1、引言
為滿足80萬噸重油催化裝置擴(kuò)能需求，對煙氣輪機(jī)一軸流風(fēng)機(jī)一電動（發(fā)電）機(jī)組簡稱三機(jī)組，同步進(jìn)行了擴(kuò)能設(shè)計。以利舊、節(jié)約和節(jié)能原則，確定了最優(yōu)的擴(kuò)能設(shè)計方案。擴(kuò)能設(shè)計后，軸流風(fēng)機(jī)改造額定風(fēng)量達(dá)到2050m3/min，出口壓力達(dá)到0.35MPa，配套額定功率9720kW的煙氣輪機(jī)。三機(jī)組夏季發(fā)電約500kW，冬季發(fā)電約900kW，能量回收效果顯著。
2、軸流風(fēng)機(jī)擴(kuò)能設(shè)計
2.1設(shè)計原則
2.1.1保證改造后軸流風(fēng)機(jī)的安全性和可靠性
80萬噸/重油催化裝置配備主風(fēng)機(jī)三臺，其中，軸流風(fēng)機(jī)在三機(jī)組里與煙氣輪機(jī)同軸，一旦軸流風(fēng)機(jī)停機(jī)，煙氣輪機(jī)將無法投用，裝置能耗將大幅上升。所以，軸流風(fēng)機(jī)的安全性和可靠性尤為重要。原煙氣輪機(jī)額定功率8000kW，改造后的煙氣輪機(jī)額定功率9720kW，要求與煙氣輪機(jī)相聯(lián)接的聯(lián)軸器、軸流風(fēng)機(jī)軸頭安全可靠。
2.1.2充分利用現(xiàn)有配置
為了最大限度減少改造工程量和降低改造費用，對原有設(shè)施、設(shè)備盡可能利用。
重油催化裝置三機(jī)組為同軸式，機(jī)組布置形式，如圖1所示。
2.1.3保證改造后軸流風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性
三機(jī)組中的軸流風(fēng)機(jī)是催化裝置中耗電最大的設(shè)備，額定軸功率8721kW，最大軸功率9695kW，軸流風(fēng)機(jī)效率提高1%，一年就可以節(jié)省70萬度電，對降低能耗、提高經(jīng)濟(jì)性有重要作用。
2.2改造內(nèi)容
2.2.1軸流風(fēng)機(jī)排氣側(cè)軸頭強(qiáng)度和鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核計算
核算后的軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子排氣端軸頭直徑由120mm增大到140mm；風(fēng)量增加比較大，在轉(zhuǎn)子直徑不變的情況下，葉片高度和寬度等均增大，因此，整個轉(zhuǎn)子需要重新設(shè)計制造。
2.2.2內(nèi)部構(gòu)件改型設(shè)計
與轉(zhuǎn)子對應(yīng)的內(nèi)部構(gòu)件重新設(shè)計制造。機(jī)殼、徑向軸承、推力軸承、軸承座、高壓平衡管道、排空管道及靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)（含伺服馬達(dá)）等利舊。
2.2.3更換煙氣輪機(jī)一軸流風(fēng)機(jī)膜片式聯(lián)軸器
在設(shè)計方案中，更換煙氣輪機(jī)一軸流風(fēng)機(jī)膜片式聯(lián)軸器。采用備齒保安型金屬疊片撓性聯(lián)軸器，帶全密封護(hù)罩（帶呼吸帽及回油孔）。
(1)傳遞功率：11000kW;
(2)形式：膜片式；
(3)服務(wù)系數(shù)：1.75。
2.2.4更換進(jìn)氣過濾器
進(jìn)氣過濾器設(shè)計要求如下：(l)過濾后含塵濃度≤(1.0-1.5)mg/m3; (2)過濾后含塵粒度≤(5—8)μm；(3)設(shè)計溫度：常溫；(4)設(shè)計初始壓差：(80~120)Pa;(5)設(shè)計報警壓差：350 Pa；(6)最大操作流量：2600 Nm3/min，
