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山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場好評和認(rèn)可。
客戶鍋爐羅茨風(fēng)機(jī)采用JGR450型羅茨鼓風(fēng)機(jī),該型風(fēng)機(jī)屬于高效節(jié)能風(fēng)機(jī),其葉輪為三葉型空心葉輪,但是該型羅茨鼓風(fēng)機(jī)的耐磨性能太低。我單位鍋爐房由于煤質(zhì)差、除塵效果不好,工質(zhì)中含有大量灰渣顆粒,致使葉輪磨損嚴(yán)重。尤其是葉輪頭部磨損最快,使用兩個多月即被磨漏,灰粒隨之進(jìn)入葉輪內(nèi)腔,因?yàn)槟p不均勻,葉輪進(jìn)入灰塵多少也不同,結(jié)果使得葉輪的平衡遭到破壞,引起風(fēng)機(jī)強(qiáng)烈震動,不能正常工作。為此我們對改型羅茨鼓風(fēng)機(jī)的葉輪做了一些改造工作。經(jīng)過幾個月運(yùn)行考核,新的葉輪完全滿足了使用要求,其壽命大大提高。
通過分析發(fā)現(xiàn),該型風(fēng)機(jī)葉輪使用壽命短的主要原因是因?yàn)槿~輪中空磨穿后進(jìn)入灰塵不均所致。如果采用實(shí)心葉輪則不會使葉輪壞得如此之快。因此,我們決定針對改變空心葉輪做工作。
經(jīng)過調(diào)查研究,我們對葉輪進(jìn)行了第一次改造,將原空心葉輪做成等厚度的直板葉輪,考慮到葉輪進(jìn)出口寬度太大,改成直板葉輪后,其強(qiáng)度剛度下降,會產(chǎn)生變形,在位于前盤與后盤中部兩個相鄰葉輪之間增設(shè)了加強(qiáng)筋板。增加葉輪的抗磨性能。在葉輪進(jìn)出口部位堆焊了耐磨焊條,五氧化鐵。其葉輪形狀及有關(guān)尺寸如圖1所示。
改造后的葉輪隨即投入運(yùn)行,經(jīng)測試,羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量風(fēng)壓有所下降,但是仍能夠滿足使用要求,一個月后檢查葉輪出口邊發(fā)生變形,中間部分凹進(jìn)去15mm左右,加強(qiáng)筋板進(jìn)口邊僅剩下2-3mm厚,最后該葉輪運(yùn)行四個多月后由于其中一個加強(qiáng)筋板斷裂而停止使用。從這次改造的葉輪來看,雖然壽命比原來有所提高,但是仍不夠理想,葉輪的剛度不夠,為此又進(jìn)行了第二次改進(jìn)。
從大量的參考文獻(xiàn)中查到了一份關(guān)于羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪改造的資料,據(jù)介紹被改造的葉輪也出現(xiàn)過類似的葉輪變形,分析的結(jié)論是:變形是因?yàn)橹卑迦~輪的寬度太大,由離心力的作用而引起的。這種離心力與葉輪的外徑、葉輪厚度以及轉(zhuǎn)速的平方成正比,而葉輪上最大應(yīng)力則與離心力成正比,與葉輪寬度平方成正比,與葉輪厚度成反比,葉輪最大應(yīng)力產(chǎn)生在與后盤連接處。最大撓度發(fā)生在葉輪寬度的中部。為了估計(jì)葉輪的強(qiáng)度和剛度是否能滿足要求,他們提供了綜合參數(shù)Kn。表達(dá)式為: Kn=??2b2(1)
其中,D2為葉輪外徑,δn為加強(qiáng)筋板的厚度(無加強(qiáng)筋板時δn取1),n為葉輪轉(zhuǎn)速,b2為葉輪出口寬度。為了使葉輪的強(qiáng)度剛度都滿足要求,使葉輪能夠可靠的工作,應(yīng)當(dāng)使綜合參數(shù)Kn≤250-260,如果這個條件不滿足,則需要增設(shè)加強(qiáng)筋板,加強(qiáng)筋板的尺寸一般應(yīng)取為:厚度不小于葉輪的厚度,外徑應(yīng)取D2=(0.75-0.85)D,據(jù)分析第一次改造的葉輪若不設(shè)加強(qiáng)筋板時根據(jù)公式(1)算出的綜合參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于250-260,這說明增設(shè)加強(qiáng)筋板是合理的,但是存在兩個問題,其一是筋板的厚度太薄(小于葉輪厚度)。其二是加強(qiáng)筋板的位置不合理(直徑太小)。據(jù)此我們確定了第二次葉輪改造方案,如圖2所示。在葉輪的其他尺寸不變的情況下,筋板的厚度由原來的8mm改為10mm,其外徑改為?準(zhǔn)1390mm,其內(nèi)經(jīng)改為?準(zhǔn)1190mm,筋板的進(jìn)口邊和靠近前盤一側(cè)以及葉輪的進(jìn)出口磨損嚴(yán)重的部位,堆焊五氧化鐵耐磨焊條。
第二次改造的葉輪投入使用后羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量風(fēng)壓都能滿足使用要求,風(fēng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)可靠,運(yùn)行一個月后檢查,葉輪內(nèi)葉輪及加強(qiáng)筋板沒有任何變形,磨損輕微。運(yùn)行三個月后仍未見到有明顯變形情況,風(fēng)機(jī)運(yùn)行良好,加強(qiáng)筋板進(jìn)口磨出倒角,葉輪出口工作面局部有磨損,磨損量最大約為2mm,運(yùn)行到六個月風(fēng)機(jī)工作一直正常,停機(jī)檢查,整個葉輪沒有產(chǎn)生任何變形這說明該葉輪強(qiáng)度及剛度完全滿足要求,加強(qiáng)筋板進(jìn)口及葉輪靠近后盤處的出口磨損較大,磨損量約為3-4mm,但葉輪仍可使用據(jù)用戶反映根據(jù)這種磨損速度,該葉輪還可使用半年以上,第二次改造的葉輪滿足了生產(chǎn)急需,使用壽命大大提高,給用戶帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益,受到高度評價。
通過這次對鍋爐羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪的改造。我們有以下兩點(diǎn)體會:
(1)對于工質(zhì)中含塵量較大的風(fēng)機(jī)葉輪用直板葉輪代替空心葉輪,改變了該型葉輪的致命弱點(diǎn),雖然在一般情況下,直板葉輪運(yùn)行效率低但是在工作條件惡劣的條件下,直板葉輪由于其耐磨性好,使其綜合效率比機(jī)翼型葉輪高。
(2)所查資料中提出的葉輪加強(qiáng)筋板增加強(qiáng)度與剛度的經(jīng)驗(yàn)是一個成熟的經(jīng)驗(yàn),提供的準(zhǔn)則和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是合理可靠的,對羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪的改造是一個有益的借鑒。
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