1、引言
为满足80万吨重油催化装置扩能需求，对烟气轮机一轴流风机一电动（发电）机组简称三机组，同步进行了扩能设计。以利旧、节约和节能原则，确定了最优的扩能设计方案。扩能设计后，轴流风机改造额定风量达到2050m3/min，出口压力达到0.35MPa，配套额定功率9720kW的烟气轮机。三机组夏季发电约500kW，冬季发电约900kW，能量回收效果显著。
2、轴流风机扩能设计
2.1设计原则
2.1.1保证改造后轴流风机的安全性和可靠性
80万吨/重油催化装置配备主风机三台，其中，轴流风机在三机组里与烟气轮机同轴，一旦轴流风机停机，烟气轮机将无法投用，装置能耗将大幅上升。所以，轴流风机的安全性和可靠性尤为重要。原烟气轮机额定功率8000kW，改造后的烟气轮机额定功率9720kW，要求与烟气轮机相联接的联轴器、轴流风机轴头安全可靠。
2.1.2充分利用现有配置
为了最大限度减少改造工程量和降低改造费用，对原有设施、设备尽可能利用。
重油催化装置三机组为同轴式，机组布置形式，如图1所示。
2.1.3保证改造后轴流风机的经济性
三机组中的轴流风机是催化装置中耗电最大的设备，额定轴功率8721kW，最大轴功率9695kW，轴流风机效率提高1%，一年就可以节省70万度电，对降低能耗、提高经济性有重要作用。
2.2改造内容
2.2.1轴流风机排气侧轴头强度和键联接强度校核计算
核算后的轴流风机转子排气端轴头直径由120mm增大到140mm；风量增加比较大，在转子直径不变的情况下，叶片高度和宽度等均增大，因此，整个转子需要重新设计制造。
2.2.2内部构件改型设计
与转子对应的内部构件重新设计制造。机壳、径向轴承、推力轴承、轴承座、高压平衡管道、排空管道及静叶调节系统（含伺服马达）等利旧。
2.2.3更换烟气轮机一轴流风机膜片式联轴器
在设计方案中，更换烟气轮机一轴流风机膜片式联轴器。采用备齿保安型金属叠片挠性联轴器，带全密封护罩（带呼吸帽及回油孔）。
(1)传递功率：11000kW;
(2)形式：膜片式；
(3)服务系数：1.75。
2.2.4更换进气过滤器
进气过滤器设计要求如下：(l)过滤后含尘浓度≤(1.0-1.5)mg/m3; (2)过滤后含尘粒度≤(5—8)μm；(3)设计温度：常温；(4)设计初始压差：(80~120)Pa;(5)设计报警压差：350 Pa；(6)最大操作流量：2600 Nm3/min，
新更换的进气过滤器是新型的4面进风过滤器，过滤面积大于原2面进风过滤器面积近l倍，过滤器初始压差在( 50~100)Pa，降低了人口压力损失。此外，新更换的进气过滤器强化了结构合理性，延长了滤布的使用寿命，更换滤布操作也更加简易可行。
2.2.5更换入口管道及整流栅
由于风量增加，为了减少管道阻力损失，入口管道直径由1400mm改为1600mm．同时更换入口整流栅。
2.2.6取消进气消音器
按设计，进气消音器阻力损失为500 Pa，大于进气过滤器的阻力损失，为了进一步降低入口压力损失，取消了进气消音器，在进气管道进行外保温，降低现场噪音。
3、扩能设计后轴流风机的技术规范
轴流风机扩能后的基础数据和技术条件，如表1所示。
3.1轴流风机的技术指标
(1)流量调节：全静叶可调。
(2)进气口要求：朝向：向下；联接形式：法兰；压力等级：PN0.6：口径：DN1200。
(3)排气口要求：朝向：向下；联接形式：法兰；压力等级：PN 1.6；口径：DN800。
(4)机壳剖分形式：水平。
(5)多变效率：1P《89%(设计工况点)。
(6)设计寿命：20万h（主机零部件）。
(7)设计满负荷条件下连续运转时间：≮3年。
(8)转向（从烟气轮机端看压缩机）：逆时针。
(9)静叶可调：全部连续静叶可调。
可调节级数：16级
执行机构：液压
可调范围：(22～79)°（起动角度：220）
