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从叶轮表面处理着手提高其抗磨性(1)
2006年8月8日 9:13   作者:胜利发电厂 赛明文
摘要:本文主要根据磨损理论分析,讨论风机叶轮叶片面的多种处理方法,以提高叶片表面硬度,使叶片表面由塑性材料变为脆性材料,以适应低冲蚀角的冲蚀。通过多种材料在实验室和现场实际运行的各种对比试验,结果表明粘贴耐磨陶瓷片及涂抹耐磨涂料技术较好。该技术可以在燃煤电厂广泛推广,同时可以推广到冶金、矿山、盐矿及炼钢厂等行业的气固两相流风机上。
关键词:风机 磨损 塑性材料 脆性材料 耐磨陶瓷

引言

风机是输送气体的设备。它在国民经济各部门应用都十分广泛。例如,发电厂、矿井、冶金及环保工程等。以火电厂为例,主要有一次风机、引风机、送风机、排粉机等。它们在发电厂系统中起着重要作用,是电厂的重要辅机。这些风机的总耗电量就约占电厂发电量的2%~3%,风机的安全与经济运行严重影响发电厂的系统安全与经济效益。对风机的安全运行进行探讨和研究是十分必要的,也是发电可靠性所必需的。

在电站用离心风机中有输送洁净空气的,如送风机,一次风机。也有输送气固两相混合物的,如排粉机、吸风机等。其中输送气固两相流的风机约占50%以上。据我国风机行业协会统计,输送气固两相混合流的风机约占全国风机总产量的40%。由于该类风机受到气流中固体颗粒的碰撞磨损,使其连续运转的可靠性变差,恶化了其运行特性,缩短了使用寿命,甚至会引发重大事故。因此对燃煤电站气固两相流离心风机的磨损机理与抗磨技术进行研究,找出叶轮磨损的特性和规律,针对其特性采取有效的措施是非常必要和具有重大的意义。

1 磨损理论的分析与应用

靶材,如叶片的表面,按材料的性质可分为塑性材料和脆性材料,塑性材料有低碳钢,风机叶轮用的16Mn钢,及其合金等,脆性材料有耐磨陶瓷、玻璃、淬火等特殊处理的钢。塑性材料的最大冲蚀率是在攻角为20°~30°左右的范围内,而脆性材料的最大冲蚀率出现在攻角为90左右的范围内。这一理论是科学家们经过无数的试验得出的,而且在我们实验室中的试验也得到了论证。

离心风机的叶轮,特别是普遍采用的后弯型叶轮,尘粒与叶片的冲蚀角基本在30°左右,属于塑性材料的冲蚀率最大的区域,风机叶轮一般采用16Mn钢制作,是典型的塑性材料,这就是风机叶轮易磨损的原因。这种磨损理论分析,为离心风机叶轮抗磨研究的提供了理论依据和研究方向,一是叶轮的材料保持塑性不变,调整叶轮结构及叶片形状,也就是调整冲蚀角度,使其尽可能地离开冲蚀率最大的角度区域,这样可能会影响风机的效率,这种方式在山东电力技术上的《离心式引风机磨损分析与防磨技术应用》一文中已经进行了详细的讨论。二是保持风机原有的流线形状及机壳、烟道的各种参数不变,以保证风机的高效率,设法让塑性材料的风机叶片变成脆性材料,也就是叶轮叶片的表面处理,这种表面处理有多种方法,本文主要是针对叶轮叶片的表面处理方法进行探讨。

2 常见的几种表面处理抗磨手段

2.1 耐磨陶瓷技术在离心风机上的应用

在风机叶轮、机壳等流道内使用耐磨陶瓷或者风机叶片全部用耐磨陶瓷制作的耐磨风机,叫陶瓷耐磨风机。 1982年,日本首先研制出陶瓷耐磨风机,与采用耐磨护板,喷焊或堆焊型的传统的耐磨风机相比,陶瓷耐磨风机具有耐磨性能极为优越、高效、节能、维护方便,运行费用低等突出的优点,在电力、冶金、水泥工业、物料输送、建材、化工等各个领域得到广泛应用,英国、日本、美国、法国等国家的火电厂中都有陶瓷耐磨风机,甚至南非也有多座大型火电站(600MW等)应用了陶瓷耐磨风机作为锅炉引风机。

迄今,已知国外陶瓷耐磨风机达到的单项最高技术水平为:
叶轮最大直径 4l70mm 最大风量 11,000m3/min
陶瓷风机最大功率 5100kW 最大风压 14,700Pa.

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