介绍了烧结系统的核心设备--烧结主抽风机的性能及国产和进口的在性能和实际使用中的差异，对生产的影响

e Analysis and Comparison of Sntered Ma n Drawng Fan

Jiang Renpu

(The Sintering Plant of Xiangtan lron & Steel Group Corporation)

随看高炉冶炼设备日趋大型化，烧结设备也 相应的向大型化发展。烧结设备的大型化无疑 地增加了设备制造难度。比较突出的是烧结主 抽风机。目前对大型烧结主抽风机是选用国产 的还是引进国外的，各个企业执不同的观念。这 里不仅是投资多少的问题，关键是哪种设备性能 更优，运行更可靠。下面将英国豪顿公司与上海 鼓风机厂的两种同类型的主抽风机进行一下性 能分析与比较。以查找出各自的长处与不足。 2技术参数、结构尺寸的对照 一网加的性性格白的

路桥工程表格表 1 风机主要运行参数

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表2风机主要结构参数

3.1风机性能的几项指标分析比较

3.1. 1 风机效率计算

衡量风机的优劣，效率是一个很重要的参 数，下面对两台风机的效率进行计算分析比较 根据公式,风机的有效功率（N)为

N,=qp/1000

: q—风机的风量,m / s 风机的风压，Pa 计算结果：豪顿风机有效功率Nx=54945kW 上鼓风机有效功率Nz=5100kW 那么效率M）的计算公式为： n=有效功率轴功率=Nx/N 根据已知数据，计算结果， ni =Q 902 n2 =Q 86 计算结果，>2,表明豪顿风机的效率比上 机效率高。

n.=0 902 n, =0 8

312配套功率备用系数的分析比较

由于风机在运转过程中，有时会出现超负荷 情况，因此，电机功率的选择一般要比风机的轴 功率大一些，即N>N.N与N的比值称为备用 系数（K），K值大说明电机抗过载能力强，但选的 太大是一种不必要的浪费，通常K值取1.15～1 50/2/ 那么根据公式K=Nm/N,豪顿风机备用系数 Ki = 1. 15 上鼓风机备用系数K,=1.10 上述计算结果表明，豪顿风机的K值选择为 通常规定的下限，说明既安全又经济。而上海鼓

风机的K值已经小于通常规定值的下限，这就表 明上海鼓风机选用的电机过载能力差。

集流器也称喇叭口（导入锥）是风机入口，它 的作用是在损失较小的情况下，将气体均匀的导 入叶轮。常见的集流器有四种类型：圆筒形、圆 锥形、圆弧形及喷嘴形。集流器的形状对风机有 较大的影响。 豪顿风机的集流器为圆弧与圆锥复合形集 流器，如图1。 上鼓风机的集流器为圆筒与圆锥的复合形 如图2。

根据风机设计理论，圆简形集流器本身损失 很大，且引导气流进入叶轮的流动状态不好。圆 锥形集流器，略比圆筒形好些，但是仍不佳。圆 弧形集流器本身损失较小，引导气流进入叶轮的 流动状态也较好。由此可见，豪顿选用圆弧形集 流器较上海鼓选用的圆筒形集流器，技术上要先 进些，有利于提高风机的效率，

普：豪顿与国产烧结主抽风机设备的性能分析与比

另外集流器与叶轮进风口之间的间隙值，对 风机的性能影响较大。通常来讲，间隙越小，越 均匀，风机的效率越高。但由于受机壳的热膨胀 影响，机壳位移的规律性很难把握准，间隙若太 小，会导致叶轮与集流器刮碰。因此间隙的大小 与风机的制造精度有关，与控制机壳位移的能力 有关。 豪顿风机集流器与叶轮调整间隙，见图3。 上鼓风机集流器与叶轮调整间隙，见图4

图3豪顿集流器与叶轮间隙

从图3.图4中可以看出，豪顿风机已将集流 器插入叶轮进风圈内，且与叶轮的径向间隙小。 上鼓风机集流器本体未插入叶轮进风圈内 而是靠包在集流器进风口上的薄铜皮圈来调整 间隙的，要求铜皮与叶轮轴向可接触，但是径向 不能与叶轮接触摩擦。从设计构思来讲此种方 法是可行的，但是由于铜皮的刚性较差，加上机 壳受热膨胀影响发生位移，铜皮就有被碰撞变形 的可能，一旦变形就会影响风机运行，达不到预 期的设计意图。