新更換的進(jìn)氣過濾器是新型的4面進(jìn)風(fēng)過濾器，過濾面積大于原2面進(jìn)風(fēng)過濾器面積近l倍，過濾器初始壓差在( 50~100)Pa，降低了人口壓力損失。此外，新更換的進(jìn)氣過濾器強(qiáng)化了結(jié)構(gòu)合理性，延長了濾布的使用壽命，更換濾布操作也更加簡易可行。
2.2.5更換入口管道及整流柵
由于風(fēng)量增加，為了減少管道阻力損失，入口管道直徑由1400mm改為1600mm．同時更換入口整流柵。
2.2.6取消進(jìn)氣消音器
按設(shè)計，進(jìn)氣消音器阻力損失為500 Pa，大于進(jìn)氣過濾器的阻力損失，為了進(jìn)一步降低入口壓力損失，取消了進(jìn)氣消音器，在進(jìn)氣管道進(jìn)行外保溫，降低現(xiàn)場噪音。
3、擴(kuò)能設(shè)計后軸流風(fēng)機(jī)的技術(shù)規(guī)范
軸流風(fēng)機(jī)擴(kuò)能后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)條件，如表1所示。
3.1軸流風(fēng)機(jī)的技術(shù)指標(biāo)
(1)流量調(diào)節(jié)：全靜葉可調(diào)。
(2)進(jìn)氣口要求：朝向：向下；聯(lián)接形式：法蘭；壓力等級：PN0.6：口徑：DN1200。
(3)排氣口要求：朝向：向下；聯(lián)接形式：法蘭；壓力等級：PN 1.6；口徑：DN800。
(4)機(jī)殼剖分形式：水平。
(5)多變效率：1P《89%(設(shè)計工況點)。
(6)設(shè)計壽命：20萬h（主機(jī)零部件）。
(7)設(shè)計滿負(fù)荷條件下連續(xù)運轉(zhuǎn)時間：≮3年。
(8)轉(zhuǎn)向（從煙氣輪機(jī)端看壓縮機(jī)）：逆時針。
(9)靜葉可調(diào)：全部連續(xù)靜葉可調(diào)。
可調(diào)節(jié)級數(shù)：16級
執(zhí)行機(jī)構(gòu)：液壓
可調(diào)范圍：(22～79)°（起動角度：220）
(10)轉(zhuǎn)子部件：雙出軸
動平衡：高速動平衡(軸承箱振動≯1,8mm/s)；轉(zhuǎn)子的超速試驗：至少在工作轉(zhuǎn)速的110%的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，時間不少于1min。
(11)軸承形式及狀態(tài)監(jiān)測：
徑向軸承：橢圓瓦。徑向軸承內(nèi)埋測溫元件2個，每個徑向軸承部位安裝2個（互成90。角）振動探頭。推力軸承：Kingsbury。
止推軸承主推力面內(nèi)埋測溫元件2個，付推力面內(nèi)埋測溫元件2個，采用鎧裝熱電阻（vrioo三線制鉑電阻）。推力軸承側(cè)安裝1個軸位移探頭（利舊）。
(12)軸流壓縮機(jī)的主要零部件材質(zhì)：
主軸：25Cr2N14MoV;葉片：2Cr13；靜葉承缸：QT400-15；調(diào)節(jié)缸：Q235A鋼板焊接；導(dǎo)向環(huán)≯：35#。
3.2性能保證
(1)產(chǎn)品應(yīng)保證表一中規(guī)定的流量、壓力等性能參數(shù)。
(2)主風(fēng)機(jī)的主要零部件的設(shè)計壽命為20萬h。
(3)主風(fēng)機(jī)在設(shè)計條件下連續(xù)運轉(zhuǎn)時間不少于3年。
(4)機(jī)械保證期為運轉(zhuǎn)12個月或交貨后18個月。
(5)主風(fēng)機(jī)消耗功率公差：≯+4%。
4、軸流風(fēng)機(jī)設(shè)計實施
