1、引言
為滿足80萬噸重油催化裝置擴能需求，對煙氣輪機一軸流風機一電動（發電）機組簡稱三機組，同步進行了擴能設計。以利舊、節約和節能原則，確定了最優的擴能設計方案。擴能設計后，軸流風機改造額定風量達到2050m3/min，出口壓力達到0.35MPa，配套額定功率9720kW的煙氣輪機。三機組夏季發電約500kW，冬季發電約900kW，能量回收效果顯著。
2、軸流風機擴能設計
2.1設計原則
2.1.1保證改造后軸流風機的安全性和可靠性
80萬噸/重油催化裝置配備主風機三臺，其中，軸流風機在三機組里與煙氣輪機同軸，一旦軸流風機停機，煙氣輪機將無法投用，裝置能耗將大幅上升。所以，軸流風機的安全性和可靠性尤為重要。原煙氣輪機額定功率8000kW，改造后的煙氣輪機額定功率9720kW，要求與煙氣輪機相聯接的聯軸器、軸流風機軸頭安全可靠。
2.1.2充分利用現有配置
為了最大限度減少改造工程量和降低改造費用，對原有設施、設備盡可能利用。
重油催化裝置三機組為同軸式，機組布置形式，如圖1所示。
2.1.3保證改造后軸流風機的經濟性
三機組中的軸流風機是催化裝置中耗電最大的設備，額定軸功率8721kW，最大軸功率9695kW，軸流風機效率提高1%，一年就可以節省70萬度電，對降低能耗、提高經濟性有重要作用。
2.2改造內容
2.2.1軸流風機排氣側軸頭強度和鍵聯接強度校核計算
核算后的軸流風機轉子排氣端軸頭直徑由120mm增大到140mm；風量增加比較大，在轉子直徑不變的情況下，葉片高度和寬度等均增大，因此，整個轉子需要重新設計制造。
2.2.2內部構件改型設計
與轉子對應的內部構件重新設計制造。機殼、徑向軸承、推力軸承、軸承座、高壓平衡管道、排空管道及靜葉調節系統（含伺服馬達）等利舊。
2.2.3更換煙氣輪機一軸流風機膜片式聯軸器
在設計方案中，更換煙氣輪機一軸流風機膜片式聯軸器。采用備齒保安型金屬疊片撓性聯軸器，帶全密封護罩（帶呼吸帽及回油孔）。
(1)傳遞功率：11000kW;
(2)形式：膜片式；
(3)服務系數：1.75。
2.2.4更換進氣過濾器
進氣過濾器設計要求如下：(l)過濾后含塵濃度≤(1.0-1.5)mg/m3; (2)過濾后含塵粒度≤(5—8)μm；(3)設計溫度：常溫；(4)設計初始壓差：(80~120)Pa;(5)設計報警壓差：350 Pa；(6)最大操作流量：2600 Nm3/min，
新更換的進氣過濾器是新型的4面進風過濾器，過濾面積大于原2面進風過濾器面積近l倍，過濾器初始壓差在( 50~100)Pa，降低了人口壓力損失。此外，新更換的進氣過濾器強化了結構合理性，延長了濾布的使用壽命，更換濾布操作也更加簡易可行。
2.2.5更換入口管道及整流柵
由于風量增加，為了減少管道阻力損失，入口管道直徑由1400mm改為1600mm．同時更換入口整流柵。
2.2.6取消進氣消音器
按設計，進氣消音器阻力損失為500 Pa，大于進氣過濾器的阻力損失，為了進一步降低入口壓力損失，取消了進氣消音器，在進氣管道進行外保溫，降低現場噪音。
3、擴能設計后軸流風機的技術規范
軸流風機擴能后的基礎數據和技術條件，如表1所示。
3.1軸流風機的技術指標
(1)流量調節：全靜葉可調。
(2)進氣口要求：朝向：向下；聯接形式：法蘭；壓力等級：PN0.6：口徑：DN1200。
(3)排氣口要求：朝向：向下；聯接形式：法蘭；壓力等級：PN 1.6；口徑：DN800。
(4)機殼剖分形式：水平。
(5)多變效率：1P《89%(設計工況點)。
(6)設計壽命：20萬h（主機零部件）。
(7)設計滿負荷條件下連續運轉時間：≮3年。
(8)轉向（從煙氣輪機端看壓縮機）：逆時針。
(9)靜葉可調：全部連續靜葉可調。
可調節級數：16級
執行機構：液壓
可調范圍：(22～79)°（起動角度：220）