叶轮的尺寸和几何形状是决定风机性能的 关键条件。 豪顿风机叶轮参数：该叶轮为具有中盘的双 吸式叶轮叶轮直径中3646mm.叶轮宽度830mm

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叶轮侧盘为平盘。叶轮结构类型为后向式，叶片 的出口角为528。叶片数目为12片叶片形状 为弧形。 上鼓风机与豪顿风机叶轮不同的参数是叶 轮直径中4043mm，叶轮外圆宽度600mm，叶轮侧 盘为圆锥侧盘，叶片出口角为428°叶片的数目 为10片。 分析比较：豪顿风机选用平盘侧盘，虽然制 造简单些，但对气流的流动有不良影响，会降低 效率，而上鼓风机选用圆锥侧盘，虽然制造难度 比较大，但效率和叶轮强度都比平盘优越。 豪顿与上鼓选用的叶轮均属于后弯叶轮。 通常叶轮结构有三种类型，即前向式、径向式、后 向式。见图 5:

图5叶轮结构的三种类型

a)前向式:β，>90°；（b)径向式 β,=90°: （c)后向式:β,<90°

后弯叶轮的叶片出口角β，<90°根据风机 理论，叶轮出口角β越大，则产生压力提高，从压 力的角度讲前弯叶轮的压力比后弯叶轮的压力 要高，但一般后弯叶轮的流动效率比前弯叶轮较 好，消耗功率比前弯叶轮风机要小。且具有不超 负荷特性。因此，一般大型离心风机均选用后弯 式叶轮结构。 上鼓风机设计的叶轮直径大，根据风机动压 公式pk： p 2g 高风机的风压，但使整体结构庞大，而叶轮外圆 宽度窄，不利于提高风机的风量，这也从理论上 说明了上鼓风机的风压较高，流量较低的道理。 豪顿风机的叶轮直径比上鼓风机叶轮直径 小，但豪顿风机叶轮的叶片出口角β，比上鼓风机 的大，β，大产生的压力高，因此豪顿风机在叶轮 直径小的情况下，同样可以达到相似的全静压。 同时豪顿风机选用的宽叶轮和多叶片结构均可 达到提高风量的效果。

3.23轴承与轴承支承跨度

豪顿风机与上鼓风机采用的同为自动调心 动轴承，，但在轴承尺寸和结构上差异较大，豪 顿风机径向轴承，轴径为中254mm，轴承宽为 250mm，二轴承的支承跨度为Ll=5850mm，属液 体动压油膜轴承。 上鼓风机径向轴承，轴径为中325,轴承宽度 350二轴承的支承跨度为L=5100mm。特别不 司点为，上鼓风机轴承选用的是静动压轴承。也 就是该机组除了有一路供轴承润滑油路外，尚有 高压油路用于风机启动时高压油顶轴装置。 文一路高压油分别进入二轴承支承轴衬底部，使 轴呈悬浮状态再启动风机，这样可以减少风机启 动时的阻力矩。现场试验结果表明，当高压油调 节至7MPa时，轴承自由端将顶起0.08mm，而固 定端顶起0.15mm。 豪顿风机的转子重量重，转动惯量大，可支 承轴承的直径与宽度都比上鼓的尺寸小，可说明 几个问题： 1）说明豪顿风机轴瓦和轴衬的材料质量高 具备如下特性：低摩擦系数、良好的耐磨性、抗胶 合性、咬合性、嵌藏性和顺应性，同油有较高的亲 和力。同时具有足够的抗压强度和疲劳强度，导 热性和热膨胀系数小。 2）说明豪顿轴承的加工精度高，主轴材质刚 度好，因为根据轴承承载力理论，提高表面光洁 度和轴径刚度，以及采用自动调心轴承，都是可 以提高轴承的承载力。 3）豪顿轴承的装配标准具有自身的特点，与 国内装配标准差异较大。根据滑动轴承承载力 计算公式：

B轴承宽;E偏心率；中相对角； l—轴承直径;Φ—偏位角；CBi—端泄系数; 9，和，一承载油膜起止角 可知，豪顿轴承选用小轴径、窄轴承宽、大接 触角、小间隙，是具有理论依据的。分析如下： （1）豪顿轴承接触角为≥110°而上鼓的为 60～70上鼓选用的小接触角，是按照中国标准

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选用的。理论上是为了使轴承更好地形成油楔 效应，实现动压油膜润滑。根据轴承承载能力计 算公式，承载能力与接触面和承载油膜的起止角 有关，上鼓轴承接触角小，又要增大接触面积，势 必要加大轴承的直径。由此可见，豪顿选用大接 触角轴承，其道理就是为了满足小直径轴承的承 载能力要求。 （2）豪顿风机轴承选用小侧隙(

