1、引言
    在目前鋼鐵產品殘酷的市場競爭中，所有鋼鐵企業都在尋求降低生產成本的措施，除采用高爐噴煤降低焦比，提高冶煉系數，增強生產能力外，提高高爐供風系統的效率，也是重要措施之一。
    較早的離心式高爐鼓風機，能量轉化效率較低，有的甚至只有65%左右。近年來，伴隨風機技術的發展，引進了蘇爾壽軸流高效風機技術，各鋼鐵企業在節能和技改中，已較多地采用了這種靜葉可調的軸流風機，風機的多變效率可達到90%以上，有效地降低了噸鐵能耗。由于設計人員及用戶對設備的經驗等了解不足，容易出現一些問題。
2、設備簡介
    酒鋼為一號高爐配套供風的原英格索爾蘭的離心風機由于效率低，在1998年一號高爐擴容改造時拆除，重新安裝一臺由汽輪機拖動的軸流鼓風機組。汽輪機為由西門子制造的反動凝汽式調速型T業汽輪機，型號為NK40/63-7，調速范圍3 800～4 168 r／mln，額定功率24 000 kW，配用WOODWARD505控制器：軸流風機為由陜西鼓風機廠引進瑞士蘇爾壽技術制造的軸流、全靜葉可調風機，型號AV80-14，正常軸功率18560 kW，排氣壓力0.46 MPa，年平均供風量4081m3，mlrl；整臺機組的控制采用DCS集散控制系統，硬件為Hollywell產品，由蘭溪公司組態。
    該機組于1998年12月正式投產運行，投產至今已近6年。
3、故障分析與處理
3.1  熱態啟動時機組發生振動現象：
    該狀態曾發生過兩次，在機組停機4h后，重新啟動，機組發生振動。正常情況下，機組各軸瓦震動指示從0～4 168 r/min，經過三個臨界轉速1 160、1 800、2 700 r/min其值均不大于50微米，順利通過。但在運行投產一年后，一次高爐休風，停機4h后熱態啟動，隨著機組轉速的上升，機組軸承振動增加，當機組轉速達1 500 t／min時，軸承振動值達到55微米，特別是風機側軸承，振動較汽機側大，隨即打閘停機檢查，油溫、汽缸、風缸膨脹等，均未發現異常。機組轉速回零后重新啟動，振動值較首次啟動明顯減小，機組正常升速達到額定轉速向高爐供風（機組冷態啟動時沒有該現象）。

    原因分析：
    該機組集成控制水平較高，啟動模式設定后可自動按啟動曲線升速達到空負荷轉速，而后根據生產需要手動設定調整向高爐送風。機組停機時的盤車為間歇性盤車，條件為轉速到零、潤滑油壓正常、頂升油壓正常，該機組正常熱態啟動轉速從0升至額定轉速為7 min。機組建設投產初期，間歇性盤車為每30 s盤車油缸走一個行程，轉子翻轉15。，12min盤車一周。在機組運行半年后一次停機后，在啟動時發生了上述的機組振動現象。除上述的常規檢查外，調查了解機組停機時盤車狀況，值班員講述發現盤車較以前慢。此后的一次停機時，測定盤車運行周期，發現每1分50秒盤車油缸才走一個行程，較原來長了1分20秒，由于盤車為WOODWARD505控制器出廠前設定完成的，故沒有作修改。機組啟動時發生了同樣的振動。依據上述情況綜合分析，振動的主要原因為風機轉子的熱彎曲引起，風機額定負荷運行時，排氣溫度高達240～260℃，在這個溫度下，雖然說沒有達到金屬的蠕變溫度，但在較長時間的靜置中(約2min)，重達17 t，長7.3 m的轉子，必然產生微量彎曲，同時，這種熱彎曲由于盤車的翻轉速度較慢，冷空氣的對流，轉子受冷不均，隨轉子的盤動，彎曲方向在隨時發生變化，不至于形成塑性彎曲變形，故冷態啟動各值正常。
    機組在熱態啟動時，由于升速較快，時間短，這種彎曲沒有隨轉子的旋轉馬上恢復，故而隨機組轉速的上升不平衡離心力加劇，引起風機側軸振明顯大于汽機側軸振。在機組被強制跳閘轉速回零的過程中，由于旋轉使風機轉子由于冷風的作用圓周方向受冷均勻，使熱應力和重力彎曲逐步消失，因此，在機組重新啟動時，機組振動合格，滿足正常運行條件。
    措施：針對引起振動的主要原因為盤車間隔過長，在機組大修中，對盤車液壓機構進行檢查（主要檢查進油回油節流孔，盤車液壓閥是否卡澀，引起油路不暢，造成盤車遲緩），液壓盤車原理圖如圖1所示，結果未發現異常，從盤車的控制邏輯分析，將盤車的間隙性動作觸發步長進行修改，使盤車間歇間隔縮短至每23 s液壓油缸走一個行程，1分鐘32秒轉子翻轉一周。
