離心風(fēng)機(jī)是一種依靠輸入機(jī)械能(氣體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的葉片通道，在離心力的作用下被壓縮并跑向葉輪外緣)提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，廣泛運(yùn)用于水泥生產(chǎn)線各需要空氣動能的領(lǐng)域，在水泥工業(yè)生產(chǎn)中扮演著十分重要的角色，離心風(fēng)機(jī)在使用過程能耗高，屬于大型高耗能機(jī)械。
國家在“十一五”期間提出了節(jié)能減排政策措施開始，到“十三五”期間國務(wù)院印發(fā)的《十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》。節(jié)能降耗已經(jīng)成為近些年來水泥生產(chǎn)中的重點改進(jìn)方向。而離心風(fēng)機(jī)的能耗在整個生產(chǎn)能耗中占比極大，從而離心風(fēng)機(jī)的降耗改造工作成為了工作重心。
傳統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗太高最主要的原因是風(fēng)機(jī)實際運(yùn)行效率偏低。離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率低下主要是因為一下兩個方面的原因：
一、風(fēng)機(jī)的設(shè)計與制作
1、氣動模型老舊
風(fēng)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠家氣動模型老舊，本身設(shè)計效率偏低。
風(fēng)機(jī)的氣動模型基于自身動力學(xué)方程與運(yùn)動學(xué)方程，描述了其姿態(tài)、速度、位置等運(yùn)動參數(shù)與風(fēng)機(jī)葉輪氣動參數(shù)之間的關(guān)系。并直接決定了風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。
建國初期我國工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，風(fēng)機(jī)行業(yè)作為新生行業(yè)同樣不例外，為了滿足市場需求我國風(fēng)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠家的氣動模型主要引進(jìn)于國外企業(yè)的淘汰品類，而我國的經(jīng)濟(jì)形勢造成了大部分風(fēng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)一直使用這些老舊落后的氣動模型進(jìn)行初始設(shè)計。沒有對模型進(jìn)行更新升級，本身設(shè)計效率偏低。
2、系列型譜不全
型譜數(shù)據(jù)稀少，多采用替代模型設(shè)計，設(shè)計時就已經(jīng)存在偏差。
所謂型譜(圖1為鍋爐引風(fēng)機(jī)系列型譜)是對于不同的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)有對應(yīng)模型機(jī)與之對應(yīng)，這樣才能保證風(fēng)機(jī)的設(shè)計符合風(fēng)機(jī)的實際工況。若找不到相對應(yīng)的風(fēng)力模型，風(fēng)機(jī)設(shè)計就沒有理論數(shù)據(jù)支撐。一般的風(fēng)機(jī)廠家會選擇在相近的風(fēng)力模型中進(jìn)行替代設(shè)計，實際運(yùn)行工況與設(shè)計工況有較大的偏差。導(dǎo)致風(fēng)機(jī)實際運(yùn)行效率偏低。
圖1
3、制作加工精度
行業(yè)傳統(tǒng)制作加工精度不足，累計誤差較大，產(chǎn)品不能達(dá)到設(shè)計要求，導(dǎo)致實際產(chǎn)品運(yùn)行工況偏離設(shè)計工況，風(fēng)機(jī)運(yùn)行點偏離設(shè)計高效點。
離心風(fēng)機(jī)主要制作工序流程為：下料、成型、鉚接、焊接、熱處理、校正、機(jī)加工、裝配、外觀處理。在風(fēng)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)制作過程中每一道工序都存在著制作誤差。
風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家的制作加工精度決定了實際產(chǎn)出的產(chǎn)品與產(chǎn)品設(shè)計要求的符合度。
傳統(tǒng)制作模式中由于制作工藝落后、生產(chǎn)設(shè)備陳舊等因素的影響較大成品誤差，而行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)廠商多沿用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝、設(shè)備更新滯后導(dǎo)致實際產(chǎn)品與設(shè)計要求相差甚遠(yuǎn)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計效率。
4、生產(chǎn)線建立時原始風(fēng)機(jī)設(shè)計富余量過大
在生產(chǎn)線建設(shè)初始設(shè)計時為了保證生產(chǎn)系統(tǒng)能正常運(yùn)行，設(shè)計單位會對所有設(shè)備的設(shè)計參數(shù)留有一定的富余量。
而風(fēng)機(jī)設(shè)計參數(shù)余量系數(shù)過大，則實際運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)低于設(shè)計參數(shù)。下表為6000t/d產(chǎn)量規(guī)模的水泥熟料生產(chǎn)線(窯尾高溫風(fēng)機(jī)以及生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī))原始設(shè)計參數(shù)與實際運(yùn)行參數(shù)對比：
我們通過大量的風(fēng)機(jī)測定數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，實際風(fēng)機(jī)實際運(yùn)行參數(shù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計參數(shù)，嚴(yán)重偏離風(fēng)機(jī)高效運(yùn)行區(qū)間點。
