冶炼高炉风机D1934-2.24技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：冶炼高炉风机、D1934-2.24、多级增速离心鼓风机、风机配件、风机修理、轴瓦、转子总成、气封

引言

在钢铁冶炼工业中，高炉作为核心设备，其稳定高效运行离不开动力心脏—鼓风机的支持。冶炼高炉鼓风机负责向高炉内持续输送大量高压空气，为焦炭燃烧和铁矿石还原提供必需的氧气，其性能直接关系到高炉的产量、能耗及生产稳定性。在众多类型的鼓风机中，离心式鼓风机凭借其流量大、运行平稳、维护相对简便等优势，在高炉鼓风领域占据了主导地位。其中，多级增速离心鼓风机因其卓越的效率和高压力输出特性，成为现代大中型高炉的首选。本文将聚焦于冶炼高炉专用多级增速离心鼓风机型号D1934-2.24，深入剖析其型号含义，并对其核心配件及常见修理维护要点进行系统性阐述，旨在为同行提供一份实用的技术参考。

第一章 冶炼高炉离心鼓风机基础概述

冶炼高炉对鼓风机有着极其苛刻的要求。首先，风量必须充足且稳定，以满足高炉内强烈的氧化还原反应需求；其次，出口压力必须足够高，以克服高炉料柱的阻力，将空气有效送入炉缸；此外，风机还需具备良好的调节性能和长期运行的可靠性。

离心鼓风机的工作原理基于动能转换。当电机驱动风机主轴及叶轮高速旋转时，空气从进风口被吸入，在高速旋转的叶轮作用下获得巨大的动能和速度。随后，空气进入截面积逐渐扩大的扩压器和回流器中，其速度降低，部分动能依据伯努利方程转化为压力能。经过多个这样的“叶轮-扩压器-回流器”级联，空气的压力被逐级提升，最终从出风口以高压状态排出。

根据结构形式，冶炼高炉用离心鼓风机主要可分为以下几类：

“D”型系列多级增速鼓风机：专为冶炼高炉设计，通过内置齿轮箱提高主轴转速，从而在较少的级数下获得更高的单级压比和整机效率，结构紧凑，是当前的主流机型。 “C”型系列多级离心输送空气风机：通常为多级低速鼓风机，不配置增速箱，依靠增加叶轮级数来提升压力，体积相对庞大。 “AI”型系列单级悬臂输送空气风机：结构简单，只有一个叶轮，悬臂安装。适用于风量较大但压力要求不极高的场合。 “S”型系列单级增速双支撑输送空气风机：单叶轮，但通过增速箱提高转速，两端支撑，适用于中高压力、中等流量的工况。 “AII”型系列单级双支撑离心冶炼高炉风机：单叶轮，双支撑结构，结构刚性较好，适用于特定参数的高炉。

在这些类型中，D系列多级增速鼓风机因其高效、高压、可控性好等特点，在现代化大型高炉中应用最为广泛。

第二章 风机型号D1934-2.24深度解析

风机型号是风机性能参数与结构特征的集中体现，正确理解型号对于设备选型、操作及维护都至关重要。参照已知的“D306-1.42”型号解释规则，我们可以对D1934-2.24进行如下详细解读：

“D1934”部分解析：

“D”：此字母标识代表该风机为“冶炼高炉专用风机”，属于“D系列多级增速鼓风机”。这意味着该风机从设计之初就针对高炉鼓风的特殊工况（如连续运行、高压、抗工况波动等）进行了优化，内部集成有增速齿轮箱，以实现更高的运行效率。 “1934”：这组数字直接表明了该风机在标准进口状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20摄氏度，相对湿度50%）下的输送空气流量，其单位为立方米每分钟。因此，“1934”代表该风机的设计额定流量为每分钟1934立方米。这是一个非常巨大的风量，足以满足中大型高炉的生产需求。换算成每小时流量，约为116,040立方米/小时，凸显了其作为高炉“肺部”的强大供气能力。

“-2.24”部分解析：

“-”：连接符，用于分隔流量标识与压力标识。 “2.24”：这组数字定义了风机的核心压力参数。它表示当风机进风口处的压力为1个标准大气压（约0.1兆帕），并且风机在设计流量下运行时，其出风口所能达到的压力值为2.24个标准大气压（绝对压力）。这通常也被理解为风机的压缩比为2.24，或者说出口的表压约为1.24个大气压。这个压力值是为了确保空气能够克服高炉内从风口到炉顶整个料柱的阻力损失，实现稳定送风。

