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濟(jì)南負(fù)壓風(fēng)機(jī)價(jià)格安邦信變頻器在風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速中的應(yīng)用減振

摘　要：目的　提高風(fēng)機(jī)葉片的壽命。方法　為改變?nèi)~片表面耐磨性能，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)化處理。選擇了強(qiáng)化方法及材料，確定了工藝及措施，并運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)際。結(jié)果　葉片壽命提高 4 倍左右，保證了風(fēng)機(jī)在一個(gè)大修期內(nèi)不會(huì)因磨損而造成停機(jī)。結(jié)論　作者研究得出的堆焊技術(shù)，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)際檢驗(yàn)，是切實(shí)可行的，可以推廣至同類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)合。
關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)葉片；壽命；堆焊

引　言

鍋爐是火力發(fā)電的動(dòng)力源。排粉機(jī)、 引風(fēng)機(jī)(統(tǒng)稱(chēng)風(fēng)機(jī))是鍋爐機(jī)組中的重要組成設(shè)備。排粉機(jī)用于輸送煤粉；引風(fēng)機(jī)用來(lái)抽吸煙氣，使其經(jīng)煙囪排煙。太原一電廠 1#～8# 鍋爐機(jī)組的風(fēng)機(jī)葉輪，在工作過(guò)程中，因轉(zhuǎn)速高(1 480 r/min 以上)，且承受一定的風(fēng)壓，葉片會(huì)受到塵埃顆粒及煙氣的摩擦與腐蝕作用，一般運(yùn)行 7 個(gè)月左右，就會(huì)發(fā)生葉片被沖刷磨穿現(xiàn)象，導(dǎo)致葉輪壽命下降，需要停機(jī)檢修。這會(huì)造成相應(yīng)的鍋爐機(jī)組停止運(yùn)行，不僅增加了工人維修的勞動(dòng)強(qiáng)度，加大了裝拆費(fèi)用、 備品備件用量及相應(yīng)費(fèi)用，更為嚴(yán)重的是停機(jī)會(huì)影響發(fā)電量，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響。

如何提高風(fēng)機(jī)葉片的壽命(最起碼在鍋爐的一個(gè)大修期內(nèi)不發(fā)生磨損破壞)，是迫切需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。作者根據(jù)風(fēng)機(jī)使用的工作條件，對(duì)葉片磨損原因進(jìn)行了分析，基于提高葉輪葉片壽命的需要，對(duì)葉片表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。選擇了堆焊方法及堆焊材料，確定了堆焊工藝，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，取得了令人滿意的效果。

1　風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

鍋爐機(jī)組的風(fēng)機(jī)規(guī)格一般不統(tǒng)一，葉輪直徑在 (1 600～2 000) mm 之間。作者以直徑 1 600 mm 的排粉機(jī)葉輪為例加以說(shuō)明。圖 1 為葉輪結(jié)構(gòu)示意圖。


圖 1　葉輪結(jié)構(gòu)示意圖
Fig.1　Scheme of the fan blade

對(duì)葉輪的技術(shù)要求：
(1) 后盤(pán)不平度≤0.5/100；
(2) 后盤(pán)外圓處端跳偏差≤4 mm；
(3) 圓盤(pán)外圓處徑跳偏差≤3 mm；
(4) 錐形前盤(pán)外圓處端跳偏差≤6 mm；
(5) 葉片出口工作面對(duì)后盤(pán)的不垂直度偏差≤1/100；
(6) 經(jīng)靜、 動(dòng)平衡校正。

2　葉片強(qiáng)化方法及材料的選擇

磨損是一種與材料表面狀態(tài)有關(guān)的現(xiàn)象。要提高葉輪的壽命，必須對(duì)葉片表面進(jìn)行強(qiáng)化，使其能經(jīng)受住磨損。

2.1　磨損原因分析

作者現(xiàn)場(chǎng)考察了已磨損葉片的表面狀況，發(fā)現(xiàn)磨損最嚴(yán)重的部位已成豁口狀(局部磨穿)，稍嚴(yán)重部位已磨成薄刃狀，其他部位的表面磨成一道道微細(xì)溝槽。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作條件，判定葉輪受到磨料磨損、 沖蝕磨損、 熱磨損等多重作用。其中，主要是受到磨料磨損，即微小的塵埃和煤灰等顆粒，在風(fēng)壓作用下，對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的葉片表面進(jìn)行了顯微切削，造成了葉片的磨損[1]。

