风机等易产生磨损的风机，根据不同工况条件采取了相适应的耐磨技术措施。通过多年的推广应用，取得了良好的效果，极大限度地保证了风机正常运行，可延长风机耐磨寿命3倍以上，虽然增加了一些制造成本，但适中的价格也同样得到风机使用厂家所认可。

　　磨损现象包含着许多复杂因素，它往往是多重机理综合作用的结果。尘粒进入叶轮后与壁面相互作用，在离心流道的进口区域和整个轴向流道内，尘粒基本上是在气流的夹带及自身惯性的综合作用下，以非零攻角在碰撞壁面，然后又反弹进入流道内，这样引起的壁面材料磨损是典型的冲蚀磨损。而在离心流道的出口区域内，尘粒在流道内运动了较长的一段距离，大部分和壁面发生过多次碰撞，基本上沿着压力表面滑动或滚动，并对着壁面有一定的压力作用，这样造成的背面材料的磨损属于擦伤式尘粒磨损，尘粒在压力面附近区域的集中更加剧了尘粒磨损的危害程度。?
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