以福建塔牌水泥有限公司(該公司擁有2條5000T/D水泥熟練生產(chǎn)線)為例，實測2#窯尾高溫風(fēng)機(jī)風(fēng)量為680000m³/h，遠(yuǎn)低于額定風(fēng)量860000m³/h;該公司1#生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)每小時實測風(fēng)量為620000m³/h，遠(yuǎn)低于額定風(fēng)量860000m³/h。風(fēng)機(jī)嚴(yán)重偏離設(shè)計額定工況點，風(fēng)機(jī)運(yùn)行不在高效的運(yùn)行區(qū)間。
5、系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計不合理
系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計不合理，導(dǎo)致系統(tǒng)阻力增加，從而直接導(dǎo)致風(fēng)機(jī)偏離實際設(shè)計工況點(如圖3)。
部分生產(chǎn)系統(tǒng)初始建造時由于資金或建造面積等客觀因素的影響，基于當(dāng)時的生產(chǎn)工藝設(shè)計時造成管網(wǎng)布局不合理，系統(tǒng)阻力增大;部分生產(chǎn)系統(tǒng)則是因為生產(chǎn)工藝的革新，在后續(xù)改造過程中造成了管網(wǎng)系統(tǒng)布局不合理，系統(tǒng)阻力增大。
二、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)
1、調(diào)節(jié)方式不合理
出于成本考慮，部分企業(yè)采用進(jìn)口風(fēng)門方式進(jìn)行風(fēng)機(jī)的流量調(diào)節(jié)。
調(diào)節(jié)風(fēng)門本身就有壓力損失，即使在調(diào)節(jié)風(fēng)門全開的情況下系統(tǒng)阻力依然有一定數(shù)值的增加，而采用調(diào)節(jié)風(fēng)門作為調(diào)節(jié)手段，大部分情況下調(diào)節(jié)風(fēng)門是未全開的，這種情況下系統(tǒng)阻力的增加量極大。
并且部分劣質(zhì)風(fēng)門在使用過程中出現(xiàn)風(fēng)門葉片內(nèi)部變形，增加系統(tǒng)阻力的同時，還導(dǎo)致風(fēng)機(jī)進(jìn)口流場紊亂，流體進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪角度嚴(yán)重偏離原始設(shè)計角度。
對于還在使用進(jìn)口風(fēng)門調(diào)節(jié)，且風(fēng)門開度較低的廠家建議將風(fēng)門更換變頻器調(diào)節(jié)。以衡陽紅獅水泥有限公司為例，2016年實測該公司生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)門阻力為900Pa。在去掉風(fēng)門，改用變頻器調(diào)節(jié)方式以后，風(fēng)機(jī)每小時運(yùn)行功率降低500KW，同時震動大幅度降低。
2、現(xiàn)場安裝施工不達(dá)標(biāo)
嚴(yán)格意義上講風(fēng)機(jī)設(shè)備的現(xiàn)場安裝才是風(fēng)機(jī)設(shè)備的最后一道裝配工序。部分相對尺寸精度要求較高，需要嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行裝配安裝。現(xiàn)場安裝施工不達(dá)標(biāo)，達(dá)不到設(shè)計尺寸要求，同樣會影響風(fēng)機(jī)的實際運(yùn)行效率。
現(xiàn)目前大多數(shù)企業(yè)都是采用的外協(xié)施工單位進(jìn)行設(shè)備安裝，而大部分外協(xié)施工單位并不是專業(yè)的風(fēng)機(jī)安裝隊伍，如果又遇到用戶企業(yè)和設(shè)備廠商在安裝過程監(jiān)管不到位，驗收不嚴(yán)格。就會出現(xiàn)安裝誤差。
例如葉輪進(jìn)口與進(jìn)風(fēng)口集風(fēng)器的間隙尺寸要求。這一配合尺寸需要根據(jù)風(fēng)機(jī)的實際運(yùn)行環(huán)境，考慮到熱變形量的影響，計算出嚴(yán)格相對位移量，才能確定冷態(tài)安裝時的間隙尺寸。然而很多安裝隊伍、用戶企業(yè)和設(shè)備廠商僅僅以互相之間不擦殼為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行要求和驗收。這種情況下設(shè)備正常運(yùn)行時此間隙尺寸與設(shè)計時偏差太大，會造成風(fēng)機(jī)內(nèi)部流體型線改變、葉輪內(nèi)外兩個區(qū)域的竄風(fēng)等問題，影響風(fēng)機(jī)實際運(yùn)行效率。這樣的配合尺寸還有很多如轉(zhuǎn)子的水平度、轉(zhuǎn)子與殼體的垂直度等。
3、檢修不及時、運(yùn)行管理不到位
漏風(fēng)、堵塞：由于自然損耗的影響，會出現(xiàn)管網(wǎng)大量漏風(fēng)。從工藝角度來說，這本身就是增加了離心風(fēng)機(jī)的無用功;管網(wǎng)堵塞、積灰的道理同第一點第五條。
磨損：特別是高溫或者粉塵含量較多的環(huán)境中，很容易出現(xiàn)風(fēng)機(jī)進(jìn)口集流器以及葉輪的磨損。使用廠家不及時檢查，對于磨損部位不能及時檢修，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)內(nèi)部流體型線發(fā)生變化，內(nèi)部密封性能破壞。特別值得注意的是風(fēng)機(jī)進(jìn)口集流器，一旦磨損，流體在風(fēng)機(jī)內(nèi)部做內(nèi)循環(huán)，大大降低風(fēng)機(jī)實際運(yùn)行效率。
形變：形變主要是發(fā)生在高溫環(huán)境下，風(fēng)機(jī)設(shè)備由于材料選擇出現(xiàn)熱變形的情況，某些地方發(fā)生相對位移，很多配合尺寸發(fā)生改變。后續(xù)檢修中沒有考慮這一因素，導(dǎo)致形變越來越大。影響風(fēng)機(jī)實際運(yùn)行效率。
建議按計劃及時排查管路系統(tǒng)和離心風(fēng)機(jī)零部件，并徹底修復(fù)堵塞、磨損部位，周期性請風(fēng)機(jī)廠家對離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行專業(yè)的性能評估。
總結(jié)：企業(yè)的主體是人，節(jié)能減排的主導(dǎo)也必須是人，節(jié)能減排必須從每一個基本的點來抓起。是的，要想使我們生活在一個美妙而和諧的世界，我們不僅只是認(rèn)識到環(huán)保的重要性，更要付諸于行動。
風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率提高是一個值得關(guān)注的話題，期待有更多行業(yè)革新及開拓的領(lǐng)域，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。