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多级离心鼓风机基础知识与C120-1.2型号深度解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:多级离心鼓风机、C120-1.2、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、碳环密封

第一章 多级离心鼓风机概述

多级离心鼓风机是流体输送领域的关键设备,其核心原理在于通过多个叶轮串联工作,使气体在每一级叶轮中逐级获得能量提升,最终达到所需的高压输出。与单级风机相比,多级风机通过“积小压为大压”的方式,能够在效率损失相对较小的情况下,实现单台风机组较高的压升,特别适用于要求中高压头的工艺场合。

其基本工作原理是:驱动电机通过主轴带动整个转子总成高速旋转。气体从进气室进入第一级叶轮,在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压力能。随后,气体流出叶轮进入导叶或扩压器,将部分动能转化为压力能,并引导气体以合适的角度进入下一级叶轮的入口。此过程逐级重复,直至气体通过最末级叶轮和扩压器,汇集到蜗壳或出口涡室中,最终以高于进口的压力排出。

多级离心鼓风机的主要特点包括:

高压力输出:得益于多级结构,能够轻松实现单级风机难以达到的压比。 效率曲线平坦:在额定工况点附近,效率能维持在一个较高的平台区间,对工况波动的适应性较好。 结构紧凑:相比达到同等压力的串联单级风机组,占地面积更小,系统更简化。 运行稳定可靠:转子经过精密动平衡,支撑系统稳定,适用于长期连续运行。

在工业应用中,根据压力、流量和介质特性的不同,发展出了多种系列。除了核心的“C”型多级风机,还有“D”型系列高速高压风机,它通常采用齿轮箱增速,使单级叶轮也能获得极高线速度,从而实现高压,结构更紧凑;“AI”型系列单级悬臂风机,叶轮悬臂安装,结构简单,适用于中低压、大流量工况;“S”型系列单级高速双支撑风机,叶轮位于两轴承之间,稳定性好,适用于高转速场合;“AII”型系列单级双支撑风机,结构与S型类似,是通用性强的单级鼓风机。

第二章 核心型号解析:C120-1.2多级离心鼓风机

以C120-1.2型号为例,我们可以深入理解多级离心鼓风机的命名规则与基本性能参数。

“C”:代表该风机属于“C”型系列多级离心鼓风机。这是最典型的多级鼓风机结构形式,通常由2至8级甚至更多级数的叶轮串联构成,各级之间通过隔板(包含扩压器和回流器)连接。 “120”:通常表示风机的流量参数。在离心风机领域,这个数字常代表额定工况下的进口体积流量,单位为立方米每分钟。因此,C120-1.2的风量设计值约为每分钟120立方米。 “-1.2”:表示风机的出口压力(或称升压)为1.2公斤力每平方厘米,约等于0.12兆帕(表压)。这意味着风机能将进口为常压的空气压缩至比大气压高1.2个工程大气压的状态排出。

性能与应用场景:
C120-1.2是一款典型的中流量、中低压多级风机。其每分钟120立方米的流量适用于中小规模的污水处理曝气、小型高炉鼓风、气力输送系统、以及某些化工流程中的气体循环。1.2公斤的压头足以克服系统中相当的管道阻力和背压。

设计与结构特点:

缸体与隔板:通常采用水平剖分式结构,便于安装和检修。缸体内部分布着各级隔板,将各级叶轮分开并形成气体流道。 转子总成:由主轴、多个叶轮、平衡盘(用于平衡轴向推力)、轴套等部件组成,是风机的心脏。整个转子在出厂前必须经过高速动平衡校正,确保运行平稳。 密封系统:为防止气体沿轴端泄漏,采用碳环密封或迷宫密封。为防止润滑油进入缸体,在轴承箱与缸体之间设有油封。 轴承与润滑:多数C型风机采用滑动轴承(轴瓦),通过压力油润滑,形成稳定的油膜,承载转子并减少摩擦。 轴向力平衡:多级风机由于叶轮两侧压力不均,会产生巨大的轴向推力。C120-1.2通常采用“平衡盘”结构来自动平衡大部分轴向力,剩余的推力由推力轴承承担。

第三章 关键配件详解与维护要点

风机的可靠运行离不开每一个配件的正常运作。以下是C系列多级风机核心配件的解析:

风机主轴:作为转子的骨架,主轴承载所有旋转部件并传递扭矩。它必须具有极高的强度、刚度和韧性。材料通常为优质合金钢(如40Cr、35CrMo)。维护中需检查其直线度、轴颈部位的尺寸精度和表面光洁度,任何微小的磨损或弯曲都可能导致振动超标。 风机轴承与轴瓦:C系列风机多采用滑动轴承,即轴瓦。轴瓦通常由巴氏合金(一种耐磨的白色合金)浇铸在钢背上制成。其工作原理是依靠轴颈旋转带入润滑油,形成“动压油楔”,将轴颈抬起,实现液体摩擦。维护要点包括:监控轴承温度、定期检查润滑油质、停机时检查轴瓦的接触斑点、间隙(顶隙、侧隙)以及巴氏合金层有无疲劳、剥落或磨损。 风机转子总成:这是最核心的旋转部件。检修时,需对每个叶轮进行无损探伤(如磁粉或超声波),检查叶片有无裂纹、气蚀或磨损。叶轮与轴的装配过盈量必须严格保证。平衡盘是转子的关键部分,其两侧的密封间隙直接影响轴向推力平衡效果,检修时需精确测量和调整。 气封与碳环密封:气封主要用于级间和轴端,防止高压气体向低压区泄漏。碳环密封是一种高性能的接触式密封,由多个碳环组成,依靠弹簧力使其与轴套轻微接触,实现密封。它具有自润滑、耐高温、适应少量干磨的特性。更换碳环时,需注意环的间隙(开口间隙、侧隙)符合标准,安装时轻拿轻放,避免碎裂。 油封:通常为骨架油封或迷宫式油封,安装在轴承箱靠近缸体的一侧,其核心作用是防止润滑油外泄,同时阻止工艺气体窜入轴承箱污染润滑油。老化、唇口磨损或弹簧失效是油封常见的失效形式,需定期更换。 轴承箱:是容纳轴承和润滑油的壳体。它需要有足够的刚性来保证轴承的对中性。维护时需清洁内部,检查有无裂纹,确保油位视镜、温度计接口等附件完好。

