PS转炉用送风机的选型及KKK风机特点

业逐年增产，直至年产 １５ 万吨电解铜生产的需要。同时，ＫＫＫ 公司提供金隆铜业
的 ＳＯ２ 风机已有很好的运行业绩。鉴于上述情况，最终选定采用 ＫＫＫ 公司的转炉 送风机。
２．３ ＫＫＫ 公司 ＳＦＭＧ５．６ 型风机主要性能参数
2.3.1 主要运行参数： ● 排气量 :
40000Nm3 /h
● 排气压力:
设计点 :
0.115MPaG
可调压力范围: 0.06--0.14MPaG
● 风机转速:
14400r/min
● 轴功率 :
1616kW
● 配套电机(水冷)功率:
1900kW （考虑裕量，改为2000 kW）
● 冷却水量: ●设计点效率:
21t/h 81%பைடு நூலகம்
2.3.2 结构形式：
● 单级压缩，悬臂式布置
【关键词】 转炉送风机 防喘振 性能曲线 控制
Selection of PS Converter Air Compressor and Features of KKK Converter Air Compressor
【Abstract】
Explained why Jinlong Copper upgraded its converter air compressor. Introduced some important guidelines while making purchase decision, based upon particularities of actua l application of converter air compressor. Analyzed power consumption of converter air compressor under different adjustment methods. Highlighted control feature and performance of KKK converter air compressor.
转炉正常吹炼过程风量的变动范围通常在 10%以内。因此流量调节方式的确 定，主要考虑的是转炉炉期交换作业的间隙期内，风机到底采用哪种调节方式较为
PS 转炉用送风机的选型及 KKK 风机特点
3
经济，即究竟是采用降低风机转速卸载调节，还是关闭风机入口导叶卸载调节。这
不仅要从风机的运行经济性考虑，还应当从设备的一次性投资、运行的可靠性及
ps转炉用送风机的选型及kkk风机特点32sfmg56型送风机运行实践321风机运行参数及性能测试结果见表3表sfmg56型风机主要运行参数及性能测试数据出口压力排气量入口空气温度增速器低速轴承温度增速器高速轴承温度单位kpagnm工况13390835662155364运行工况23794437528205465性能测试数据75129455121485465风机轴振动值风机轴位移值润滑油压力润滑油温度入口空气过滤器压差风机运行功率单位kpakw工况1280235410421247运行270235410441330性能测试数据2802354117906注
正是在这种情况下，金隆铜业有限公司更新改造了原有的转炉送风机。第一台 更新后的风机，已于 2000 年 3 月 22 日投入生产运行，从而大大改善了转炉吹炼 工序的作业状况。第二台转炉送风机的更新改造，也已计划于 2001 年 6 月份完 成。
2. 新转炉送风机的选型 2.1 需重点考虑的事项
根据金隆工程投产以来国产转炉送风机存在问题的分析，对新风机的选型起到 了较好的指导作用。为此，在新风机的选型过程中，我们着重从以下方面作了考虑 及选型比较： ① 关于风机的性能曲线类型：
出抉择，并且倾向于采用入口导叶调节。
2.2 新转炉风机的选定
第一台更新的转炉送风机，不仅要能适应目前年产 10 万吨电解铜生产的需
要，还要考虑到产量逐年增长，直至年产 15 万吨电解铜时，仍能满足生产需要。
因此在选型时，须留有适当的余量。主要选型参数如下：
● 排气量（干基）：
40000 Nm3/h
● 设计点排气压力： 115 kPaG
图1. 转炉送风机控制系统简图
