1、引言
    在目前钢铁产品残酷的市场竞争中，所有钢铁企业都在寻求降低生产成本的措施，除采用高炉喷煤降低焦比，提高冶炼系数，增强生产能力外，提高高炉供风系统的效率，也是重要措施之一。
    较早的离心式高炉鼓风机，能量转化效率较低，有的甚至只有65%左右。近年来，伴随风机技术的发展，引进了苏尔寿轴流高效风机技术，各钢铁企业在节能和技改中，已较多地采用了这种静叶可调的轴流风机，风机的多变效率可达到90%以上，有效地降低了吨铁能耗。由于设计人员及用户对设备的经验等了解不足，容易出现一些问题。
2、设备简介
    酒钢为一号高炉配套供风的原英格索尔兰的离心风机由于效率低，在1998年一号高炉扩容改造时拆除，重新安装一台由汽轮机拖动的轴流鼓风机组。汽轮机为由西门子制造的反动凝汽式调速型T业汽轮机，型号为NK40/63-7，调速范围3 800～4 168 r／mln，额定功率24 000 kW，配用WOODWARD505控制器：轴流风机为由陕西鼓风机厂引进瑞士苏尔寿技术制造的轴流、全静叶可调风机，型号AV80-14，正常轴功率18560 kW，排气压力0.46 MPa，年平均供风量4081m3，mlrl；整台机组的控制采用DCS集散控制系统，硬件为Hollywell产品，由兰溪公司组态。
    该机组于1998年12月正式投产运行，投产至今已近6年。
3、故障分析与处理
3.1  热态启动时机组发生振动现象：
    该状态曾发生过两次，在机组停机4h后，重新启动，机组发生振动。正常情况下，机组各轴瓦震动指示从0～4 168 r/min，经过三个临界转速1 160、1 800、2 700 r/min其值均不大于50微米，顺利通过。但在运行投产一年后，一次高炉休风，停机4h后热态启动，随着机组转速的上升，机组轴承振动增加，当机组转速达1 500 t／min时，轴承振动值达到55微米，特别是风机侧轴承，振动较汽机侧大，随即打闸停机检查，油温、汽缸、风缸膨胀等，均未发现异常。机组转速回零后重新启动，振动值较首次启动明显减小，机组正常升速达到额定转速向高炉供风（机组冷态启动时没有该现象）。

    原因分析：
    该机组集成控制水平较高，启动模式设定后可自动按启动曲线升速达到空负荷转速，而后根据生产需要手动设定调整向高炉送风。机组停机时的盘车为间歇性盘车，条件为转速到零、润滑油压正常、顶升油压正常，该机组正常热态启动转速从0升至额定转速为7 min。机组建设投产初期，间歇性盘车为每30 s盘车油缸走一个行程，转子翻转15。，12min盘车一周。在机组运行半年后一次停机后，在启动时发生了上述的机组振动现象。除上述的常规检查外，调查了解机组停机时盘车状况，值班员讲述发现盘车较以前慢。此后的一次停机时，测定盘车运行周期，发现每1分50秒盘车油缸才走一个行程，较原来长了1分20秒，由于盘车为WOODWARD505控制器出厂前设定完成的，故没有作修改。机组启动时发生了同样的振动。依据上述情况综合分析，振动的主要原因为风机转子的热弯曲引起，风机额定负荷运行时，排气温度高达240～260℃，在这个温度下，虽然说没有达到金属的蠕变温度，但在较长时间的静置中(约2min)，重达17 t，长7.3 m的转子，必然产生微量弯曲，同时，这种热弯曲由于盘车的翻转速度较慢，冷空气的对流，转子受冷不均，随转子的盘动，弯曲方向在随时发生变化，不至于形成塑性弯曲变形，故冷态启动各值正常。
    机组在热态启动时，由于升速较快，时间短，这种弯曲没有随转子的旋转马上恢复，故而随机组转速的上升不平衡离心力加剧，引起风机侧轴振明显大于汽机侧轴振。在机组被强制跳闸转速回零的过程中，由于旋转使风机转子由于冷风的作用圆周方向受冷均匀，使热应力和重力弯曲逐步消失，因此，在机组重新启动时，机组振动合格，满足正常运行条件。
    措施：针对引起振动的主要原因为盘车间隔过长，在机组大修中，对盘车液压机构进行检查（主要检查进油回油节流孔，盘车液压阀是否卡涩，引起油路不畅，造成盘车迟缓），液压盘车原理图如图1所示，结果未发现异常，从盘车的控制逻辑分析，将盘车的间隙性动作触发步长进行修改，使盘车间歇间隔缩短至每23 s液压油缸走一个行程，1分钟32秒转子翻转一周。