综合性能描述：
综上所述，D1934-2.24型离心鼓风机是一款专为冶炼高炉设计的多级、增速式鼓风机。它能够在标准进气条件下，每分钟稳定输送1934立方米的空气，并将其压力从1个大气压提升至2.24个大气压。这台风机具备为一座约1500至2500立方米容积级别的高炉提供充足鼓风的能力，是保障高炉高效、高强度冶炼的关键动力设备。

第三章 核心配件解析

一台完整的D1934-2.24鼓风机由数百个零部件组成，其中以下几个部件最为关键，其性能与状态直接决定了整机的运行可靠性、效率及寿命。

1. 转子总成
转子总成是风机的“心脏”，是旋转做功的核心部件。它通常由以下几部分组成：

主轴：采用高强度合金钢锻造而成，经过精密加工和动平衡校正，用于传递巨大的扭矩并支撑所有旋转部件。 叶轮：多个（根据压力需求确定数量）闭式或半开式精密叶轮过盈配合或键连接固定在主轴上。每个叶轮都由高强度铝合金或不锈钢制造，型线经过空气动力学优化设计，以高效地将机械能传递给气体。多级叶轮的尺寸可能逐级略有变化，以适应气体体积在压缩过程中的变化。 平衡盘/鼓：用于平衡转子在运行中产生的大部分轴向推力，减少止推轴承的负荷。 联轴器：连接风机主轴与齿轮箱输出轴（或电机轴，取决于传动链设计），传递动力。
转子总成在高速旋转下（经过增速后转速可能高达每分钟上万转）承受着巨大的离心力、气流力以及交变应力，因此其动平衡精度、材料均匀性和装配质量要求极高。

2. 轴承与轴瓦
对于D1934-2.24这类高速重载风机，滑动轴承（即轴瓦）因其承载能力大、阻尼性能好、运行平稳而被广泛采用。

径向轴承瓦：支撑转子重量，保持转子径向定位。通常采用巴氏合金作为衬层材料，其具有良好的嵌入性和顺应性，能容忍微小的异物或短暂的润滑不良。瓦块设计成可倾瓦形式，能形成稳定的油膜，具有良好的抗油膜振荡能力。 止推轴承瓦：承受转子剩余的轴向推力，确保转子在轴向的精确定位。同样采用巴氏合金衬层。
轴承的正常工作完全依赖于压力油膜。润滑油在轴颈与轴瓦之间形成一层极薄的油膜，将金属表面隔开，实现液体摩擦，从而极大地降低磨损。因此，润滑油的品质、油温、油压以及清洁度是轴承长寿的关键。

3. 气封装置
气封，又称迷宫密封，是防止风机内高压气体泄漏和级间窜气的关键部件。它通常由一系列金属密封齿片和与之配合的轴套（或壳体上的凹槽）组成。

工作原理：高压气体在通过齿片与轴套之间极小的间隙时，会发生多次节流和膨胀，每次节流都会产生压力降，从而在有限的轴向长度内实现显著的密封效果。它属于非接触式密封，功耗低，寿命长。 位置：安装在各级叶轮进口与壳体之间、轴端（防止气体外泄或空气被吸入）以及平衡盘处。 重要性：气封间隙是风机效率的重要影响因素。间隙过大会导致内泄漏量增加，有效流量降低，功耗上升，效率下降。因此，在安装和维修时，必须严格按照技术要求控制气封间隙。

4. 增速齿轮箱
作为D系列风机的标志性部件，增速箱通过一对高精度齿轮（通常为单级斜齿或人字齿轮）将电机输入的转速（如每分钟2985转）提升至风机转子所需的工作转速（可能超过每分钟10000转）。

要求：齿轮需采用高强度合金钢，经渗碳淬火等硬化处理，并经过磨齿工艺达到极高的精度。齿轮箱需要有高效的润滑和冷却系统，确保啮合区的油膜形成和热量散发。 作用：提高转速可以显著增加单级叶轮的做功能力，从而在达到相同出口压力时，可以减少叶轮级数，使风机结构更紧凑，重量更轻，效率更高。

5. 其他重要配件

壳体（气缸）：通常为水平剖分式铸件，承压并容纳转子、隔板等内部构件。材料需具备足够的强度和铸造性能。 扩压器与回流器：固定于隔板上，位于每级叶轮之后，负责将气体的动能转化为压力能，并引导气体以合适的角度进入下一级叶轮。 润滑系统：包括主油泵、辅助油泵、油箱、冷却器、过滤器等，为轴承和齿轮箱提供持续、洁净、温度适宜的润滑油。 监测系统：包括振动传感器、轴位移传感器、温度传感器（轴承、润滑油）等，实时监控风机运行状态，是预防性维护和故障诊断的基础。