该风机安装在动力中心内，风量设定由转炉岗位人员在转炉 PLC 上完成，调 节器输出 4— 20mA 信号，远传至风机入口导叶，实现风量的调节，风量的跟踪效 果则通过 PLC 中 PID 参数整定，实现优化控制。
PS 转炉用送风机的选型及 KKK 风机特点
1600 kW
1600 kW
1600 kW
送风过程
附加损失
48 kW（3%）
※139kW
20%时率停风过程功耗
30 kW
160 kW
250 kW
全周期内平均运行功耗
1286 kW
1423.2 kW
1330 kW
能耗比较
1
1.1067
1.0342
※根据制造厂资料给出。
上表是在假设风机用于空气压缩的空气动力学功耗相等的情况下得出的。可
● 入口导叶调节，气缸式执行机构
● 防喘振控制由供方服务工程师根据现场测试的性能曲线，靠一台 DN350 快速放
空调节阀，实现智能化控制，防喘振系统设计较为完善
● 转炉停风时功率消耗：
200-300kW
2.3.6、最高吸入温度喘振点 :
表2
流量 Nm3/h
喘振点压力 MPaG
≥34000 32000
见，经特殊设计的入口导叶调节的风机，其卸载能耗可达到额定功率消耗的 16%
左右，在这种情况下，用入口导叶调节的转炉送风机，其全周期内平均的运行能
耗，已明显好于用液力偶合器调速的风机，但比变频调速的风机高出能耗约
3.42%。若考虑此部分节能效果投资购买一台高压变频装置，则需 17 年左右才能
收回投资。因此，新转炉风机的选定将在变频调速及入口导叶调节这两种方案中作
● 叶轮拆卸较方便
● 振动值：
≤ 20µm
2.3.4 油润滑系统：
● 设主、辅油泵，正常运行用主轴带动的主油泵，启/停时启动辅助油泵
● 突然停电情况下， 另有一台靠 UPS 供电的应急油泵，维持惰转过程所需的润滑
油
PS 转炉用送风机的选型及 KKK 风机特点
5
● 最低润滑油温:
5℃
● 25µm 双油过滤器 2.3.5 流量调节及防喘振：
进行卸载调节。如果忽略转炉正常吹炼过程 10%的风量变动范围情况下，各种调
节方式的节能效果差别，则可对三种调节方式作如下比较（见表 1）：
表 1 三种调节方式比较表
风机运行轴功率
1600kW
转炉送风时率
80%（20%需卸载运行）
三种调节方式比较
变频调速
液偶调速 入口导叶调节
80%时率 风机轴功率
● 整机组装到现场，风机、增速器、电机等均布置在作为底座的油箱上
● 重量：
17.5t
● 外形尽寸： ● 弹性圈联轴器
4891×2300×2445mm
2.3.3 叶轮及转子：
● 叶轮材质:
ALCuMgNi3.1924 铝合金（五轴联动铣床整体铣制)
● 气体流向:
轴向进气 , 90°径向出气
● 直径:
F560mm （轮缘速度： 422m/s）
● 设计点吸气温度： 夏季 35 °C
冬季 - 8 °C
● 设计点吸气压力（已考虑过滤阻力）： 97.3 kPaA
● 空气相对湿度： 85%
转炉送风机的防喘振是一个十分关键的问题，同时又是一个技术难点。如果防 喘振边界线离风机的运行工况点过近，防喘振系统设计又不完善，在转炉的送风、 炉况不佳或停风过程中，就很容易发生风机的喘振，严重时可导致转炉堵风口事 故。因此，在选择风机时，既要保证防喘振边界线适当远离正常运行的工况点，又 要从经济性角度考虑，不能留有太大的富裕量。同时防喘振控制不能简化为国产风 机过去延用设定压力的单一参数控制，而必须考虑流量、入口导叶开度、在调速情 况下的转速变化等因素。另外，风机应以夏季最高气温、最大湿度情况下作为设计 工况点，确保运行在最恶劣工况时仍能满足转炉吹炼过程苛刻的要求。 ③ 关于流量调节的方式：
PS 转炉送风的适应性等多方面综合考虑。而转速的调节又可分为变频调速及液力
偶合器调速，因此，可选择的调节方式有三种：变频调速、液力偶合器调速、风机
入口可转动导向叶片（入口导叶）调节。如果单纯分析调节方式的经济性，当然首
推变频调速。但对于具体的情况，还应当做具体的分析才能得出结论。因为在正常
生产情况下，转炉的送风时率一般在 80%以上，剩下的不足 20%时段内需对风机
PS 转炉用送风机的选型及 KKK 风机特点
4
根据上述选型参数，我们分别向三家外国公司（下称 A 公司、B 公司及 KKK
