烧结风机性能解析：以SJ2300-1.033/0.923型烧结主抽风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：烧结风机、SJ2300-1.033/0.923、性能解析、风机配件、风机维修、烧结主抽风机

前言

在钢铁冶炼的烧结工艺中，烧结风机，通常被称为“主抽风机”，是整个烧结系统的“心脏”。它负责为烧结料的燃烧提供稳定的负压环境，并将烧结过程中产生的高温、高粉尘、具腐蚀性的烟气强制抽走，输送至除尘和脱硫系统。其性能的优劣直接关系到烧结矿的产量、质量、能耗以及环保排放指标。作为一名深耕风机技术多年的工程师，我深知透彻理解风机基础知识、精准解析其性能参数、熟练掌握其维护修理要领的重要性。本文将以我司典型的SJ2300-1.033/0.923型烧结专用风机为例，系统性地对其基础知识、性能特点、核心配件及维修要点进行阐述，希望能为同行提供有价值的参考。

一、 烧结风机基础知识与型号释义

烧结风机不同于普通通风机，它工作在极端恶劣的工况下，因此必须具备耐高温、耐磨损、抗腐蚀、高强度和长期连续稳定运行的特性。

1.1 烧结风机的工作特点：

输送介质特殊： 介质为烧结烟气，其中含有大量的粉尘颗粒（铁矿石粉、焦粉、石灰石粉等）、腐蚀性气体（SO₂, NOx等）以及水蒸气。烟气温度通常在80℃至150℃之间波动。

负压操作： 风机进口与整个烧结风箱及台车相连，形成巨大的负压系统，以穿透料层，保证烧结过程的顺利进行。

高能耗： 主抽风机是烧结厂内最大的单体电耗设备，其运行效率对降低吨矿成本至关重要。

连续作业： 通常与烧结机同步运行，要求风机具备极高的可靠性和稳定性，非计划停机将导致整条生产线停滞，经济损失巨大。

1.2 型号SJ2300-1.033/0.923的解读：
根据您提供的参考信息，我们可以对该型号进行精准解读：

SJ： 代表“烧结”专用风机。

2300： 代表风机在进口状态下的容积流量为2300立方米每分钟。这是风机选型的核心参数之一，直接对应烧结机的生产能力。

1.033/0.923： 这两个数值分别代表风机进口绝对压力和出口绝对压力，单位是“公斤力每平方厘米（kgf/cm²）的工程大气压（at）”。换算成国际单位千帕（kPa）更为常用：

进口绝对压力：0.923 at ≈ 90.454 kPa

出口绝对压力：1.033 at ≈ 101.23 kPa

因此，风机的全压升（或压比） 为 出口绝对压力 减去 进口绝对压力，即 101.23 kPa - 90.454 kPa = 10.776 kPa。这个压头用于克服烧结料层阻力、风箱管道阻力及除尘系统阻力。

二、 SJ2300-1.033/0.923风机性能深度解析

性能解析是风机选型、运行优化和故障诊断的基础。我们需要将给定的参数串联起来，形成一个完整的性能图谱。

2.1 设计点工况参数回顾：

介质：烧结烟气

进口容积流量 (Q)：2300 m³/min

进口绝对压力 (P1j)：90.454 kPa

进口温度 (t)：110 ℃

介质密度 (ρ)：0.8456 kg/m³ （此密度由进口压力、温度和烟气成分共同决定）

出口绝对压力 (P2j)：101.23 kPa

主轴转速 (n)：1480 r/min

轴功率 (Psh)：600 kW

配套电机：YR5003-4，功率 710 kW，电压 6-10 kV

配套烧结机：18-24 m² 烧结机

2.2 关键性能指标计算与分析：

全压（Pt）与静压（Ps）：

风机的全压定义为风机出口与进口全压之差。全压包括静压和动压。

全压 (Pt) = 出口全压 (P2j + 动压2) - 进口全压 (P1j + 动压1)。在工程计算中，当进出口管道直径相差不大时，动压差较小，有时可近似用静压差代替全压。更精确的计算需考虑进出口流速。根据给定参数，我们更关注其压升 ΔP = P2j - P1j = 10.776 kPa。这个值是风机克服系统阻力的核心能力体现。