2.2　選擇強(qiáng)化方法

就一般情況而言，對(duì)工件表面進(jìn)行強(qiáng)化的方法有多種，如滲碳、 刷鍍及等離子噴涂等。針對(duì)風(fēng)機(jī)的使用工況及現(xiàn)場(chǎng)條件，可行的方法僅有氧乙炔噴焊及電弧堆焊。

在試板上分別進(jìn)行了氧乙炔噴焊與電弧堆焊的對(duì)比試驗(yàn)。噴焊(噴涂后重溶)加熱速度慢、 加熱時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致試件變形嚴(yán)重，但稀釋率較低；而電弧堆焊加熱時(shí)間短，試件變形較小，但稀釋率較高。因葉輪的形狀及剛度等原因，葉輪變形后校形較困難，加之在生產(chǎn)制造葉輪的過(guò)程中，葉輪本身已有一定的制造偏差，故為保證葉輪的尺寸及形位偏差這一基本要求，采用變形較小的電弧堆焊方法。

2.3　選擇材料

受磨料磨損的工件，一般選用碳化鎢或高鉻合金鑄鐵作為堆焊材料。但采用電弧堆焊的方法，會(huì)使碳化鎢原始顆粒大部分熔化，在堆焊層析出硬度并不算高的含鎢復(fù)合化合物，影響耐磨性的提高；而采用高鉻合金鑄鐵作為堆焊材料，可使堆焊層含有 Cr7C3 高硬相，且其價(jià)格比碳化鎢便宜[2，3]。作者分別選擇了牡丹江、 天津、 哈爾濱三個(gè)廠家生產(chǎn)的堆焊材料進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表 1 所示。

表 1　堆焊材料對(duì)比試驗(yàn)
序號(hào)生產(chǎn)地合金體系堆焊后硬度表面狀況1#牡丹江Fe-Cr-BHRC>50積瘤狀2#天　津Cr-Ni-SiHRC43平整3#哈爾濱Fe-Cr-BHRC>50平整

從表 1 可以看出，1# 材料堆焊后表面硬度高，但焊接工藝性能差，堆焊層表面呈“積瘤狀”、 不平滑；為避免在葉輪使用過(guò)程中，在“積瘤”處“掛灰”，破壞葉輪動(dòng)平衡，故不采用。2# 材料堆焊后，雖然表面成型較平滑，但其硬度較低，因其耐磨性較差，故也不采用。3# 材料無(wú)論在表面成型，還是在表面硬度方面均較好，故選其為堆焊材料。

3　堆焊工藝及結(jié)果

3.1　堆焊工藝

工藝是影響堆焊質(zhì)量的重要因素。根據(jù)對(duì)葉輪的要求，把堆焊葉片的工藝重點(diǎn)放在了降低稀釋率和減少焊后變形這兩個(gè)方面。

3.1.1　降低稀釋率

堆焊層的稀釋率，反映了堆焊層中母材熔入數(shù)量的百分比。葉輪母材一般為 Q235 或 16 Mn。母材熔化后對(duì)耐磨合金材料起稀釋作用，會(huì)降低堆焊層合金化的效果，影響耐磨性。

在保證母材與耐磨合金相互熔合的前提下，降低稀釋率就是減少母材熔化量。為此，在正式堆焊葉輪前，進(jìn)行了工藝試驗(yàn)。作者分別采用不同規(guī)范參數(shù)對(duì)各組試件堆焊，然后比較各組的硬度值結(jié)果，選擇出較理想的工藝規(guī)范。

試驗(yàn)時(shí)，把試件分成 6 組，每組 3 塊試板，試板尺寸為 120 mm×50 mm×6 mm；材質(zhì)與葉輪相同，均為 Q235；耐磨合金粉塊尺寸為 90 mm×30 mm× 3 mm；使用 AX1-500 直流弧焊機(jī)，采用直流正接(正接較反接熔深淺)；用直徑 10 mm 碳精棒作電極(電極直徑大，可減小電流密度)；特制加長(zhǎng)焊把(減少碳弧對(duì)人體的烘烤)。每塊試板上堆焊一塊耐磨合金粉塊，堆焊層硬度值按每組試件平均值記錄。試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。

