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多级离心鼓风机基础知识与C80-1.8型号深度解析及工业气体输送应用

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:多级离心鼓风机、C80-1.8、风机配件、风机修理、工业气体输送、酸性有毒气体、主轴、轴瓦、碳环密封

一、 多级离心鼓风机概述

多级离心鼓风机是现代工业领域中不可或缺的关键设备,其核心原理在于通过高速旋转的叶轮对气体做功,使气体在离心力的作用下产生压力和动能。与单级风机相比,多级风机通过将多个叶轮串联在同一根主轴上,气体逐级增压,从而能够实现单台设备更高的压升和压缩比。其基本工作原理遵循欧拉涡轮方程,即风机对单位质量气体所做的功等于气体在叶轮进出口处的动量矩变化。压力升高量大致与叶轮圆周速度的平方成正比,与级数成正比。

多级离心鼓风机因其结构紧凑、效率高、运行平稳、流量范围广等特点,被广泛应用于污水处理、冶金、化工、电力、矿山通风及各类工业流程中,特别是需要中高压头且流量相对稳定的工况。

在风机家族中,除了多级离心鼓风机(常以“C”型系列为代表),还有多种结构形式以适应不同需求:

“C”型系列多级风机:本文重点,采用多级叶轮串联,结构可靠,适用于中高压、中风量场合。 “D”型系列高速高压风机:通常采用齿轮箱增速,单级或多级叶轮,转速极高,可达数万转每分钟,适用于更高压比的工况。 “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、大流量场合。 “S”型系列单级高速双支撑风机:叶轮两端支撑,转子动力学性能好,适用于高速、高压的单级增压。 “AII”型系列单级双支撑风机:与S型类似,为双支撑结构,稳定性好,用于要求较高的单级应用。

二、 典型多级离心鼓风机型号C80-1.8深度解析

C80-1.8这一典型型号为例,我们可以深入理解多级离心鼓风机的命名规则和基本性能参数。

型号释义: “C”:代表该风机属于“C”型系列,即多级离心鼓风机。 “80”:通常表示风机的流量参数。在此型号中,一般指风机在标准进气状态下的额定容积流量,单位为立方米每分钟。因此,C80-1.8的额定流量约为80 m³/min。(具体需参考厂家样本,可能因标准不同略有差异)。 “1.8”:代表风机的出口压力(表压),单位为公斤力每平方厘米。1.8即表示出口绝对压力约为1.8 + 1 = 2.8个大气压(绝压)。这是风机设计和选型的核心压力参数。 性能特点与应用:
C80-1.8型风机是一款典型的中流量、中压头多级离心鼓风机。其设计压力1.8 kgf/cm²足以克服大多数生物污水处理曝气系统、小型高炉鼓风、气力输送系统等的阻力需求。80 m³/min的流量也能满足许多中型工业流程的气量要求。该型号风机通常由电机通过联轴器直接驱动或通过皮带轮增速,其内部一般包含3至5个离心叶轮串联,以实现1.8 kgf/cm²的压升。

三、 核心配件详解

一台高效可靠的多级离心鼓风机,离不开其精密设计和制造的核心配件。

风机主轴:主轴是风机的“脊梁”,承载着所有旋转部件(叶轮、平衡盘等)并传递扭矩。它必须具有极高的强度、刚度和韧性,通常采用优质合金钢(如40Cr、42CrMo)经锻造、粗加工、调质热处理、精加工、磨削等多道工序制成。其临界转速必须远高于工作转速,以避免共振,确保运行平稳。 风机轴承与轴瓦:在多级离心鼓风机中,尤其是中大型号,滑动轴承(即轴瓦)应用极为普遍。轴瓦通常由巴氏合金等耐磨减摩材料浇铸在钢背上制成,形成油膜支撑主轴旋转。它具有承载能力强、阻尼性能好、噪音低等优点。轴承座内设有供油系统,保证轴瓦与轴颈间形成稳定的动压润滑油膜,避免干摩擦。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,由主轴、各级叶轮、平衡盘、轴套、联轴器等部件组成。每个部件都经过精密动平衡校正,确保整个转子在高速旋转时振动极小。不平衡量是导致风机振动、噪音和轴承损坏的主要原因,因此转子动平衡精度至关重要。 密封系统: 气封:通常指级间密封和轴端迷宫密封。其作用是在转动部件与静止部件之间形成曲折的通道,增加气体泄漏阻力,减少内部级间窜气和向大气的外泄漏。迷宫密封不接触,可靠性高。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油从轴承箱泄漏,并阻止外部灰尘、水分进入轴承箱。 碳环密封:在输送有毒、贵重或危险气体时,迷宫密封的泄漏量可能不可接受,此时会采用接触式或非接触式的碳环密封。碳环由特殊石墨材料制成,具有自润滑、耐高温、化学稳定性好等特性,能极大减少轴端气体泄漏,是工业气体输送风机的关键安全配件。 轴承箱:是容纳轴承(轴瓦)、润滑油并为其提供稳定支撑的铸件或焊件。其结构刚性、冷却水道设计、油路布局都直接影响轴承的运行温度和寿命。

