引言

風機廣泛應用于水泥生產線的各個系統中，其裝機容量約占全廠生產線總裝機容量的30％，同時風機在選型設計時裝機容量通常都會留有一定的富余量。因此，在水泥生產過程中，風機的運轉效率不僅影響水泥正常生產過程，而且還會對產品單位電耗產生顯著影響。公司為確定目前風機是否有較大的節能改造空間，前期通過對A公司與B公司高溫風機入口處進行取樣點檢測，其性能測驗結果顯示風機在試驗工況點運行效率較低，有較大的節能空間。通過對風機改造前后經濟效益對比分析，決定對兩家公司高溫風機進行節能改造。

A公司1#線4800t/d水泥生產線高溫風機于2009年投入運行，該風機設計型號為：W6-2×39NO.33F，匹配電機型號為：YRKK800-6；B公司1#線4800t/d水泥生產線高溫風機于2009年投入運行，該風機設計型號為：3050DIBB50，匹配電機型號為：YkK710-6。兩公司高溫風機改造前的設計參數如表1所示。

表1 改造前風機設計參數

兩公司高溫風機均運行了8年左右，需對高溫風機的運行參數做實際測量，以得出目前運行時的準確參數。由于高溫風機工況較為固定，因此選擇了風機滿足生產負荷工況進行試驗。測試主要依據國家標準GB/T10178-2006((5E業通風機現場性能試驗》的規定進行。在試驗工況下，對風機運行的風量、風壓、功率，進出口靜壓，介質溫度，電動機功耗等參數進行測量。其中風機流量的測量采用速度場法和標準皮托管進行測量，具體方法是在風機入口處的直段煙道上，沿風道圓周方向裝設8個流量測孔，每個測孔測量3個點，共測24個點。測量完成后，通過計算得出現實際工況下高溫風機的運行參數如表2所示。

表2 風機改造前試驗結果

其中，大氣壓力采用精密大氣壓計在測試現場測量當地大氣壓力；電動機輸入功率采用試驗時間內用戶表盤顯示的電機電壓、電流、功率因數計算電機的有功功率。

由表2可知兩家公司的風機運行效率均未達到70％，當陽公司甚至只有60％左右，風機運行效率偏低，功耗浪費嚴重，有一定的節能改造空間。

3.1 風機改造的選型方案

通常情況下，如果試驗工況為風機最大工況或長期正常運行工況，為了使改造后的風機最大限度的節能，同時兼顧到測量時可能存在的誤差，可將試驗參數考慮一定的富裕量作為設計點進行該項目的風機選型。在滿足風機性能參數的前提下，風機改造范圍盡量少，并盡可能利用現有的土建基礎、現有風道。基于以上選型原則，如表3所示，確定了風機以下的選型方案。

表3 LSN2745.00.90DBL6T風機選型參數設計

其中，風機入口密度是假定的進口標態密度，風機效率和軸功率是基于標況下入口介質含塵量為1009/m3計算值。

3.2 風機改造的具體實施方案

本項目風機改造工期約為10天，主要是更換風機轉子、殼體及部分附屬構件。在原風機基礎上進行局部改動后進行安裝，為減少不必要費用的支出，保留原有電機繼續使用和原有機殼的保溫方式，同時原有基礎總體不動，只根據實際需求進行小部分改動。風機改造主要表現在以下幾個方面：

(1)風機本體：更換風機轉子、入口風門、機殼、進氣箱、聯軸器、軸承支座、聯軸器護罩等。

(2)風機進出口風道：風機進、出口風道利用原有風道，由于改造后的風機進、出口尺寸與原有風機不同，改造后的風機進、出口需新配過渡段，將新風機進、出口與原有管道連接起來。

(3)聯軸器：為撓性聯軸器(非膜片式)，可以適應由于偏心產生的輕微振動，同時對沖擊和振動有較好的阻尼作用。

(4)機殼支撐方式：中心支撐。

(5)變頻風機調節方式：入口風門+變頻器。

3.3 改造后風機的高效性與穩定性設計

3.3.1風機的高效性設計

(1)風機設計采用量體裁衣式的設計方法，保證風機和每個系統的最佳匹配；

(2)風機采用了具有高效特性的平板型葉片；

(3)葉片防磨形式采用進口復合耐磨襯板方式，相比較國內廠家常用的堆焊方式表面更平滑，氣動損失小；

(4)入口集流器的特殊設計使得風機內部氣動損失很小；

(5)調節風門葉片采用流線型翼型結構等細節設計，保證了風機的高效特性。

3.3.2風機的穩定性設計

(1)轉子動平衡等級為G2.5級(國內廠家常為G6.3)，將不平衡量降低到最低水平；

(2)葉輪襯板材料采用進口高硬度復合耐磨襯板，保證了風機的高可靠性。

4.1 風機運行可靠性與穩定性明顯提高

改造后的風機轉子動平衡等級更高，聯軸器采用的是對沖擊和振動有較好阻尼作用的撓性聯軸器，入口環與導流錐利用合理的間隙設計來減少氣流對葉輪的擾流，且葉輪襯板材料采用了進口高硬度復合耐磨襯板，這些設計確保了設備的高可靠性和穩定性。在改造前后實際運行過程中，盡量取相似條件下，對兩公司風機軸承座振動情況進行監測，其振動情況如表4所示。

表4 風機改造前后(正常投料運行時)振動檢測數據mm/s

由表4可知，風機改造后軸承座振動減小，運行更穩定。這將減少軸承等零部件的磨損，從而減少設備故障率，節約維修成本。同時，由于風機的高可靠性與穩定性設計，免去了利用循環冷卻水對風機軸承潤滑油冷卻降溫的環節，省去了此處循環冷卻水及其配套所產生的生產成本。

4.2 風機運行成本明顯降低

以兩公司高溫風機測試結果為例進行理論分析，如表5所示，經計算，A公司高溫風機改造后每年可節省電費約130萬元，B公司高溫風機改造后每年可節省電費約182萬元。在改造前后實際運行過程中，盡量取相似條件下，對相關參數進行統計分析。

如表6所示，經計算，A公司高溫風機改造后每年可節省電費超過141萬元，B公司高溫風機改造后每年可節省電費超過143萬元，由于每臺風機改造成本約為200萬元，據此推算，預計1.5年左右就能通過節省的電費收回改造成本。同時，從工藝方面考慮，高溫風機電流的降低，對預熱器及回轉窯所需風量風壓調整范圍變大，極大的增加了操作的靈活性，更好地滿足了煅燒需求的條件。

從備件利用方面考慮，改造時替換下的風機轉子，可以作為備件供其它同類生產線同型號風機使用，當同類轉子維修更換時，被當作備件的轉子就能立即投入使用，不僅節約了維修時的備件成本，而且還能減少檢修周期，便于盡快恢復生產。

高溫風機改造后投入使用，經過改造前后各項運行數據統計，高溫風機運行平穩，電耗顯著降低，至今未出現明顯故障。

作者：劉繼斌，朱精瑞，顏新傳

來源：《中國葛洲壩集團水泥有限公司》

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