3.2.4风机流量调节装置

风机流量调节装置的设计与选型也会影响 风机的性能。豪顿风机的流量调节装置、叶片是 流线型横载面，当全打开时，对气流所造成的阻 力可忽略。叶片的方向是设定好的，所以在叶片 部分闭合时，气体进入叶片相差叶轮旋转的方向 产生预旋涡流，其作用可减少对气体的压力从而 减少风机的功耗。 上鼓风机的流量调节装置、叶片为7×2片 平钢板组成，通过改变叶片的开度大小来改变风 机性能。由于调节风门的开度通常是在70° 80左右运行，这样平板叶片就会对进风气流造成 定的阻力，从而消耗了风机的一部分功率。因 此可以说豪顿的风机流量调节装置优于上鼓。

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3.3其它部位差异分析

1）豪顿风机考虑了机壳热膨胀位移控制装 置，而上鼓风机没有此装置。实践表明机壳受热 后，确实有膨胀位移现象。位移控制装置，既可 帮助机壳消除膨胀后的热应力，又使位移按要求 的方向移动，不会破环风机的运行条件。上鼓风 机机壳为全部固定，那么机壳的热应力无处释 放加剧了运行时的噪音与振动，也使部分部件 过早疲劳。对风机稳定运行及各部件的使用寿 命都会产生一种潜在的不良影响。 2）豪顿风机叶轮防磨装置是加装耐磨衬板 板厚S=14mm这种装置的唯一缺陷是固定衬板 的螺帽在叶片的背面，为凸出部分。运行实践表 明，此处积灰严重，而不均匀的积灰破坏了叶轮 的动平衡，应该改进。上鼓风机叶轮防磨装置是 喷焊耐磨合金粉末材料。这种方式，效果如何还 需实践的检验。但上鼓叶轮的叶片母材选材很 薄§=12mm林业标准，若喷焊的耐磨合金粉磨掉后，母材 很快就会磨损，且修复比较困难，

4风机运行状况的分析比较

1）豪顿风机运行平稳，故障率低，一般在对 机组进行检修调整和对叶轮清灰做动平衡后，机 组可在较低振动值（振动值≤1.5mm/s)的工况 下稳定运行较长的周期（一般1～2年）。相对国 产风机就达不到这一点。 2）豪顿风机运行时噪音小。在风机周围测 试四点，豪顿风机的噪音平均为86.5分贝，小于 豪顿规定的噪音标准值。而国产风机在同样位 置测量，噪音的平均值为95.03分贝。 3）豪顿风机运行性能参数潜能较大。在特 定的条件下，豪顿风机的最高负压可达到 20000Pa，最高风量也可超过额定值，而且系统无 过载反应。相比国产风机很难达到额定参数。

[3贾建新.VDMON板形控制系统技术分析【J].轻金 属,1998(8) 4 JJacques G Montastier CLECM shapemeter Ioll[J ]. Iron and Steel Engineer, 1983 (12) 5郑岗.板形测量与板形控制方法[J].重型机械，2002 (4) 6胡国栋.磁弹变压器差动式输出式冷轧带材板形仪

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通过对豪顿与上鼓主抽风机设备的分析比 较，以及运行实践可得以下结论： 1）豪顿风机设计构思好，与国产风机相比 其集流器的型式，流量调节叶片形状等都具有技 术上的先进性。特别是机壳位移控制装置的设 计，可以消除热应力产生的不良影响，减少噪声 与振动,提高整机使用寿命。这些是国内风机设 计上应以借鉴的； 2）豪顿风机设备制造材质好，设备加工精度 高，致使设备结构紧、轻巧。特别是选用小直 径滑动轴承及小外径叶轮是国内风机制造行业 目前无法做到的； 3）豪顿风机运行平稳，风机效率高，潜能大 过载能力强，且噪声小，敌障率低，可以较长周期的 不间断工作，与国内同类风机相比具有明显优势； 4）上鼓风机采用高压油顶轴装置，可避免风 机启动时伤损轴瓦，在技未和操作上具有先进 性。但在其他方面如提高风机效率、延长部件表 命和紧凑整体结构等方面还需进一步改进； 5）上鼓风机可以满足运行需要，而且设备价 格较低，在性价比上具有一定的优势。

1注庆春主编.冶治金通用机械与治炼设备.北京：治金工 业出版社水利施工组织设计 ，2004年 2北京钢院主编.机械零件（下册）.北京：人民教育出 版社，1980年 3机械工程手册编制委员会.机械工程手册第14卷.北 京：机械工业出版社，1982年 4薛俊虎.烧结生产技能知识问卷.北京：冶金工业出版 社.2005年

[J].钢铁，1994(4) 【7王快社.板形测量控制新方法【J].重型机械，2004（5） 8庞玉华.新型分段辑式动态板形监测仪J].重型机 械，1999(1) [9中国专利.Z93211857.7