轴功率（Psh）与有效功率（Pe）：

有效功率 (Pe) 是指单位时间内风机传递给气体的有效能量。计算公式为：有效功率 等于 质量流量 乘以 单位质量功。质量流量 (G) = 容积流量 (Q) × 密度 (ρ)。单位质量功可以用全压升除以密度来近似表示。

简化计算：Pe ≈ (Q × ΔP) / 60 （单位：kW，Q单位m³/min，ΔP单位kPa，需注意单位统一）。

轴功率 (Psh) 是风机主轴从电机获得的功率，给定为600 kW。它总是大于有效功率。

风机效率（η）：

风机效率是衡量风机能量转换性能的关键指标，为有效功率与轴功率之比。

效率 (η) = (Pe / Psh) × 100%。

将上述数值代入估算，该风机在设计点的运行效率应处于一个较高水平（通常大型离心风机效率可达80%-85%以上）。高效率意味着更低的运行能耗。电机功率（710 kW）大于轴功率（600 kW），提供了必要的功率储备，确保风机在工况波动时不会造成电机过载，同时也考虑了传动损失。

比转速（ns）：

比转速是一个相似准则数，用于对风机进行分类和比较。其计算公式为：比转速等于 转速 乘以 流量平方根 再除以 全压的四分之三次方（使用特定单位制）。

通过计算SJ2300的比转速，可以判断它属于低比转速风机，这类风机通常采用离心式、窄叶轮、高压力的结构形式。这与烧结风机需要高压力来克服料层阻力的需求完全吻合。其叶轮形式很可能为后向或径向叶片，以保证较高的效率和较好的耐磨性。

2.3性能曲线与工况点：
每台风机都有其独特的性能曲线，包括流量-压力曲线、流量-功率曲线和流量-效率曲线。SJ2300-1.033/0.923的设计点（Q=2300m³/min，ΔP≈10.78kPa）应位于其最高效率点附近。在实际运行中，烧结料层的阻力会发生变化，风机的实际工况点会沿着性能曲线移动。通过调节进口导叶或改变转速（若采用变频调速），可以将工况点始终控制在高效区内，实现节能运行。

三、 风机核心配件解析

烧结风机的可靠性很大程度上依赖于其核心配件的材质、制造工艺和设计。

3.1 叶轮：
叶轮是风机的“心脏”，是完成能量转换的核心部件。

结构形式： 一般为焊接结构，叶片形式多为后向或径向，以承受高应力并适应高粉尘介质。

材质要求： 必须兼具高强度、高耐磨性和一定的耐腐蚀性。常采用高强度低合金钢（如Q345R），并在易磨损部位（如叶片进口、工作面及轮盘外侧）堆焊或粘贴硬质合金耐磨层（如碳化钨）。对于腐蚀性较强的工况，有时会选用ND钢或复合钢板。

动平衡： 叶轮在装配后必须进行高精度的动平衡校正，通常要求达到G6.3级或更高标准，以确保风机平稳运行，减少振动。

3.2 主轴与轴承系统：

主轴： 采用高强度合金钢（如40Cr或42CrMo）锻制而成，经过调质处理，具有优异的综合机械性能。其结构设计需充分考虑临界转速，工作转速应远离一阶临界转速，避免共振。

轴承： 通常采用滑动轴承（如椭圆瓦轴承）或滚动轴承（双列向心球面滚子轴承）。滑动轴承承载能力强，阻尼性能好，更适合高速重载场合。轴承座设有冷却水套和润滑油系统，确保散热和润滑。

3.3 机壳：

作用： 收集从叶轮出来的气体，并将其动能部分转化为静压，引导气体至出口。

结构与材质： 一般为钢板焊接结构，内部通常设有耐磨衬板，特别是在蜗壳的“舌头”部位和易冲刷区域，衬板磨损后可更换。机壳需有足够的刚度和强度，以承受内部压力和外载荷。