    效果：改进后，再未发生过上述启动时的振动现象。
3.2运行中可调静叶的漂移现象：
   鼓风机投运后，发生了几起由于电液伺服阀堵塞和油压波动引起静叶自动关回及漂移，造成供风中断和供风参数严重波动的事故，影响了1#鼓风机的正常供风，给高炉的生产带来了严重的影响并造成一定的损失。而且电液伺服阀故障后，只能通过停机进行处理，严重威胁和制约了高炉的正常生产。为了避免同类事故的发生。从2000年年初，采取了将风机静叶角度人T锁死，供风参数靠调整风机转速的方法进行调整，这样不仅加大了汽轮机的汽耗，而且预期的轴流风机的经济性没有发挥出来。供出的风炼铁侧还需用放风阀进行放风调节，以满足高炉需要。这样不仅增加了炼铁成本而且安全性较低。
  原因分析：
  经过对几起事故的分析，造成上述故障的主要原因为：
    (1)目前尽管系统配有高精度滤油器，但所用的油过滤装置依然不能满足现用电液伺服阀所要求的油质精度要求（杂质粒度5微米以下），伺服阀卡涩现象严重。
    (2)目前所用的控制系统在自动装置失灵时，保证高炉供风安全装置配套不完善。
    改进措施：针对以上原因，调研了武钢2#、5#鼓风机液压控制系统改造技术，研究了由北京长城航空测控技术研究所提供的液压保护装置系统，认为该系统能够较好的解决了静叶可调系统的问题，并确定了如下改造方案：
    (1)针对目前设备的现状，决定将目前所用的国产电液伺服阀改为进口的、对油质精度要求不高的BD15型电液伺服阀（工作油精度30微米内），解决电液伺服阀针型孔小易堵，活塞间隙小易卡涩的问题。
    (2)对目前的液压控制系统供风保证可靠装置不完善的部分，决定在该系统中加装一套液压闭锁保护装置，同时配备了电磁调节系统与电液伺服控制系统并联工作。液压系统如图2所示。

    该系统工作原理：
    (1)当轴流风机处于正常T作状态时，液压锁处于导通状态，电液伺服控制系统随调节器信号及负载情况及时调节静叶角度，满足用户的需要。
    (2)当由于非常原因（自动控制系统发生故障，或其他干扰因素）使静叶角度与设定值偏差较大或完全失控时，液压锁电磁阀通电，使液压锁处于关闭状态，切断电液伺服阀进出油路和负载油路，立即将静叶就地锁定。
    (3)如静叶角度与所要求的位置偏差较大，可以启动电磁调节系统，以点动的方式对静叶角度进行调节，使静叶达到所须的位置，维持鼓风机正常T作，以便及时处理自动调节系统。
3.3  修改DCS逻辑控制程序
    为确保控制系统的安全可靠，修改DCS逻辑控制，使静叶控制在下述状态下实现自动或手动切换至闭锁状态并报警，避免静叶漂移、跟踪迟滞、过调、调节震荡等现象的发生：
    a、静叶控制输出与静叶实际位置不相一致：
    b、静叶控制信号丢失：
    c、静叶控制信号给出后延时3s后，静叶未动；
    d、手动切换至自动闭锁状态。
控制逻辑如图3所示。
4、处理后的效果
4.1机组启动达到额定转速，保持此转速不变，进行供风参数调节，可调静叶由电液伺服控制系统控制，进行定风压、定风量参数自动调节，动作灵活准确。
4.2人为切断风压变送器电源，由于风压实际测量值丢失，机组静叶闭锁保护装置立即动作，将机组静叶角度就地锁死，机组可调静叶由自动调节状态转换为手动调节状态。同时可对静叶电液伺服控制系统进行消缺T作，而不影响机组的正常运行，且可进行手动点动控制，调整风机静叶角度，满足供风需要。静叶电液伺服控制系统消缺结束后，可投入运行，此时机组静叶闭锁保护装置立即处于自动备用状态，与静叶电液伺服控制系统并联运行。风机静叶调节由手动调节状态转换为自动调节状态。
4.3通过对可调静叶电液伺服控制系统的改进，供风参数的调节完全满足定风压、定风量的设计调节方式，并确保了调节过程的稳定，在满足需求的情况下，有效的降低了能源的浪费。
5、结语
    通过对轴流风机的振动分析，认识到风机同样存在转子的热弯曲问题，在生产实践中必须有效地进行防范。同时，经过1#鼓风机可调静叶液压伺服系统的的改造和改造后的效果分析，此改造方案适用于轴流压缩机静叶调节系统的完善和稳定性的增强，有效的解决了静叶调节系统卡涩、静叶漂移、控制失灵的故障，为安全稳定送风创造了条件，减少了由于送风中断引起的高炉突发性事故。