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多级离心鼓风机基础及C80-1.35型号深度解析与工业气体输送应用

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:多级离心鼓风机、C80-1.35、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、碳环密封、酸性气体

引言

在工业生产中,风机作为气体输送与增压的核心设备,其性能与可靠性直接关系到工艺流程的稳定与效率。离心式风机凭借其结构紧凑、效率高、流量范围广等优点,占据了重要地位。其中,多级离心鼓风机通过将多个叶轮串联,逐级增压,能够实现单台设备较高的压升,广泛应用于污水处理、矿山通风、冶金化工及各类工业气体输送领域。本文将系统阐述多级离心鼓风机的基础知识,并重点对典型型号C80-1.35进行深度解析,同时对风机关键配件、常见维修要点以及输送各类特殊工业气体的技术考量进行详细说明。

第一章 多级离心鼓风机基础概述

多级离心鼓风机的核心工作原理是基于离心力和动能转换。当电机驱动风机主轴旋转时,固定在主轴上的多个叶轮随之高速转动。气体从进气口进入第一个叶轮,在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压力能,随后流入与之配套的导叶(或扩压器)流道。在导叶中,气体的部分动能被有效地转化为静压能。经过导叶整理后,气体以最佳角度进入下一级叶轮,重复上述过程。如此逐级传递与增压,经过所有叶轮和导叶后,气体在出口处达到工艺所需的总压力。

其性能的核心参数主要包括:

流量:单位时间内通过风机的气体体积,常用立方米每分钟或立方米每小时表示。 压力:通常指升压或压比,即风机出口气体绝对压力与进口气体绝对压力的比值,或两者之差(全压)。是衡量风机增压能力的关键指标。 功率:风机轴功率,即单位时间内原动机传递给风机轴的能量。其理论计算可简化为:轴功率 正比于 流量、压升与气体密度的乘积,再除以风机效率。 效率:风机的有效功率(气体获得的功率)与轴功率之比,是评价风机经济性的重要参数。

多级结构使其在追求较高压力的应用中,相比单级风机具有明显优势,避免了单级叶轮过高转速带来的强度、材料及动力学难题。

第二章 主流离心风机系列简介

在工业应用中,根据不同工况和压力需求,发展出了多种系列化的离心风机产品。

“C”型系列多级风机:这是最经典的多级离心鼓风机结构。通常采用双支撑结构(叶轮组两端均有轴承支撑),所有叶轮串联在一根长轴上,级间通过隔板分隔,并设有回流器引导气体进入下一级。其结构坚固,运行平稳,适用于中高压、大流量的洁净气体或轻度污染气体工况。本文重点解析的C80-1.35即属于此系列。 “D” 型系列高速高压风机:通常采用齿轮箱增速,使叶轮获得远超电机转速的工作转速,从而实现单级或较少级数下的高增压。其结构紧凑,效率高,但齿轮箱的制造、维护要求也相应提高。 “AI” 型系列单级悬臂风机:叶轮悬臂安装在主轴的一端,结构简单,拆装维修方便。适用于压力要求不高,但流量较大的场合。常用于通风、引风及煤气输送,如型号AI(M)600-1.124/0.95即为典型的单级悬臂煤气风机。 “S” 型系列单级高速双支撑风机:叶轮安装在两个支撑轴承之间,转子动力学性能优于悬臂式。结合高速设计,能在单级叶轮下实现较高的压升,适用于要求紧凑结构且压力中等的场合。 “AII” 型系列单级双支撑风机:与“S”型类似,同为双支撑结构,但在具体气动设计、结构强度上可能针对特定介质(如煤气)进行优化,如前述的AII(M)系列即为双支撑结构的煤气风机。

第三章 典型型号C80-1.35深度解析

C80-1.35是多级离心鼓风机中的一个典型型号,其命名规则蕴含了关键的性能参数。

“C”:代表该风机属于“C”型系列,即多级、双支撑结构的离心鼓风机。 “80”:通常表示风机的流量参数,在此型号中,意指风机在设计工况下的额定流量为每分钟80立方米。 “-1.35”:表示风机出口的绝对压力为1.35个标准大气压。由于未标注进风口压力,按照惯例,默认进风口压力为1个标准大气压。因此,该风机的压升(升压)为0.35个大气压,或约为35kPa。

C80-1.35风机的主要结构组成与特点:

机壳与隔板:机壳通常为水平剖分式,便于内部组件的安装与检修。内部由多个隔板将气流通道分隔成连续的级,每个隔板上固定有导叶。 风机转子总成:这是风机的核心运动部件,由风机主轴、多个叶轮平衡盘(用于平衡轴向力)、联轴器等部件组成。转子在装配后必须进行严格的动平衡校正,以确保高速运转时的平稳性。 轴承与润滑系统:C系列风机常采用滑动轴承,即轴瓦。轴瓦具有良好的承载能力和阻尼特性,适合高速重载工况。轴承箱内充满润滑油,形成油膜支撑主轴,并带走摩擦产生的热量。 密封系统:这是保证风机效率和安全运行的关键。 气封:通常安装在机壳两端和级间,用于减少高压气体向低压区的泄漏。形式可能包括迷宫密封、蜂窝密封等。 油封:安装在轴承箱两端,防止润滑油泄漏到箱外,并阻止外部杂质进入轴承箱。 碳环密封:在一些对密封要求更高或输送特殊介质的风机中,会采用接触式或非接触式的碳环密封。碳环材料具有自润滑、耐磨损的特性,能有效密封气体,尤其在处理有毒或贵重气体时至关重要。

