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风机风门执行机构存在问题及技术改造
1 前言
马钢第三烧结厂185m2烧结机尾电除尘系统承担着烧结主机、单棍、带冷及转运站等45个扬尘点的粉尘回收处理。烟气处理量78.6×104m3/h，其除尘风机选用Y4-73-11NO311/2F左45°型锅炉引风机，功率1600kW。原设计配置风门调节为四连杆机构，电动执行器选用DKJ-510型。
2 存在问题分析
经投用至今8年多生产实践，该系统除尘风机风门执行机构存在多方面不足：
2.1 电动执行器选型偏小
该除尘风机属大型锅炉引风机，而风门执行器选用DKJ-510型规格偏小，实用中无论是电动还是手动均显负载阻力较大、操作困难，同时出现风门工作点漂移、自锁困难等现象。
2.2 执行器安装基础强度不够
原设计电动执行器安装在距地面+3.5m高平台上，安装平台为混凝土板简支结构，强度及刚度均较差，风机运行时导致其整体震动，因此也破坏了执行器自锁功能的稳定性。
2.3 四连杆执行机构原设计存在缺陷
2.3.1 执行机构理论上属于平面连杆机构范畴，而且是具有双摇杆的铰链四连杆。依相关设计理论为保证良好运转，在满足需要的前提下，设计时必须注意满足相关规范，即连杆机构的输出*小传动角γmin具有较大值，中等及以上力矩负载规范要求γmin>40°，而原设计不满足这一要求。原风机执行机构实测技术参数如下：
风门摇杆a：400mm；
连杆b：820mm；
执行器摇杆c：450mm；
机架d：825mm。
机构工作示意图见图1，有关参数计算示意见图2，具体运行极限（全闭、全开）参数见表1。
表1 原执行机构运行两极限位置参数
| 夹角名称 | 风门全关时 | 风门全关时 | 总行程/（°） | |
| 两摇杆与 | 风门a | 40.09★ | -38.15★ | 78.60 |
| 执行器c | 39.04 | -26.14 | 65.18 | |
| 杆件 | φ | 107.26 | 28.66 | - |
| α1+α2 | 73.78 | 138.96 | - | |
| γ | 76.18 | 21.40 | - | |
注：表中★为实测参数.
利用计算式：
由计算可知当风机风门接近全开位置时（参见图1），四连杆机构传递载荷处于*不利状态，输出传动角γmin=21.0°。这是造成实际中操作困难的重要原因。
2.3.2 原设计还导致风机风门开度不足。从计算知（见表1）风机摇杆α角度全行程为78.60°，百叶阀风门从理论上讲全行程应为0~90°，而原设计实际开度仅为理论开度的87.3%（78.60÷9O×100%=87.3%），造成能源浪费。
上述诸多问题，不仅严重影响该系统的除尘效率，造成各收尘点岗位粉尘超标，而且回顾历史也是导致1998年该系统除尘主管严重积料坍塌、风机发生重大事故的原因。同时执行器的安装位置，既不方便操作，又危及安全。进行技术改造势在必行。
3 改造设计
3.1 改造内容
针对上述问题，2002年决定利用年修机会对其进行技术改造。首先将原有DKJ-510型电动执行器改用DKJ-710规格。解决选型偏小、自锁性能差的问题。
其次拆除+3.5m安装平台，将执行器移至±0.00平台安装，既便于操作同时又消除基础单薄、稳定性差、运行振动等缺陷。
基于上述考虑，以四连杆机构进行重新设计，内容如下：
3.1.1 风机风门摇杆口α利旧；
3.1.2 电动执行器摇杆c重新制做，尺寸c仍取450mm，以确保风门全行程之要求；
3.2 机构连杆b、机架d及执行器安装位置确定
通过对风门摇杆a开、关两极限位置实地测量得到其位置参数（与水平线夹角）分别是-45°和40°（见图3），角度全行程为85°，真实开度达到理论开度（90°）的94.44%，四连杆机构的设计将以此要求条件为前提进行。
为了保证机构运转中实现良好的传动，依照相关设计规范必须注意遵循机构输出杆a在总行程的中点附近时，传动角获得值（即γmax90°）这一原则。结合现场实际，取电动执行器摇杆c转动中心O1点位置，为四连杆机构所在平面内相对于风门摇杆a转动中心O点下方铅垂线上。即OO1连线为一铅垂线（机架杆d）。
依据标高，取d=4130mm，摇杆口行程中点位置参数θ=-2.5°（见图3），则连杆b
代入计算得到b=41l2.86mm。至此机构各杆件尺寸初步确定如下：范要求（见表2）。
风门摇杆a=400mm；
连杆b=4112.86mm；
执行器摇杆c=450mm；
机架d=4130，mm。
结合图2、图3及前述计算式（1）（2），代入参数计算即可得到重新设计的机构各运行参数见表2。
表2 风门执行机构运行两极限位置参数
| 杆件间夹角 | 开度0（关）时角度位置/（°） | 开度100%（全开）时角度位置/（°） |
| φ | 130 | 45 |
| α1+α2 | 52.40 | 126.06 |
| γ | 50.70 | 43.88 |
3.3 机构传动角验算
从分析可知执行机构在关闭及全开两极限位置时，传动角为*小值，此时杆件受力*为不利，利用前述计算式（3），代入各参数计算可得到γmin=50.70°，γmin开=43.88°；完全满足γmin>40设计规范要求（见表2）。
结合改造设计后机构工作示意图（见图3），得到执行机构与风门开度对应位置参数，见表3。
表3 执行机构与风门开度对应位置（与水平线夹角）
| 对应摇杆 | 开度0（关）时 | 开度50%（全开）时角度位置/（°） | 开度50%（全开）时角度位置/（°） | 总行程 |
| 风门a | 40 | -2.5 | -45 | 85 |
| 执行器c | 37.6 | 0 | -36.06 | 73.66 |
4 改造效果
2002年12月年修实施了上述技术改造，一周后年修结束即投入运行至今，效果良好。改造前存在的诸多问题全部得到圆满解决，既有利于安全生产、方便操作，又确保了除尘风机正常运行，也为机尾除尘系统进一步提高效率提供了良好的设备保障，达到了改造的目的。
原创作者：浙江金锋自动化仪表有限公司
