一种煤气排送鼓风机的国产化技术总结

摘 要：针对国外某煤气风机价格昂贵且供货周期长等问题，对此产品的国产化进行了可行性分析及实施，阐述了国产化方案的实施过程与技术改进，为风机国产化提供了依据与指导。

关键词：煤气风机；国产化；焦炉煤气；焊接应力

中图分类号：TQ545 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.088

某钢铁厂一至三期工程使用的煤气排送鼓风机由日本生产，担负着该公司焦炉煤气输送的重任，其主要技术参数为：工作介质为焦炉煤气，工作温度32 ℃（最高为35 ℃），风量为65 000 N·m3/h，转速为5 116～7 308 rpm，升压为20.58 kPa。

风机自投入运作以来，其零部件的供应一直依赖于日本厂家，产品价格昂贵且供货周期较长。为打破国外煤气排送风机的技术垄断，降低风机的采购成本，决定对此煤气风机进行国产化技术攻关，并将国产化后的风机应用于该公司新建焦炉。

1 煤气风机国产化的可行性分析

1.1 技术可行性论证

为了评价进口煤气风机国产化的制造技术风险，需要分析国内加工制造技术水平，明确加工的精度与性能能否满足要求。制造煤气鼓风机的技术关键是要解决锻造、加工精度和焊接应力的消除等问题。经过调研分析，结合我国在风机材料、密封等方面的技术水平现状，目前，国内的大型风机公司完全具备制造类似煤气风机的能力，此类风机的国产化工作在技术上是可行的。

1.2 经济效益可行性分析

进口煤气风机的国产化需要进行经济效益的可行性分析，了解进口产品价格和国产化生产成本，并评估进口和国产产品的使用寿命，从而比较进口与国产产品之间的性价比。此外，还要着重考虑交货周期等因素。通过询价和计算，国产风机制造所需的成本仅为进口风机价格的1/5～1/4；在使用寿命方面，采用高强度材料后，国产化煤气风机将比进口风机寿命更长，备件方面也更加便宜。

2 测绘与试验

由于国外对进口煤气风机的核心零部件信息封锁，只能依靠对进口样机的测绘来完成资料的准备工作。测绘原则为：在对风机进行测绘的基础上，采用国内相关离心风机的设计模型进行校核后再设计。该风机结构并不复杂，但对机加工的精度要求较高，因此，风机的测绘工作将直接影响其工作性能。

2.1 材质的选取

对于风机主要零部件的选材，通过查阅相关使用说明书以及对材质进行金相化验，可获得其各零部件的材质。随着技术的进步和工程领域高参数需求的发展，经过多年的引进与吸收，目前，国内满足煤气风机叶轮强度等级要求的材料有双相不锈钢钢、钛合金和低合金结构钢。此次国产化过程中叶轮选用的材质为双相不锈钢，主轴材质为42CrMo。

2.2 几何尺寸测绘

测绘过程并不是一个简单的测量过程，对复杂、关键零部件几何尺寸的精确测绘是煤气风机国产化工作的第一要求。机壳、叶轮等零部件的型线是三维的，其测绘必须依靠高端测备，以保证测绘的精度。

2.3 试验

作为转动部件，煤气风机转子在设計、加工与装配等过程中不可避免地存在误差，进而在运作时产生离心惯性力，引发振动、噪声，甚至破坏性事故。因此，需要对转子进行动平衡试验，使其达到允许的平衡精度。

考虑到要国产化转子的高速性能要求和在高速条件下材质力学性能的变化，对转子的出厂试验采用了超速性能试验，转速达12 320 rpm。

由于风机工作介质为焦炉煤气，壳体必须具备良好的密封性能，因此，对壳体进行了水压试验，保证无渗漏。

3 技术关键与改进措施

进口风机的国产化工作不是简单的测绘仿造，而是要针对设计和试用过程中发现的问题加以改进和完善。

3.1 机壳铸件的密封与支承

机壳经过测绘、设计、铸造加工，进入工厂测试。在进行水压试验时，机壳本体与冷铁结合部分发生了泄漏。针对这个情况，现场停止了下一步的装配，与制造公司的加工技术人员对此进行了讨论，以寻求解决方法。

针对机壳泄露问题，相关技术人员提出了采用胶补的解决方法。通过查阅资料及讨论，确定了此方案的可行性，最终通过此方法解决了机壳渗水问题。

3.2 叶轮效率的提高

叶轮采用三元流叶轮，效率高，半开式无前盘，叶片附加离心力小。材料为锻制不锈钢，五轴联动数控加工中心整体铣制加工而成。

3.3 集流器防爆设计

作为煤气风机，防爆是必须考虑的，同时，还要考虑强度、耐腐蚀性、生产成本等各种因素。由于国外风机运行时间较长，集流器表面被煤焦油覆盖，仅能看到材质为铸铁，如何防爆无从知晓。因此，金通灵公司成立科研攻关小组，将此项作为一个重点进行研究，最终采用了铸铁集流器，并在表面浇注防爆材料的设计方案。

3.4 工作介质的密封

由于风机的工作介质为煤气，因此，决定了风机设计与制造中存在诸多技术难点与关键点，尤其是风机轴端的密封问题。目前，风机常用的密封方式有迷宫式密封、浮环密封、机械密封、干气密封等，根据现场的实际需求，采用迷宫+水密封的方式对煤气进行隔绝，以防煤气的泄漏。此外，为了防止水通过密封流入到机体，在密封处设置了挡水盘，通过离心力的作用将水甩出，实现了工作介质的密封。

4 运行效果和经济效益

煤气风机的国产化设计过程中充分运用了先进的设计理论，采用单级高速、双进气、双支撑及防爆设计技术，国产化风机设计流量为61 200 m3/h，压升为30 kPa，产品实测效率比国内现有多级鼓风机产品提高了5%以上，比进口产品效率高2%左右。目前，风机运行状态良好，现场检测结果达到了设计要求。

对于本次煤气风机国产化的费用，通过与日本风机进行对比，国产风机制造所需的成本仅为进口风机价格的1/5～1/4.此外，国产化风机制作周期为进口供货周期的1/3.

煤气风机国产化的成功实施有效保证了钢厂冶金系统的稳定运行，降低了公司的设备采购和维护成本，同时，对此类风机的国产化工作具有重要的指导意义。

参考文献

[1]张宴欣，刘维民，孙宝东.煤气鼓风机的选择[J].燃料与化工，2009（05）.

[2]于德梅，刘桂艳.大型焦炉煤气风机设计[J].通用机械，2014（08）.

〔编辑：张思楠〕