第四章 风机常见故障与修理流程

风机修理是一项系统性工程,需遵循严谨的流程。

常见故障分析:

振动超标:最常见故障。原因包括:转子动平衡失效(结垢、部件松动)、对中不良、轴承(轴瓦)磨损、基础松动、气动扰动(喘振)等。 轴承温度高:原因有润滑油油质劣化或油量不足、轴瓦间隙过小、冷却系统故障、轴向力过大导致推力轴承过载等。 性能下降(风量/压力不足):可能由于间隙(叶轮与隔板、气封)磨损增大导致内泄漏严重、进口过滤器堵塞、转速下降或密封泄漏。 异常噪音:轴承损坏、转子与静止件摩擦、喘振等都会产生特定频率的噪音。

标准修理流程:

停机与隔离:确保设备与电源、工艺系统完全隔离。 拆解与清洗:按顺序拆解零部件,并对所有部件进行彻底清洗,以便检查。 全面检查与测量转子:进行跳动测量、无损探伤、动平衡校验。 静止部件:检查缸体、隔板有无裂纹、腐蚀或磨损。精确测量所有密封间隙(迷宫密封齿顶间隙、碳环间隙等)。 轴承:测量轴瓦间隙、油封间隙。检查轴承座孔的同轴度。 对中:检查并记录原始对中数据。 修复与更换:对磨损或损坏的部件进行修复(如喷涂、机加工)或直接更换。特别是叶轮、轴瓦、密封件等关键易损件。 回装与调整:按相反顺序回装,过程中严格控制各部件的装配间隙(如推力轴承间隙、气封间隙),这是保证修理质量的关键。 对中与灌浆:精确进行电机与风机的对中,必要时重新灌浆固定底座。 单机试车与性能测试:修理完成后,必须进行空载和负载试车,监测振动、温度、电流等参数,确保各项指标合格。

第五章 工业气体输送风机的特殊考量

输送工业气体,尤其是腐蚀性、有毒气体,对风机的材料、密封和安全设计提出了极高要求。

通用设计原则:

材料选择:必须根据输送介质的化学性质选择耐腐蚀材料。 输送二氧化硫(SO₂)气体:SO₂遇水形成亚硫酸,腐蚀性强。可选用316L不锈钢、904L超级奥氏体不锈钢或双相不锈钢。 输送氮氧化物(NOₓ)气体:NOₓ遇水形成硝酸,腐蚀性极强。需采用更高级别的不锈钢,如2205双相钢或哈氏合金C-276。 输送氯化氢(HCl)气体:干态腐蚀性较弱,但微量水分即可形成盐酸。需采用镍基合金(如哈氏合金)或非金属衬里(如PTFE、PO)。 输送氟化氢(HF)气体:HF能腐蚀玻璃和大多数金属,蒙乃尔合金(Monel)是常用的耐HF材料。 输送溴化氢(HBr)气体:腐蚀性与HCl类似,材料选择可参考。 输送其他特殊有毒气体:需具体分析气体成分,可能需采用钛材、特殊合金或进行全面塑料包覆。 密封系统升级:对于有毒、贵重气体,密封必须万无一失。除了标准的碳环密封,常采用“氮气阻塞密封”系统。即向碳环密封外侧通入压力略高于缸内气体的纯净氮气,即使有泄漏,也是氮气向内泄漏,防止有毒气体外逸。对于极端工况,可采用干气密封。 安全设计:机壳可能采用垂直剖分式(筒型结构),以承受更高的压力和更好的密封性。配备泄漏检测报警装置、安全阀和紧急停车系统。

特殊型号解析:以AI(M)600-1.124/0.95煤气风机为例

此型号清晰地展示了工业气体风机的命名规则:

“AI(M)”:表示AI系列悬臂单级煤气风机。括号内的“(M)”特指用于输送混合煤气。若是“AII(M)”则代表双支撑结构的煤气风机。 “600”:表示设计流量为每分钟600立方米。 “-1.124”:表示出口绝对压力为1.124个大气压(即表压约为0.124公斤力/平方厘米)。 “/0.95”:表示进口绝对压力为0.95个大气压。这表明风机是在一个负压的进气环境下工作,其实际压升为出口压力与进口压力之差。

这种风机专门为煤气输送设计,其材料会考虑煤气的腐蚀性成分(如H₂S),密封系统会格外加强,并可能配备气体泄漏监测和 purge(吹扫)系统,确保启动和停机时的安全。

结论

多级离心鼓风机,如C120-1.2,是现代工业不可或缺的动力设备。深入理解其型号含义、工作原理、核心配件及维护修理知识,是保障风机安全、稳定、高效运行的基础。而当其应用于输送工业酸性、有毒气体时,必须在材料、密封和安全防护上进行特殊设计,这要求风机技术人员不仅要懂机械,更要懂工艺和介质特性。从通用的空气动力到特殊的工艺气体处理,离心风机技术始终在向着更高效率、更高可靠性和更强适应性不断发展。

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