第四章 风机常见故障与修理维护解析

对D1934-2.24风机进行科学的维护和及时的修理，是保障其长周期安全稳定运行的根本。

1. 转子总成的平衡与对中

振动超标：这是最常见的故障现象。原因可能包括：叶轮结垢或磨损不均导致质量不平衡；转子弯曲；联轴器对中不良；基础松动等。 修理与维护：
现场动平衡：对于轻微的不平衡，可在工作转速下进行现场动平衡校正，通过在不平衡质量的反向配重面上添加或去除配置质量来实现。 离线高速动平衡：对于大修后或振动严重无法现场解决的转子，必须送至专业动平衡机进行高速动平衡，平衡精度需达到国际标准（如IS 1940 G2.5级或更高）。 对中校正：定期检查并调整电机、齿轮箱、风机之间的同心度，确保其在允许误差范围内。对中不良是导致联轴器损坏、轴承异常磨损和振动的重要原因。

2. 轴瓦的磨损与更换

故障现象：轴承温度升高、振动加剧、润滑油监测发现金属碎屑。 原因：润滑油质劣化（含水、含杂质）、供油不足、油温过高、负载突变或长期过载、安装间隙不当、对中不良等。 修理与维护：
检查：大修时必须检查轴瓦巴氏合金层有无磨损、剥落、裂纹、烧蚀等现象。测量轴瓦间隙（通常用压铅法）和瓦背过盈量。 刮研：新轴瓦或修复的轴瓦需要与实际的轴颈进行刮研配合，确保接触面积达到要求（通常不小于75%），并形成良好的油楔。 更换：当巴氏合金层磨损超过厚度1/3或有严重缺陷时，必须更换新轴瓦。严禁用堆焊等不规范方法修复。 油系统维护：定期化验润滑油，及时更换滤芯，保证油路畅通，控制油温在35-50摄氏度之间。

3. 气封的磨损与间隙调整

故障现象：风机效率下降，达到相同出口压力所需功率增加，流量不足。 原因：长期运行中，气封齿与轴套发生正常磨损或偶尔摩擦，导致间隙增大。 修理与维护：
间隙测量：大修时，必须使用塞尺精确测量各级气封的径向间隙，并与制造厂的安装标准进行对比。 更换与调整：对于磨损超差的气封组件或齿片，应予以更换。新安装的气封间隙必须严格控制在设计范围内。间隙过小易引发动静摩擦，过大则泄漏严重。 轴套检查：与气封配合的轴套表面应光滑无沟槽，否则需修复或更换。

4. 叶轮的检查与修复

检查内容：检查叶轮有无裂纹（特别是叶片根部与轮盘、轮盖的连接处）、严重磨损、腐蚀及结垢情况。可采用着色渗透或磁粉探伤进行无损检测。 修复：对于微小裂纹，允许由有资质的焊工采用特定工艺进行补焊，随后必须进行热处理消除应力并重新进行动平衡。对于大面积腐蚀或严重磨损的叶轮，应考虑更换。叶轮结垢会破坏动平衡并影响气动性能，需定期清理。

5. 增速齿轮箱的维护要点

齿面检查：检查齿面有无点蚀、剥落、胶合、磨损等缺陷。 啮合间隙与接触斑迹：检查齿轮副的啮合侧隙和齿面接触斑迹，确保其在合格范围内。 油品与清洁度：齿轮箱对润滑油清洁度要求极高，必须保证滤芯有效，防止硬质颗粒进入啮合区。

结语

D1934-2.24型冶炼高炉专用多级增速离心鼓风机，作为现代钢铁工业中高炉系统不可或缺的关键设备，其技术复杂，维护要求高。深入理解其型号背后的性能参数，熟练掌握其核心配件如转子总成、轴瓦、气封等的结构原理与失效模式，并建立起一套以预防为主、修复为辅的科学维护与修理体系，是每一位风机技术人员保障设备安全、稳定、高效运行的重要职责。随着状态监测与故障诊断技术的不断发展，未来的风机维护将更加精准和高效，但扎实的基础知识、严谨的工作态度和丰富的现场经验，永远是解决风机技术问题的根本。

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