表 2　工藝規(guī)范對(duì)堆焊層硬度的影響
試件組電流I/A電壓 U/V焊接時(shí)間硬度(HRC)1280～30025～302′15″542300～32025～301′50″583330～35025～301′30″614360～38025～301′20″535400～42025～301′05″586430～45025～3058″56

作者認(rèn)為：采用第 3 試件組的工藝規(guī)范效果最好。

為減少母材熔化量，應(yīng)注意使堆焊電流減小、 電壓降低、 堆焊速度加快；但堆焊電流過(guò)小，會(huì)使耐磨合金粉塊不易熔化，導(dǎo)致堆焊速度減慢。欲使堆焊速度加快，又需加大堆焊電流。這一矛盾只有通過(guò)試驗(yàn)才能找到最佳組合。

焊工操作時(shí)需注意以下兩點(diǎn)：

(1) 電弧擺動(dòng)幅度盡量小，以剛超出粉塊邊緣為宜，但不可咬邊；
(2) 采用坡度為 5°～10° 的下坡焊，使熔池流動(dòng)方向與施焊方向一致。

3.1.2　控制葉輪變形量

堆焊后的葉輪，在驗(yàn)收時(shí)不僅需作靜、動(dòng)平衡試驗(yàn)，還需各表面的尺寸、 形狀及位置滿足偏差要求。由于堆焊會(huì)使葉輪受熱不均勻，產(chǎn)生焊接應(yīng)力，導(dǎo)致焊接變形等，故還需采取適當(dāng)工藝措施，才能把葉輪變形控制在公差范圍內(nèi)[4，5]。

在堆焊時(shí)采取了以下工藝措施：

(1) 保證焊接順序

在每一葉片上堆焊完一塊粉塊后，轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪，在對(duì)稱(chēng)葉片相應(yīng)位置，堆焊另一粉塊，順序如圖 2 所示。如此循環(huán)往復(fù)，直至把各葉片堆焊完畢。以此順序堆焊，可使葉輪前、 后盤(pán)均勻收縮，并可避免熱應(yīng)力過(guò)于集中，減少焊接變形。


圖 2　堆焊粉塊順序示意圖

(2) 錘擊焊縫

葉輪變形是由于堆焊層在冷卻過(guò)程中發(fā)生縱向、 橫向收縮造成的。每堆焊完一粉塊，用小錘輕擊，延展堆焊層，可補(bǔ)償部分收縮量，減少變形。

(3) 減少線能量

減小線能量能使葉片受到的熱輸入量減少，熱應(yīng)力變小。這與降低稀釋率的要求是一致的。

3.2　結(jié)　果

采用上述工藝措施，對(duì)葉輪進(jìn)行堆焊。焊后檢查，葉輪變形量在技術(shù)要求范圍內(nèi)，并用便攜式硬度計(jì)對(duì)各葉片堆焊層進(jìn)行抽查，測(cè)得各點(diǎn) HRC>56。
電廠運(yùn)行表明，堆焊后的風(fēng)機(jī)葉片壽命提高 4 倍左右，避免了葉輪在鍋爐的一個(gè)大修期內(nèi)，因葉片磨損而造成更換或修理，保證了機(jī)組的正常工作，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4　結(jié)　論

經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)考驗(yàn)，該堆焊技術(shù)是切實(shí)可行的，可以大大提高風(fēng)機(jī)葉片的使用壽命，該技術(shù)適用于承受磨料磨損的其他工件。

丁京濱(1955-)，男，高級(jí)工程師.從事專(zhuān)業(yè)：材料成型加工.
丁京濱（華北工學(xué)院 材料工程系，山西 太原 030051）
曹海燕（太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）
張保富（太原一電廠，山西 太原 030024）

參考文獻(xiàn)：
[1]　[英]薩凱 A D 著；邵荷生譯。金屬磨損原理
[2]　周振豐。焊接冶金學(xué)(金屬焊接性)

振動(dòng)和噪聲不僅污染環(huán)境，損害人體健康，而且會(huì)影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短機(jī)械部件的壽命，降低儀表的精度和可靠性。