軸流風(fēng)機(jī)的拆卸和組裝規(guī)則：(1)拆除對輪罩，復(fù)查煙氣輪機(jī)一軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)一齒輪箱、齒輪箱一電動（發(fā)電）的同軸度；(2)拆除附屬管線；(3)拆卸壓縮機(jī)與變速器、煙機(jī)間的聯(lián)軸器；(4)檢查瓦間隙；(5)拆卸壓縮機(jī)進(jìn)、出氣側(cè)軸承；(6)拆卸壓縮機(jī)機(jī)殼上、下部連接螺栓和定位銷釘；(7)吊起上機(jī)殼；(8)吊出靜葉承缸上部．吊出轉(zhuǎn)子；(9)再將驅(qū)動缸下部和靜葉環(huán)下部吊出分離；(10)檢查轉(zhuǎn)子圓跳動。轉(zhuǎn)子圓跳動檢查部位，如圖2所示。檢測數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。
(11)檢查轉(zhuǎn)子位置。通過調(diào)整軸承瓦背墊片，調(diào)整轉(zhuǎn)子與殼體之間相對位置。檢查部位，如圖3所示。檢測數(shù)據(jù)，如表3所示。
(12)轉(zhuǎn)子檢查后，裝上兩側(cè)軸承箱和支撐瓦，布好鉛絲，吊入轉(zhuǎn)子，用塞尺塞側(cè)間隙。并比較上下半所得值。緊固上承缸螺栓，測量葉片葉頂間隙。吊出上承缸，轉(zhuǎn)子，檢測出各部間隙值。葉頂間隙檢查，如圖4所示。檢測數(shù)據(jù)如表4所示。動葉頂間隙值范圍為(0.75～1.2)mm，靜葉頂間隙值范圍為(0.65～1.3 )mm。
(13)用吊裝I具將驅(qū)動缸下部和靜葉環(huán)下部連接好，將靜葉承缸下部和驅(qū)動缸下部的組合體吊入下機(jī)殼。連好連接板，回裝靜葉承缸，緊固螺栓。回裝何服馬達(dá)。檢查靜葉安裝角度，位置應(yīng)與伺服馬達(dá)行程指示—致。檢查合格后吊出上靜葉承缸，如圖5、表5所示。
(14)檢查入口管線無異物后，回轉(zhuǎn)靜葉承缸，上機(jī)殼。緊固壓縮機(jī)機(jī)殼連接螺栓和定位銷釘。(15)回裝兩側(cè)上軸瓦，軸承箱蓋。回裝所有附屬管線，配合儀表探頭安裝，調(diào)校。(16)安裝各部聯(lián)軸節(jié)螺栓并做好記錄。
5、性能試驗
5.1空載試車
在設(shè)計轉(zhuǎn)速下連續(xù)運轉(zhuǎn)時間不小于4h。
機(jī)械試運轉(zhuǎn)應(yīng)達(dá)到如下指標(biāo)：(1)軸振動≯47μm; (2)軸位移≯04mm；(3)軸承溫度：徑向軸承≯80℃；推力軸承≯90℃。
5.2負(fù)荷試車
主風(fēng)機(jī)的負(fù)荷試車應(yīng)分檔次運行（按靜葉角度），負(fù)荷試運行應(yīng)不少于72h，負(fù)荷試運中的技術(shù)指標(biāo)為：(l)軸振動≯47μm;(2)軸位移≯0.4mm；(3)軸承溫度：徑向軸承≯80℃；推力軸承≯90℃。
5.3結(jié)果
在規(guī)定轉(zhuǎn)速和靜葉在最小工作角度下連續(xù)運轉(zhuǎn)4h和負(fù)荷試車72h，運轉(zhuǎn)合格。機(jī)械運轉(zhuǎn)和負(fù)荷試車最大軸位移0.25mm，小于Q4mm的標(biāo)準(zhǔn)要求；最大軸振動32μ，小于47μ的標(biāo)準(zhǔn)要求。最高軸承溫度82℃，小于90℃的標(biāo)準(zhǔn)要求；風(fēng)量、風(fēng)壓也達(dá)到設(shè)計要求。
6、結(jié)語
80萬噸重油催化裝置三機(jī)組擴(kuò)能設(shè)汁后，軸流風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量由原1600m3/min成功提高到2050m3/min；三機(jī)組常年發(fā)電(500～900)kW，最大1000kW。三機(jī)組自投用以來，機(jī)組振動、軸承溫度均在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，從未發(fā)生過因機(jī)組故障導(dǎo)致的停機(jī)。
改造后的三機(jī)組在運行出力達(dá)到設(shè)計要求，運行平穩(wěn)，滿足工藝要求，經(jīng)濟(jì)及社會效益顯著。