(10)轉子部件：雙出軸
動平衡：高速動平衡(軸承箱振動≯1,8mm/s)；轉子的超速試驗：至少在工作轉速的110%的轉速下進行，時間不少于1min。
(11)軸承形式及狀態監測：
徑向軸承：橢圓瓦。徑向軸承內埋測溫元件2個，每個徑向軸承部位安裝2個（互成90。角）振動探頭。推力軸承：Kingsbury。
止推軸承主推力面內埋測溫元件2個，付推力面內埋測溫元件2個，采用鎧裝熱電阻（vrioo三線制鉑電阻）。推力軸承側安裝1個軸位移探頭（利舊）。
(12)軸流壓縮機的主要零部件材質：
主軸：25Cr2N14MoV;葉片：2Cr13；靜葉承缸：QT400-15；調節缸：Q235A鋼板焊接；導向環≯：35#。
3.2性能保證
(1)產品應保證表一中規定的流量、壓力等性能參數。
(2)主風機的主要零部件的設計壽命為20萬h。
(3)主風機在設計條件下連續運轉時間不少于3年。
(4)機械保證期為運轉12個月或交貨后18個月。
(5)主風機消耗功率公差：≯+4%。
4、軸流風機設計實施
軸流風機的拆卸和組裝規則：(1)拆除對輪罩，復查煙氣輪機一軸流風機、軸流風機一齒輪箱、齒輪箱一電動（發電）的同軸度；(2)拆除附屬管線；(3)拆卸壓縮機與變速器、煙機間的聯軸器；(4)檢查瓦間隙；(5)拆卸壓縮機進、出氣側軸承；(6)拆卸壓縮機機殼上、下部連接螺栓和定位銷釘；(7)吊起上機殼；(8)吊出靜葉承缸上部．吊出轉子；(9)再將驅動缸下部和靜葉環下部吊出分離；(10)檢查轉子圓跳動。轉子圓跳動檢查部位，如圖2所示。檢測數據及標準，如表2所示。
(11)檢查轉子位置。通過調整軸承瓦背墊片，調整轉子與殼體之間相對位置。檢查部位，如圖3所示。檢測數據，如表3所示。
(12)轉子檢查后，裝上兩側軸承箱和支撐瓦，布好鉛絲，吊入轉子，用塞尺塞側間隙。并比較上下半所得值。緊固上承缸螺栓，測量葉片葉頂間隙。吊出上承缸，轉子，檢測出各部間隙值。葉頂間隙檢查，如圖4所示。檢測數據如表4所示。動葉頂間隙值范圍為(0.75～1.2)mm，靜葉頂間隙值范圍為(0.65～1.3 )mm。
(13)用吊裝I具將驅動缸下部和靜葉環下部連接好，將靜葉承缸下部和驅動缸下部的組合體吊入下機殼。連好連接板，回裝靜葉承缸，緊固螺栓。回裝何服馬達。檢查靜葉安裝角度，位置應與伺服馬達行程指示—致。檢查合格后吊出上靜葉承缸，如圖5、表5所示。
(14)檢查入口管線無異物后，回轉靜葉承缸，上機殼。緊固壓縮機機殼連接螺栓和定位銷釘。(15)回裝兩側上軸瓦，軸承箱蓋。回裝所有附屬管線，配合儀表探頭安裝，調校。(16)安裝各部聯軸節螺栓并做好記錄。
5、性能試驗
5.1空載試車
在設計轉速下連續運轉時間不小于4h。
機械試運轉應達到如下指標：(1)軸振動≯47μm; (2)軸位移≯04mm；(3)軸承溫度：徑向軸承≯80℃；推力軸承≯90℃。
5.2負荷試車
主風機的負荷試車應分檔次運行（按靜葉角度），負荷試運行應不少于72h，負荷試運中的技術指標為：(l)軸振動≯47μm;(2)軸位移≯0.4mm；(3)軸承溫度：徑向軸承≯80℃；推力軸承≯90℃。
5.3結果
在規定轉速和靜葉在最小工作角度下連續運轉4h和負荷試車72h，運轉合格。機械運轉和負荷試車最大軸位移0.25mm，小于Q4mm的標準要求；最大軸振動32μ，小于47μ的標準要求。最高軸承溫度82℃，小于90℃的標準要求；風量、風壓也達到設計要求。
6、結語
80萬噸重油催化裝置三機組擴能設汁后，軸流風機額定風量由原1600m3/min成功提高到2050m3/min；三機組常年發電(500～900)kW，最大1000kW。三機組自投用以來，機組振動、軸承溫度均在標準之內，從未發生過因機組故障導致的停機。
改造后的三機組在運行出力達到設計要求，運行平穩，滿足工藝要求，經濟及社會效益顯著。
