风机风门问题.doc

风机风门执行机构存在问题及技术改造
点击次数：77 发布时间：2009-2-11 10:31:49

  1 前言
    马钢第三烧结厂185m2烧结机尾电除尘系统承担着烧结主机、单棍、带冷及转运站等45个扬尘点的粉尘回收处理。烟气处理量78.6×104m3/h，其除尘风机选用Y4-73-11NO311/2F左45°型锅炉引风机，功率1600kW。原设计配置风门调节为四连杆机构，电动执行器选用DKJ-510型。
    2 存在问题分析
    经投用至今8年多生产实践，该系统除尘风机风门执行机构存在多方面不足：
    2.1 电动执行器选型偏小
    该除尘风机属大型锅炉引风机，而风门执行器选用DKJ-510型规格偏小，实用中无论是电动还是手动均显负载阻力较大、操作困难，同时出现风门工作点漂移、自锁困难等现象。
    2.2 执行器安装基础强度不够
    原设计电动执行器安装在距地面+3.5m高平台上，安装平台为混凝土板简支结构，强度及刚度均较差，风机运行时导致其整体震动，因此也破坏了执行器自锁功能的稳定性。
    2.3 四连杆执行机构原设计存在缺陷
    2.3.1 执行机构理论上属于平面连杆机构范畴，而且是具有双摇杆的铰链四连杆。依相关设计理论为保证良好运转，在满足需要的前提下，设计时必须注意满足相关规范，即连杆机构的输出最小传动角γmin具有较大值，中等及以上力矩负载规范要求γmin>40°，而原设计不满足这一要求。原风机执行机构实测技术参数如下：
    风门摇杆a：400mm；
    连杆b：820mm；
    执行器摇杆c：450mm；
    机架d：825mm。
    机构工作示意图见图1，有关参数计算示意见图2，具体运行极限（全闭、全开）参数见表1。

表1 原执行机构运行两极限位置参数
夹角名称
风门全关时
角度位置/（°）
风门全关时
角度位置/（°）
总行程/（°）
两摇杆与
水平夹角
风门a
40.09★
-38.15★
78.60
执行器c
39.04
-26.14
65.18
杆件
间夹角
φ
107.26
28.66
-
α1+α2
73.78
138.96
-
γ
76.18
21.40
-
    注：表中★为实测参数.
    利用计算式：

    由计算可知当风机风门接近全开位置时（参见图1），四连杆机构传递载荷处于最不利状态，输出传动角γmin=21.0°。这是造成实际中操作困难的重要原因之一。
    2.3.2 原设计还导致风机风门开度不足。从计算知（见表1）风机摇杆α角度全行程为78.60°，百叶阀风门从理论上讲全行程应为0~90°，而原设计实际开度仅为理论开度的87.3%（78.60÷9O×100%=87.3%），造成能源浪费。
    上述诸多问题，不仅严重影响该系统的除尘效率，造成各收尘点岗位粉尘超标，而且回顾历史也是导致1998年该系统除尘主管严重积料坍塌、风机发生重大事故的原因之一。同时执行器的安装位置，既不方便操作，又危及安全。进行技术改造势在必行。
    3 改造设计
    3.1 改造内容
    针对上述问题，2002年决定利用年修机会对其进行技术改造。首先将原有DKJ-510型电动执行器改用DKJ-710规格。解决选型偏小、自锁性能差的问题。
    其次拆除+3.5m安装平台，将执行器移至±0.00平台安装，既便于操作同时又消除基础单薄、稳定性差、运行振动等缺陷。
    基于上述考虑，以四连杆机构进行重新设计，内容如下：
    3.1.1 风机风门摇杆口α利旧；
    3.1.2 电动执行器摇杆c重新制做，尺寸c仍取450mm，以确保风门全行程之要求；
    3.2 机构连杆b、机架d及执行器安装位置确定
    通过对风门摇杆a开、关两极限位置实地测量得到其位置参数（与水平线夹角）分别是-45°和40°（见图3），角度全行程为85°，真实开度达到理论开度（90°）的94.44%，四连杆机构的设计将以此要求条件为前提进行。

    为了保证机构运转中实现良好的传动，依照相关设计规范必须注意遵循机构输出杆a在总行程的中点附近时，传动角获得最大值（即γmax90°）这一原则。结合现场实际，取电动执行器摇杆c转动中心O1点位置，为四连杆机构所在平面内相对于风门摇杆a转动中心O点下方铅垂线上。即OO1连线为一铅垂线（机架杆d）。
    依据标高，取d=4130mm，摇杆口行程中点位置参数θ=-2.5°（见图3），则连杆b
    代入计算得到b=41l2.86mm。至此机构各杆件尺寸初步确定如下：范要求（见表2）。

    风门摇杆a=400mm；
    连杆b=4112.86mm；
    执行器摇杆c=450mm；
    机架d=4130，mm。
    结合图2、图3及前述计算式（1）（2），代入参数计算即可得到重新设计的机构各运行参数见表2。
表2 风门执行机构运行两极限位置参数
杆件间夹角
开度0（关）时角度位置/（°）
开度100%（全开）时角度位置/（°）
φ
130
45
α1+α2
52.40
126.06
γ
50.70
43.88
    3.3 机构传动角验算
    从分析可知执行机构在关闭及全开两极限位置时，传动角为最小值，此时杆件受力最为不利，利用前述计算式（3），代入各参数计算可得到γmin=50.70°，γmin开=43.88°；完全满足γmin>40设计规范要求（见表2）。
    结合改造设计后机构工作示意图（见图3），得到执行机构与风门开度对应位置参数，见表3。
表3 执行机构与风门开度对应位置（与水平线夹角）
对应摇杆
开度0（关）时
角度位置/（°）
开度50%（全开）时角度位置/（°）
开度50%（全开）时角度位置/（°）
总行程
风门a
40
-2.5
-45
85
执行器c
37.6
0
-36.06
73.66
    4 改造效果
    2002年12月年修实施了上述技术改造，一周后年修结束即投入运行至今，效果良好。改造前存在的诸多问题全部得到圆满解决，既有利于安全生产、方便操作，又确保了除尘风机正常运行，也为机尾除尘系统进一步提高效率提供了良好的设备保障，达到了改造的目的。