A公司1#线4 800 t/d水泥生产线高温风机于2009年投入运行，该风机设计型号为：3050DIBB50，匹配电动机型号为：YkK710-6。该公司高温风机改造前的设计参数见表1。

表1　改造前风机设计参数

A公司高温风机运行了8年左右，需对高温风机的运行状况及参数做实际测量，以得出目前运行时的准确参数。由于高温风机工况较为固定，因此选择了风机满足生产负荷工况进行试验。

测试主要依据ISO 5802∶2001和GB/T 10178—2006《工业通风机 现场性能试验》的规定进行。现场测量点布置参见图1，利用入口垂直管道的8个堵孔测量该处截面的静压、动压以及温度；利用风机入口膨胀节前约100 mm截面处已布置好的4个静压接头（两侧共8个）测量风机入口静压、入口温度；利用风机出口膨胀节后约100 mm截面处已布置好的4个静压接头测量风机出口静压、出口温度，在试验工况下，对风机运行的风量、风压、功率，进出口静压，介质温度，电动机功耗等参数进行测量。其中风机流量的测量采用速度场法和标准皮托管进行测量。

图1　风机现场试验测量面布置

测量完成后，通过计算得出实际工况下高温风机的运行参数见表2。

表2　风机改造前测试结果

其中，大气压力采用精密大气压计在测试现场测量当地大气压力；电动机输入功率采用试验时间内用户表盘显示的电动机电压、电流、功率因数计算电动机的有功功率。

由表2可知A公司的风机运行效率只有60%左右，风机的运行工况严重偏离风机性能曲线，运行效率偏低，功耗浪费严重，有一定的节能改造空间。

4.1　风机改造的选型方案

通常情况下，如果试验工况为风机最大工况或长期正常运行工况，为了使改造后的风机最大限度的节能，同时兼顾到测量时可能存在的误差，可将试验参数增加一定的富余量作为设计点进行该项目的风机选型。在满足风机性能参数的前提下，风机改造范围尽量少，并尽可能利用现有的土建基础、现有风道。基于以上选型原则，确定了风机的选型方案，见表3。

表3　风机选型参数设计

其中，风机入口密度是假定的进口标态密度，风机效率和轴功率是基于入口介质含尘量为100 g/Nm3计算值。

4.2　风机改造的具体实施方案

本项目风机实际改造工期为10 d，为减少不必要的支出，保留原有电动机及基础不动，在原风机基础上进行局部改动后进行安装。具体实施方案如下：

（1）设备基础改动：风机在停机前，提前将原风机支撑座两边的围墙用土建施工的水钻按尺寸要求钻好，停机后，将原进出风管和原风机支撑座两边的围墙撤出后，打掉原风机的二次浇灌层，然后按厂家要求将新风机安装到位，见图2。

图2　设备基础改动

（2）风机本体：全部更换，包括风机转子、机壳、进气箱、联轴器、轴承支座、联轴器护罩等，取消进出口调节风门，见图3。

图3　风机本体改动

（3）风机进出口风道：风机进出口风道利用原有风道，由于改造后的风机进出口尺寸与原有风机不同，需新配过渡段，将新风机进出口与原有管道连接起来。停机前需提前做好风机进出口风道，见图4。

图4　风机进出口风道改动

（4）联轴器：为挠性联轴器（非膜片式），可以适应由于偏心产生的轻微振动，同时对冲击和振动有较好的阻尼作用。

  (5）机壳支撑方式：中心支撑。

（6）变频风机调节方式：变频器调节。

4.3　改造后的风机高效性与稳定性设计

1）风机的高效性设计

风机主轴采用35CrMo钢，并采用特殊热处理工艺，以保证强度和刚度，安装时非固定端（非定位端）比固定端（定位端）高1.5~2 mm；而国内风机考虑到风机主轴挠度，安装时让非固定端（非定位端）和固定端（定位端）同时高出主轴中间0.07 mm左右。

风机采用了平板型叶片，机械性能好，且改造后其做功能力接近生产工艺要求，风量调节范围和精度均有明显提高。

叶片防磨形式采用进口复合耐磨衬板方式，其表面平滑，气动损失小，叶片背面不易积尘，试验结果显示，手工堆焊导致的表面不光滑会使得风机效率降低3%~5%。

入口集流器的特殊设计使得风机内部气动损失很小，入口环与导流锥采用合理的间隙减小气流由入口箱进入叶轮时产生的扰流，提高了风机的气动性能，保证风机在复杂的工作环境中高效、稳定运行；同时，喇叭口进行过精加工，安装时上部间隙为3 mm，下部间隙为6 mm，而国内厂家喇叭口未进行精加工，安装时上下部间隙同为10 mm左右，进一步降低了因间隙导致的气动损失。

2）风机的稳定性设计

转子动平衡等级为G2.5级（国内厂家常为G6.3级），将不平衡量降低到最低水平。

叶轮衬板材料采用进口高硬度复合耐磨衬板，保证了风机的高可靠性。

1）风机运行可靠性与稳定性明显提高

改造后的风机转子动平衡等级更高，联轴器采用的是对冲击和振动有较好阻尼作用的挠性联轴器，入口环与导流锥利用合理的间隙设计来减少气流对叶轮的扰流，且叶轮衬板材料采用了进口高硬度复合耐磨衬板，这些设计确保了设备的高可靠性和稳定性。

在改造前后正常投料运行过程中，尽量取相似条件下，对A公司风机轴承座振动情况进行监测，其振动情况见表4。

由表4可知，风机改造后轴承座振动减小，运行更稳定。这将减少轴承等零部件的磨损，从而降低设备故障率，节约维修成本。同时，由于风机的高可靠性与稳定性设计，免去了利用循环冷却水对风机轴承润滑油冷却降温的环节，节省了相关成本。

2）风机运行成本明显降低

以A公司高温风机测试结果为例进行理论分析，如表5所示，经计算，该公司高温风机改造后每年可节省电费约180万元。 

表5　风机改造前后理论效果情况

改造前后相关参数见表6，经计算，A公司高温风机改造后每年可节省电费超过143万元，由于每台风机改造成本约为200万元，据此推算，预计1.5年左右就能通过节省的电费收回改造成本。同时，从工艺方面考虑，高温风机电流的降低，对预热器及回转窑所需风量风压调整范围变大，极大地增加了操作的灵活性，更好地满足了煅烧需要。

表6　风机改造前后经济效果情况

从备件利用方面考虑，改造时替换下的风机转子，可以作为备件供其他同类生产线同型号风机使用，当同类转子维修更换时，被当作备件的转子就能立即投入使用，不仅节约了维修时的备件成本，而且还能减少检修周期，便于尽快恢复生产。
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