工業(yè)上過(guò)去一直采用一些消極的方法來(lái)消除噪音和減小振動(dòng)，如把機(jī)器整體做得非常結(jié)實(shí)笨重，或采用多孔的吸聲材料，把振源包起來(lái)，以阻止聲音泄漏和傳播。但這些方法都不理想。人們發(fā)現(xiàn)，積極的減振措施應(yīng)該是用具有高減振性能的金屬材料來(lái)制作振動(dòng)源或噪聲源部件，從而達(dá)到減振消聲的目的。塑料代替金屬具有很好的減振消音效果，用尼龍制造的齒輪就是這方面成功的例子。但是，塑料的強(qiáng)度和耐高溫腐蝕性能現(xiàn)代還無(wú)法滿足一些特殊的需要。

50年代初，英國(guó)和美國(guó)首先開(kāi)始金屬減振特性的研究，并開(kāi)發(fā)了錳-銅系減振合金。當(dāng)含錳80％的合金鑄塊掉到地上時(shí)，只發(fā)出微弱的聲音。經(jīng)過(guò)30多年的研究，出現(xiàn)了數(shù)十種減振合金。如耐腐蝕的鈷-鎳系合金。用作火箭衛(wèi)星的精密儀器防振臺(tái)架的鎂-鋯系合金、耐蝕性優(yōu)良的鎳-鈦合金、加工性和耐蝕性均優(yōu)的鐵-鋯-鋁系合金等，形成了一個(gè)新興的功能材料領(lǐng)域。

1968年，英國(guó)首先使用減振材料錳-銅合金來(lái)制作潛艇的螺旋槳，使?jié)撏г谒逻\(yùn)行的噪音大為降低，大大提高了潛艇的隱身生存能力，引起了各國(guó)對(duì)減振合金的高度關(guān)注。錳-銅合金螺旋槳迄今漂洋過(guò)海近20年，狀況良好。這種合金減振系數(shù)高，耐蝕性能優(yōu)良，常用來(lái)制作高負(fù)荷的轉(zhuǎn)動(dòng)部件和受沖擊的結(jié)構(gòu)件，如鑿巖機(jī)鉆桿、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的鏈條導(dǎo)軌、蒸汽透平機(jī)和汽車(chē)凸輪軸齒輪等。

目前已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用階段的減振合金主要有復(fù)相型合金、鐵磁型合金、孿晶型合金等。使用已久的鑄鐵是應(yīng)用最廣泛的一種的復(fù)相型減振合金。鋁-鋅合金也是復(fù)相型合金，用它作立體聲放大器底板，擴(kuò)音器框架等，能取得提高保真度的良好效果。

錳-銅系合金在外界振動(dòng)作用下，由于馬氏體相變所產(chǎn)生的孿晶界容易移動(dòng)，伴隨孿晶界的移動(dòng)產(chǎn)生靜滯作用而造成能量損失，所以也具有減振作用。將含鉛12％的鉻鋼經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚恚矔?huì)有良好的減振性能。這種鋼一得到外界的振動(dòng)能，就會(huì)出現(xiàn)磁疇壁移動(dòng)和磁矩轉(zhuǎn)動(dòng)，振動(dòng)能的一部分便會(huì)迅速衰減。這種合金鋼很早就已經(jīng)作為蒸汽透平機(jī)的葉片材料使用。

目前減振合金已被用于各個(gè)領(lǐng)域。在宇宙航天方面，用作衛(wèi)星、導(dǎo)彈、火箭、噴氣式飛機(jī)的控制盤(pán)和陀螺儀等精密儀器的防振臺(tái)架；汽車(chē)方面，用于車(chē)體、制動(dòng)器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分、變速器、濾氣器等；土木建筑方面，用于橋梁、鑿巖機(jī)、鋼梯等；機(jī)械方面，用作大型鼓風(fēng)機(jī)框架及葉片、圓盤(pán)鋸、各種齒輪等；鐵路方面，用于火車(chē)車(chē)輪等；船舶方面，用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、螺旋槳等；家用電器方面，用于空調(diào)器、洗衣機(jī)、垃圾處理機(jī)等；音響方面，用作演出轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)、擴(kuò)音器框架、立體聲放大器底盤(pán)等。

來(lái)源：佳工機(jī)電網(wǎng)



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