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。