3.4 密封装置：

目的： 防止烟气泄漏和外部空气吸入，同时阻止粉尘进入轴承箱。

类型： 常用迷宫密封、碳环密封或气囊密封。轴端密封尤为关键，需要定期检查维护。

3.5 进口导叶调节装置（若配备）：

功能： 通过改变进口处气流预旋角度来调节风机性能，实现风量和压力的调节，比节流调节更节能。

结构： 由多个可转动的导叶片、联动机构和执行器组成。

四、 风机常见故障与修理要点

烧结风机的修理是一项系统工程，需要严谨的流程和精湛的技艺。

4.1 常见故障模式：

振动超标： 最常见的问题。原因包括：叶轮磨损不均或粘灰造成的不平衡、叶轮焊缝开裂、主轴弯曲、轴承损坏、地脚螺栓松动、转子部件松动、对中不良等。

轴承温度过高： 润滑油质不佳、油量不足、冷却系统故障、轴承安装不当或本身缺陷、振动过大导致发热。

性能下降： 风量或压力不足。原因：叶轮磨损严重导致间隙增大、进口滤网或管道堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、转速异常。

异常噪音： 轴承损坏、转子与静止件发生摩擦（如叶轮与机壳）、地脚松动。

4.2 修理流程与要点：
第一步：停机检查与诊断

彻底切断电源，挂牌上锁。

记录停机前的所有运行参数（振动、温度、电流等）。

通过振动分析、听音、测温等手段初步判断故障源。

第二步：解体与检测

按顺序拆卸进出口管路、联轴器护罩、轴承箱上盖等附件。

吊出转子总成，放置于专用支架上。

关键检测项目：

叶轮： 宏观检查磨损、腐蚀、裂纹情况。进行无损探伤（MT/PT检测表面，UT检测内部）。精确测量叶片、轮盘的磨损量。检查耐磨层的完好性。

主轴： 检查直线度（跳动量），检查轴颈表面有无拉伤、磨损。

轴承： 检查游隙、滚道及滚动体有无点蚀、剥落、保持架是否完好。

机壳与密封： 检查磨损情况，测量密封间隙。

第三步：修理与更换

叶轮修复：

动平衡校正： 这是修理的核心。修复后的叶轮必须重新进行动平衡。先去重进行静平衡，再上动平衡机进行动平衡，直至达到标准要求。

耐磨处理： 对磨损区域进行补焊修复，并重新堆焊耐磨层。焊接需采用合适的工艺，防止变形和裂纹。

裂纹处理： 彻底清除裂纹，开坡口，采用与母材匹配的焊材进行焊接，焊后保温缓冷，并进行探伤检验。

主轴修复： 若轴颈磨损，可采用镀铬、热喷涂等方式修复尺寸。若弯曲超标，需进行校直或更换。

轴承更换： 一旦发现缺陷，必须成对更换新轴承，并采用热装法安装，确保安装到位。

密封更换： 更换所有密封件，调整到规定间隙。

第四步：回装与调试

按拆卸的逆顺序回装所有部件。

确保转子与电机的对中精度，通常要求径向和端面偏差均在0.05mm以内。

加注合格的润滑油至规定油位。

盘车确认转动灵活，无摩擦异响。

点动试车，确认转向无误。

空载试运行，逐步提速，监测振动、温度、声音，一切正常后，逐步加载至满负荷运行。

结语

SJ2300-1.033/0.923型烧结风机是18-24m²烧结机的关键设备，其设计精密，工况恶劣。深入理解其性能参数背后的物理意义，熟悉其核心配件的结构与材质，掌握科学的维修方法，是保障其长期、稳定、高效运行的根本。作为风机技术人员，我们应不断积累经验，从每一次故障中学习，通过预防性维护和精准修理，最大限度地发挥设备潜能，为烧结生产线的稳定顺行和降本增效贡献力量。

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