(10)转子部件：双出轴
动平衡：高速动平衡(轴承箱振动≯1,8mm/s)；转子的超速试验：至少在工作转速的110%的转速下进行，时间不少于1min。
(11)轴承形式及状态监测：
径向轴承：椭圆瓦。径向轴承内埋测温元件2个，每个径向轴承部位安装2个（互成90。角）振动探头。推力轴承：Kingsbury。
止推轴承主推力面内埋测温元件2个，付推力面内埋测温元件2个，采用铠装热电阻（vrioo三线制铂电阻）。推力轴承侧安装1个轴位移探头（利旧）。
(12)轴流压缩机的主要零部件材质：
主轴：25Cr2N14MoV;叶片：2Cr13；静叶承缸：QT400-15；调节缸：Q235A钢板焊接；导向环≯：35#。
3.2性能保证
(1)产品应保证表一中规定的流量、压力等性能参数。
(2)主风机的主要零部件的设计寿命为20万h。
(3)主风机在设计条件下连续运转时间不少于3年。
(4)机械保证期为运转12个月或交货后18个月。
(5)主风机消耗功率公差：≯+4%。
4、轴流风机设计实施
轴流风机的拆卸和组装规则：(1)拆除对轮罩，复查烟气轮机一轴流风机、轴流风机一齿轮箱、齿轮箱一电动（发电）的同轴度；(2)拆除附属管线；(3)拆卸压缩机与变速器、烟机间的联轴器；(4)检查瓦间隙；(5)拆卸压缩机进、出气侧轴承；(6)拆卸压缩机机壳上、下部连接螺栓和定位销钉；(7)吊起上机壳；(8)吊出静叶承缸上部．吊出转子；(9)再将驱动缸下部和静叶环下部吊出分离；(10)检查转子圆跳动。转子圆跳动检查部位，如图2所示。检测数据及标准，如表2所示。
(11)检查转子位置。通过调整轴承瓦背垫片，调整转子与壳体之间相对位置。检查部位，如图3所示。检测数据，如表3所示。
(12)转子检查后，装上两侧轴承箱和支撑瓦，布好铅丝，吊入转子，用塞尺塞侧间隙。并比较上下半所得值。紧固上承缸螺栓，测量叶片叶顶间隙。吊出上承缸，转子，检测出各部间隙值。叶顶间隙检查，如图4所示。检测数据如表4所示。动叶顶间隙值范围为(0.75～1.2)mm，静叶顶间隙值范围为(0.65～1.3 )mm。
(13)用吊装I具将驱动缸下部和静叶环下部连接好，将静叶承缸下部和驱动缸下部的组合体吊入下机壳。连好连接板，回装静叶承缸，紧固螺栓。回装何服马达。检查静叶安装角度，位置应与伺服马达行程指示—致。检查合格后吊出上静叶承缸，如图5、表5所示。
(14)检查入口管线无异物后，回转静叶承缸，上机壳。紧固压缩机机壳连接螺栓和定位销钉。(15)回装两侧上轴瓦，轴承箱盖。回装所有附属管线，配合仪表探头安装，调校。(16)安装各部联轴节螺栓并做好记录。
5、性能试验
5.1空载试车
在设计转速下连续运转时间不小于4h。
机械试运转应达到如下指标：(1)轴振动≯47μm; (2)轴位移≯04mm；(3)轴承温度：径向轴承≯80℃；推力轴承≯90℃。
5.2负荷试车
主风机的负荷试车应分档次运行（按静叶角度），负荷试运行应不少于72h，负荷试运中的技术指标为：(l)轴振动≯47μm;(2)轴位移≯0.4mm；(3)轴承温度：径向轴承≯80℃；推力轴承≯90℃。
5.3结果
在规定转速和静叶在最小工作角度下连续运转4h和负荷试车72h，运转合格。机械运转和负荷试车最大轴位移0.25mm，小于Q4mm的标准要求；最大轴振动32μ，小于47μ的标准要求。最高轴承温度82℃，小于90℃的标准要求；风量、风压也达到设计要求。
6、结语
80万吨重油催化装置三机组扩能设汁后，轴流风机额定风量由原1600m3/min成功提高到2050m3/min；三机组常年发电(500～900)kW，最大1000kW。三机组自投用以来，机组振动、轴承温度均在标准之内，从未发生过因机组故障导致的停机。
改造后的三机组在运行出力达到设计要求，运行平稳，满足工艺要求，经济及社会效益显著。