四、 风机常见故障与修理要点

风机长期运行后,不可避免会出现磨损和故障,及时的维护与修理是保障生产的关键。

常见故障: 振动超标:最常见故障。原因包括:转子动平衡破坏(叶轮结垢或磨损)、轴承(轴瓦)磨损、对中不良、地脚螺栓松动、基础刚性不足或发生喘振。 轴承温度过高:润滑油油质不佳、油量不足、冷却水中断、轴瓦间隙过小或过大、安装不当。 性能下降(压力/流量不足):转速降低、进口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、叶轮腐蚀或磨损。 异常噪音:轴承损坏、转子与静止件摩擦、喘振。 修理要点: 解体与检查:严格按照规程拆卸,记录各部件的装配间隙(如轴瓦顶隙、侧隙,气封间隙)。重点检查主轴有无弯曲、裂纹;叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀;轴瓦巴氏合金层有无剥落、磨损、烧蚀;密封件磨损情况。 转子修复与动平衡:对于磨损的叶轮可进行堆焊修复,但修复后必须进行无损探伤(如磁粉或超声波探伤)和精确的动平衡校正。动平衡精度等级通常要求达到G2.5或更高。 轴瓦修复:磨损的轴瓦需重新刮研或重新浇铸巴氏合金后机加工,确保其与轴颈的接触面积和间隙符合设计要求。 密封更换:所有迷宫密封片、碳环密封等应根据磨损情况全部更换,确保装配间隙在标准范围内。 对中与装配:修理完成后,电机与风机、风机内部各段壳体的对中是重中之重。必须使用百分表或激光对中仪确保各轴线的同轴度。装配时需清洁所有部件,并在配合面涂抹适量润滑油。 试运行:修理后必须进行空载和负载试运行,监测振动、温度、电流等参数,确保各项指标正常。

五、 输送工业气体的特殊考量

输送工业气体,特别是腐蚀性、有毒气体,对风机的材料、密封和安全设计提出了严峻挑战。

气体特性与材料选择: 混合工业酸性有毒气体、SO₂、NOₓ、HCl、HF、HBr等:这些气体遇水后会形成强酸(如硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸等),对碳钢部件造成严重腐蚀。因此,与气体接触的过流部件(机壳、叶轮、密封等)需采用耐腐蚀材料,如不锈钢(304, 316L)、双相不锈钢、高镍合金(如哈氏合金C-276),甚至采用非金属涂层(如环氧树脂、氟塑料衬里)进行保护。特别注意:氢氟酸(HF)能腐蚀玻璃和含硅材料,对许多合金也有极强腐蚀性,需选用蒙乃尔合金等特殊材料。 煤气(如AI(M)系列):可能含有H₂S、CO等成分,要求材料具有抗氢脆和硫化物应力腐蚀开裂的能力。 密封系统的极致要求:对于有毒气体,轴端密封必须做到“零泄漏”或“微泄漏”。此时,迷宫密封往往不足以满足要求,需要采用碳环密封、干气密封等高效密封形式。干气密封是一种非接触式机械密封,通过注入惰性隔离气(如氮气)在动环和静环间形成几微米的气膜,能几乎完全阻断工艺气体的外泄。 安全设计: 壳体设计:通常按压力容器规范进行设计和制造,并进行无损检测。 监测系统:配备振动、温度在线监测系统。在可能泄漏的区域安装气体浓度检测报警器。 氮气吹扫:轴承箱和密封腔通常设有氮气吹扫接口,防止有毒气体窜入润滑油系统或大气。 安全泄放装置:必须安装安全阀或防爆膜,防止超压事故发生。 型号解析示例:AI(M)600-1.124/0.95
此型号清晰展示了煤气风机的参数表达方式。 “AI(M)”:AI系列悬臂单级煤气风机,"(M)"特指用于输送混合煤气。 “600”:额定流量,600立方米每分钟。 “-1.124”:出口绝对压力为1.124个大气压(即表压约为0.124 kgf/cm²)。 “/0.95”:进口绝对压力为0.95个大气压(即进口为微负压状态)。这种标注方式精确定义了风机工作的进出口条件,是性能计算和选型的关键。

六、 总结

多级离心鼓风机,以C80-1.8为代表,是工业领域的动力骨干。深入理解其型号含义、核心配件结构、维护修理要点,特别是掌握输送特殊工业气体时的材料、密封和安全技术,对于风机技术人员至关重要。从常规空气到致命的酸性气体,风机的设计与选型是一个系统性工程,需要综合考虑气动性能、机械结构、材料科学与安全环保等诸多因素。唯有如此,才能确保风机在各种严苛工况下长期、稳定、安全、高效地运行,为工业生产保驾护航。

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