    效果：改進后，再未發生過上述啟動時的振動現象。
3.2運行中可調靜葉的漂移現象：
   鼓風機投運后，發生了幾起由于電液伺服閥堵塞和油壓波動引起靜葉自動關回及漂移，造成供風中斷和供風參數嚴重波動的事故，影響了1#鼓風機的正常供風，給高爐的生產帶來了嚴重的影響并造成一定的損失。而且電液伺服閥故障后，只能通過停機進行處理，嚴重威脅和制約了高爐的正常生產。為了避免同類事故的發生。從2000年年初，采取了將風機靜葉角度人T鎖死，供風參數靠調整風機轉速的方法進行調整，這樣不僅加大了汽輪機的汽耗，而且預期的軸流風機的經濟性沒有發揮出來。供出的風煉鐵側還需用放風閥進行放風調節，以滿足高爐需要。這樣不僅增加了煉鐵成本而且安全性較低。
  原因分析：
  經過對幾起事故的分析，造成上述故障的主要原因為：
    (1)目前盡管系統配有高精度濾油器，但所用的油過濾裝置依然不能滿足現用電液伺服閥所要求的油質精度要求（雜質粒度5微米以下），伺服閥卡澀現象嚴重。
    (2)目前所用的控制系統在自動裝置失靈時，保證高爐供風安全裝置配套不完善。
    改進措施：針對以上原因，調研了武鋼2#、5#鼓風機液壓控制系統改造技術，研究了由北京長城航空測控技術研究所提供的液壓保護裝置系統，認為該系統能夠較好的解決了靜葉可調系統的問題，并確定了如下改造方案：
    (1)針對目前設備的現狀，決定將目前所用的國產電液伺服閥改為進口的、對油質精度要求不高的BD15型電液伺服閥（工作油精度30微米內），解決電液伺服閥針型孔小易堵，活塞間隙小易卡澀的問題。
    (2)對目前的液壓控制系統供風保證可靠裝置不完善的部分，決定在該系統中加裝一套液壓閉鎖保護裝置，同時配備了電磁調節系統與電液伺服控制系統并聯工作。液壓系統如圖2所示。

    該系統工作原理：
    (1)當軸流風機處于正常T作狀態時，液壓鎖處于導通狀態，電液伺服控制系統隨調節器信號及負載情況及時調節靜葉角度，滿足用戶的需要。
    (2)當由于非常原因（自動控制系統發生故障，或其他干擾因素）使靜葉角度與設定值偏差較大或完全失控時，液壓鎖電磁閥通電，使液壓鎖處于關閉狀態，切斷電液伺服閥進出油路和負載油路，立即將靜葉就地鎖定。
    (3)如靜葉角度與所要求的位置偏差較大，可以啟動電磁調節系統，以點動的方式對靜葉角度進行調節，使靜葉達到所須的位置，維持鼓風機正常T作，以便及時處理自動調節系統。
3.3  修改DCS邏輯控制程序
    為確保控制系統的安全可靠，修改DCS邏輯控制，使靜葉控制在下述狀態下實現自動或手動切換至閉鎖狀態并報警，避免靜葉漂移、跟蹤遲滯、過調、調節震蕩等現象的發生：
    a、靜葉控制輸出與靜葉實際位置不相一致：
    b、靜葉控制信號丟失：
    c、靜葉控制信號給出后延時3s后，靜葉未動；
    d、手動切換至自動閉鎖狀態。
控制邏輯如圖3所示。
4、處理后的效果
4.1機組啟動達到額定轉速，保持此轉速不變，進行供風參數調節，可調靜葉由電液伺服控制系統控制，進行定風壓、定風量參數自動調節，動作靈活準確。
4.2人為切斷風壓變送器電源，由于風壓實際測量值丟失，機組靜葉閉鎖保護裝置立即動作，將機組靜葉角度就地鎖死，機組可調靜葉由自動調節狀態轉換為手動調節狀態。同時可對靜葉電液伺服控制系統進行消缺T作，而不影響機組的正常運行，且可進行手動點動控制，調整風機靜葉角度，滿足供風需要。靜葉電液伺服控制系統消缺結束后，可投入運行，此時機組靜葉閉鎖保護裝置立即處于自動備用狀態，與靜葉電液伺服控制系統并聯運行。風機靜葉調節由手動調節狀態轉換為自動調節狀態。
4.3通過對可調靜葉電液伺服控制系統的改進，供風參數的調節完全滿足定風壓、定風量的設計調節方式，并確保了調節過程的穩定，在滿足需求的情況下，有效的降低了能源的浪費。
5、結語
    通過對軸流風機的振動分析，認識到風機同樣存在轉子的熱彎曲問題，在生產實踐中必須有效地進行防范。同時，經過1#鼓風機可調靜葉液壓伺服系統的的改造和改造后的效果分析，此改造方案適用于軸流壓縮機靜葉調節系統的完善和穩定性的增強，有效的解決了靜葉調節系統卡澀、靜葉漂移、控制失靈的故障，為安全穩定送風創造了條件，減少了由于送風中斷引起的高爐突發性事故。