烟气制酸SO2 风机润滑系统故障分析及解决措施

刘永龙,王明得,郑小娜

(白银有色集团股份有限公司 铜业公司,甘肃 白银 730900)

0 概述

白银有色集团股份有限公司铜业公司冶炼烟气制酸系统包括净化、干燥、转化、吸收等工序,使用铜冶炼烟气制备硫酸。其中转化工序中SO2风机为烟气提供动力,是烟气制酸系统的核心设备,如果SO2风机出现问题,会导致制酸系统乃至铜冶炼系统全线停产。SO2风机润滑系统相当于人体的血液循环系统,在已明确的风机故障类型中,润滑系统故障是其主要故障类型之一,且随着风机使用年限增加,润滑系统故障率逐年增长。减少SO2风机润滑系统的故障率,对保证SO2风机的开工率具有重要意义。

1 SO2风机及其润滑系统的基本原理

1.1 SO2风机简介

铜业公司制酸系统使用的SO2风机为德国KK&K 公司制造的SFO 18 型风机,该风机为单级、单吸入、悬臂离心式结构,主要由风机本体、冷却润滑系统及控制系统组成。该类型风机具有机械磨擦损耗小、运行安全、使用寿命长的优点。

该风机于2007 年3 月投产使用,2013 年9 月制酸系统通过扩能改造将产能由31.2 万t/a 提高至54.6 万t/a,为满足生产需求,对风机增速齿轮进行了更换,同时对各参数进行了测量校订。改造后,其主要性能参数如表1 所示。

表1 SFO 18 型SO2风机主要性能参数表

1.2 润滑系统基本原理

SO2风机润滑系统,包括供油装置(电动泵、机械泵)、过滤装置、冷却装置及相应辅助设备,以及加热装置、空气过滤器、内外部润滑管路及各类传感器等,其基本流程如图1 所示。

图1 SO2风机润滑系统流程

SO2风机润滑系统的供油装置由主油泵、辅助油泵及应急油泵构成,其中主油泵随SO2风机启动共同运行,辅助油泵由交流电源供电,应急油泵由直流电源供电。SO2风机为大型高压设备,采取软启动方式启动,启动时间为50 s。辅助油泵在SO2风机启动前先运行2 min,使润滑油充斥齿轮箱且油压达到0.1 MPa 时,SO2风机启动。SO2风机启动2 min后辅助油泵停下来,主油泵随风机运行而运行。该润滑系统为循环润滑系统,采用此流程是有效保证润滑油充斥风机各个润滑部位,避免齿轮箱及其他部件出现损坏。

润滑系统出现故障有可能导致齿轮箱及其他部件损坏。例如润滑油清洁度差会导致齿轮及轴承损坏;油冷却器能力下降会导致油温偏高、影响润滑油使用寿命;油泵工作异常会导致润滑系统供油不足、齿轮箱超温、轴承损坏,因此润滑系统对风机的正常运行有着至关重要的作用。

1.3 润滑系统常见故障

润滑系统常见故障一般表现为油压不足、油压过大、油温过低或过高和供油不良。针对故障类型,具体分析如下:

(1)油压不足:SO2风机润滑油采用DTE846 透平润滑油,油泵压力不能过低,否则风机不能启动。风机启动时,过滤器油压不能低于0.2 MPa,风机运行过程中,当油压低于0.1 MPa 时,辅助油泵自动启动,若油压仍低于0.1 MPa,紧急油泵自动启动。此时,若油压低于0.08 MPa 时,风机自动保护跳机。风机启动时,油压达到0.1 MPa 以上,随风机运行主油泵共同运行,启动整个润滑油系统。

(2)油压过大:为防止润滑油压过大损坏设备,系统设置了两级压力控制阀。一级压力控制阀1 压力大于0.8 MPa 时,阀门开启;二级压力控制阀2 压力大于0.3 MPa 时,阀门开启。

(3)油温过低或过高:润滑系统设置油加热器,油温低于5 ℃时,加热器自动加热,油温高于15 ℃时,加热器关闭。油过滤器和冷却器需定期清洗,当油过滤器前后压差过大导致报警或者冷却器前后温差≤3 ℃时,必须立即清洗。

(4)供油不良:润滑油循环过程中杂质逐渐增加,影响润滑效果,严重时还会对相关设备造成损害。因此需要定期检查润滑油的粘度、水分、机械杂质及氧化性等指标,根据情况处理或更换润滑油。

2 现场故障分析及解决措施

2.1 故障情况

制酸系统正常生产过程中,因电网闪络造成制酸系统SO2风机以及净化、干吸等区域循环酸泵大面积跳停,SO2风机配电柜显示差动保护,在对电机及电缆电路进行检查和排除故障后,先将主油泵、辅助油泵开启,当满足SO2风机启动条件时,启动SO2风机,正常情况下风机运行平稳后辅助油泵应自动停运,但此时辅助油泵一直处于运行状态,判断润滑系统出现故障。

根据润滑系统运行原理,现场分析认为出现该故障的原因可能是:油冷却器或油过滤器堵塞、润滑油品质问题、压力检测点故障或者压力控制阀故障。

2.2 解决措施

(1)检查油加热器,拆解检查油过滤器、油冷却器,各设备均无明显堵塞现象;利用拆解检查过程对列管进行清洗。

(2)联系具有相关资质的单位对风机润滑油进行检测,并对润滑油进行过滤置换。

(3)对各个压力检测点进行校验。

(4)对一级压力控制阀1 及二级压力控制阀2进行拆解检查。

结合此次故障处理过程分析,SO2风机不能正常启动的根本原因是:SO2风机润滑油系统中一级压力控制阀故障,阀组润滑系统压力无法达到0.2 MPa 以上,油泵不能正常启动,拆解后发现阀组内弹簧出现弹性疲劳无法进行补偿,压力控制阀结构图如图2 所示。此压力控制阀属德国KK&K 公司,备件采购周期长,无法满足生产。为使其达到要求的整定压力,针对上述问题对压力控制阀补偿器进行改造,加工多个补偿片并安装于阀体弹簧顶部,改造后经压力测试台多次试验测试,确定达到了其要求的整定压力,SO2风机启动后一级压力控制阀运行正常。

图2 压力控制阀结构图

一级压力控制阀维修后,再次开启SO2风机,当主油泵正常工作后,辅助油泵及时停止,润滑系统正常运行。

3 结语

在对SO2风机润滑系统的故障分析及解决过程中,总结了风机润滑系统的常见故障和解决措施,对后续的风机运行维护积累了经验;故障解决后,避免了辅助油泵的长期运行,延长了辅助油泵的寿命;同时节约了2～3 万元的备件费用。

润滑系统作为SO2风机的重要组成部分,其无故障运行是保障齿轮箱及电机等风机核心部件正常运行的前提。润滑系统出现故障需及时解决,否则将缩短齿轮箱的使用寿命,也会影响SO2风机的正常运行。