第四章 风机关键配件与修理维护要点

一、 关键配件详解

风机主轴:作为传递扭矩和支撑转子旋转的核心零件,要求极高的强度、刚度和韧性。材料通常为优质合金钢,并经过调质处理和精密加工。 风机轴承与轴瓦:轴瓦通常由巴氏合金等减摩材料浇铸在钢背上制成。其与主轴轴颈的配合间隙是关键参数,间隙过小易导致烧瓦,间隙过大会引起振动和油压不稳。 风机转子总成:除主轴外,叶轮的完整性至关重要。叶轮需具备良好的空气动力学形状,并由高强度材料制成,以承受离心应力。长期运行后,叶轮可能出现磨损、腐蚀、结垢甚至裂纹,需定期检查。 密封组件气封:迷宫密封的齿顶磨损会直接导致内泄漏增加,风机性能下降。 碳环密封:为易损件,需定期检查磨损情况,确保其与轴(或轴套)的贴合度,磨损超标必须更换。

二、 常见故障与修理流程

风机修理是一项系统性工程,需遵循“诊断-拆卸-检测-修复-组装-调试”的流程。

振动超标:这是最常见的故障。原因可能包括:转子动平衡失效(叶轮结垢、部件脱落)、对中不良、轴承(轴瓦)磨损、基础松动等。修理时需重新进行现场动平衡校正,检查并调整机组对中,更换损坏的轴承或轴瓦。 轴承温度高:原因可能是润滑油油质恶化、油路堵塞、冷却效果不佳、轴瓦间隙不当、负载过大等。需检查润滑系统,化验油品,清洗油路,调整间隙或更换轴瓦。 性能下降(压力、流量不足):主要原因包括内泄漏增大(密封磨损)、通流部件腐蚀磨损、转速下降、进口过滤器堵塞等。修理重点在于检查并更换各级气封、碳环密封,修复或更换损坏的叶轮和导叶。 异响:可能源于轴承损坏、转子与静止件摩擦(如气封摩擦)、喘振等。需立即停机检查,定位声源,排除故障。

在修理过程中,对于C80-1.35这类多级风机,解体后必须对每个部件进行清洗、检测、记录。对转子进行无损探伤(如磁粉或超声波),检查叶轮的瓢偏和轴颈的圆度。重新组装时,要严格控制各级叶轮与隔板的轴向间隙、径向间隙,以及转子的总窜动量。

第五章 输送工业气体的特殊考量

输送非空气介质,尤其是具有腐蚀性、毒性的工业气体,对风机的设计、材料选择和密封提出了极高要求。

材料选择:必须根据输送气体的化学成分、温度、湿度等因素选择耐腐蚀材料。 输送二氧化硫(SO₂)气体:遇水形成亚硫酸,腐蚀性强。壳体、叶轮等通流部件需选用316L不锈钢、双相不锈钢甚至更高级别的镍基合金。 输送氮氧化物(NOₓ)气体:同样具有强氧化性和酸性。需采用奥氏体不锈钢如304、316等。 输送氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)气体:这些都是强腐蚀性酸性气体,特别是HF,能腐蚀玻璃和大多数金属。必须选用蒙乃尔合金、哈氏合金、或采用内衬橡胶、聚四氟乙烯等非金属防腐涂层。 密封系统升级:对于有毒、易燃易爆或贵重气体,必须采用零泄漏或微泄漏的密封形式。碳环密封、干气密封等是常见选择,确保有害气体不泄漏至大气中,同时防止空气进入机内引发危险。 结构设计:对于“AI(M)”或“AII(M)”这类煤气风机,其结构设计会考虑煤气的特性,如可能含有的焦油、粉尘等,会在进气口设置过滤或清洗装置,内部结构也便于清洁。轴封系统尤为关键,防止煤气外泄。 安全与监控:必须配备完善的安全联锁装置,如气体泄漏检测仪、轴温振动在线监测系统、喘振保护系统等。

结论

多级离心鼓风机,如C80-1.35,是工业领域不可或缺的关键设备。深入理解其工作原理、型号含义、结构特点及配件功能,是进行正确选型、高效运行和科学维护的基础。面对复杂的工业气体输送工况,必须从材料、密封、结构设计等多方面进行针对性考量,确保设备的长周期安全稳定运行。作为一名风机技术从业者,掌握从基础知识到特定型号解析,再到故障处理与特殊应用的完整知识链,对于提升技术水平、保障生产安全、降低运营成本具有至关重要的意义。

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