公司<德国 Kühnle，Kopp & Kausch 公司>）询价，并作了技术交流。三家公司 中没有一家推荐采用变频调速，A 公司及 KKK 公司均推荐入口导叶控制，仅有 B
公司推荐液力偶合器调速。笔者认为，风机制造厂均不推荐变频调速的原因，除了
≥0.161 0.158
30000
0.157
28000 26000
0.156 0.156
3. SFMG5.6 型风机的控制特点及运行实践 3.1 转炉送风系统及控制方式（参见图 1）
１＃ＣＦ PT
TT 过滤器
ＦＴ
2 ＃ＣＦ
SFMG5.6风机
△Ｐ
ZT
3 ＃ＣＦ
ＰＴ ＵＩＣ
防喘振控制器
4～20mA
转炉PLC
高压变频装置价格昂贵以外，也还存在大型变频装置的可靠性问题。
经比较，德国 KKK 公司的 SFMG5.6 型风机，因其工作区域范围大，小流量
下仍然具有较高的喘振压力，在配套 2000kW 电机的情况下，排气量可由 40000 Ｎｍ３／ｈ ，提高到接近 ４５０００ Ｎｍ３／ｈ ，而且无须加大叶轮，仅需要将入口导叶在 40000 Ｎｍ３／ｈ 风量下的最大限定开度 ７５°，打开至 90°即可。因而更能适应金隆铜
PS 转炉用送风机的选型及 KKK 风机特点
2
风能力的限制，要想在转炉中增大固铍的处理量，几乎是不可能的。为此，被迫紧 急上马了转炉富氧吹炼工程，利用 10000m3/h 空分设备生产的部分剩余氧气，实 现了转炉的富氧吹炼，从而在短期内缓解了转炉入炉总氧量不足的矛盾。
随着近年来金隆铜业铜产量的稳步增长，转炉送风机供风量不足、风机运行点 离喘振点过近、炉期交换操作停风过程频繁发生喘振等问题日益突出。另外还由于 D630-24 型单轴两级风机的转子属挠性转子，实际上不适合作跨越一阶临界转速 的转速调节，风机运行可靠性差，威胁正常生产。同时，根据金隆铜业有限公司董 事会的决策，将于 2003 年以前，逐步达到年产电解铜 15 万吨的规模。因而，在 冶炼过程中起承上启下作用的转炉吹炼工序，成为了扩大生产能力的“瓶颈”。
【Keywords】
converter air compressor anti-surge performance profile
control
1. 概述 金隆铜业有限公司原设计年产电解铜 10 万吨，选用两台国产 D630-24 型单
轴、双级转炉送风机，设计排气量为 36000Nm3/h，额定排气压力为 115kPa。为 了节约转炉停风过程中的运行能耗，该风机还配置了一套两台共用的由美国罗宾康
由于转炉吹炼过程采用炉期交换作业方式，每天有将近 20 次的送停风过程操 作，同时由于吹炼过程中炉况的变化，送风机的送风压力及流量始终处于波动状 态。因而，PS 转炉送风机的使用工况是较为特殊且比较恶劣的。正常的吹炼过 程，要求送风流量尽可能根据设定值实现稳定控制，而送风压力则能适应较大幅度 的快速变化，同时希望送风压力尽可能低，以远离喘振点，并可达到节能的目的。 为此，在选择转炉送风机时，无论是转速调节，还是入口导叶调节方式，要求风机 的性能曲线较陡，有利于实现上述送风特点。 ② 关于喘振边界线及防喘振：
（ROBICON）公司制造的交流高压变频器，并且各配套一台 ABB 公司生产的电 机，转炉送风量可通过变频调速实现。
由于该风机的工程成套者多从节能角度考虑，而对国产 D630-24 型单轴、双 级风机的调速性能，以及应用于大型 PS 转炉送风的变工况操作适应性等方面未作 深入的探讨，同时由于风机本身的性能问题，在投入生产运行后，当风机吸气温度 高于 20°C 以后，实际排气量达不到要求的额定排气量，较大程度地制约了转炉工 序的生产。尤其在试生产阶段产生大量固铍，急需加快处理的情况下，由于转炉送
PS 转炉用送风机的选型及 KKK 风机特点
1
PS 转炉用送风机的选型及 KKK 风机特点
金隆铜业有限公司 沈 强 244021
【摘 要】 阐述了金隆铜业有限公司转炉送风机更新的原因，针对转炉送风机使 用工况的特殊性，提出了选型时的注意事项，分析了不同调节方式下的能耗情况。重点介绍了 德国 KKK 公司转炉送风机的控制特色及应用情况。