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多级离心鼓风机基础知识与CJ120-1.35型号深度解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:多级离心鼓风机、CJ120-1.35、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、转子总成、碳环密封

第一章:多级离心鼓风机核心原理与系列概览

离心鼓风机是一种依靠旋转叶轮产生的离心力对气体进行压缩和输送的流体机械。其核心工作原理在于,当电机驱动风机主轴及固定于其上的叶轮高速旋转时,气体被吸入叶轮中心,在离心力的作用下被加速并甩向叶轮外缘,进入扩压器。在扩压器中,气体的流速降低,部分动能转化为压力能,从而使气体的压力得到提升。

多级离心鼓风机,顾名思义,是将多个单级叶轮串联在同一根主轴上。气体从第一级叶轮流出后,进入第二级叶轮的进口,依次经过所有叶轮,每经过一级,压力就得到一次提升。因此,多级结构是实现较高压升(通常高于0.35MPa)的关键技术路径。其总压比等于各级压比的乘积,总能量头等于各级能量头之和。这种设计的优势在于,在满足高压需求的同时,单个叶轮的转速可以相对较低,从而降低了转子的应力,提高了运行的可靠性和寿命。

根据结构形式和性能特点,工业领域常见的离心鼓风机主要分为以下几大系列:

“C”型系列多级风机:这是最经典的多级鼓风机结构。通常采用双支撑(轴承位于转子两端)、水平剖分式机壳。气体从机壳一端进入,依次通过各级叶轮和导叶,最终从机壳另一端排出。其结构坚固,运行平稳可靠,维护方便,广泛应用于压力需求适中、流量范围较广的场合,如污水处理、矿山通风、物料输送等。 “D”型系列高速高压风机:该系列风机通常采用单级或两级叶轮,但通过齿轮箱进行增速,使叶轮在极高的转速(可达数万转/分钟)下运行。根据离心力公式(离心力与转速的平方成正比),极高的转速可以在单级或两级内产生巨大的离心力,从而实现单级高压比。其结构紧凑,效率高,但制造精度和维护要求也相应更高,常用于压缩空气、工艺气体增压等领域。 “AI”型系列单级悬臂风机:该系列风机只有一个叶轮,且叶轮像悬臂梁一样安装在主轴的一端,仅由另一端的轴承箱提供支撑。结构最为简单、紧凑,拆装维修方便。适用于中低压、大流量的工况,是煤气输送、锅炉引风等的常见选择。 “S”型系列单级高速双支撑风机:同样采用单级叶轮,但叶轮位于两个支撑轴承之间,转子动力学性能优于悬臂结构,允许更高的运行转速。通常与增速齿轮箱集成,追求在单级实现高压力和高效率,是“D”型风机的一种重要演变形式,广泛应用于能源、化工领域。 “AII”型系列单级双支撑风机:与“AI”型相比,主要区别在于叶轮为双支撑结构,刚性更好,运行更稳定,适用于流量和压力参数更高,或对振动要求更严格的单级应用场景。

第二章:核心型号CJ120-1.35深度解析

以型号CJ120-1.35为例,我们可以深入理解多级离心鼓风机的命名规则与性能参数。

“CJ”:这是系列代号。“C”通常代表多级(Multi-stage),“J”可能代表鼓风机(Blower)或特定设计代号。综合来看,CJ120-1.35属于“C”型系列多级离心鼓风机的一种具体型号。 “120”:这表示风机的额定流量,单位为立方米/分钟。即,该风机在设计工况下的排气量为每分钟120立方米。 “-1.35”:这表示风机的出口绝对压力(或压比)。根据行业惯例,此数值通常指出口绝对压力为1.35个标准大气压(atm)。由于进口压力默认为1个标准大气压,因此风机的升压(表压)为0.35个大气压,约等于35kPa。如果没有“/”符号,则默认进口压力为1标准大气压。

性能与应用场景:
CJ120-1.35是一款典型的中流量、中低压多级鼓风机。其流量120m³/min适用于中小规模的曝气、送风系统。压力1.35atm(绝压)使其能够克服约35kPa的系统阻力。根据风机相似定律,风机的轴功率与流量和压升的乘积成正比。在标准进气条件下,其轴功率可根据公式“轴功率 ≈ (流量 × 压升) / (效率 × 常数)”进行估算。这类风机常被用于:

市政及工业污水处理厂的生物池曝气。 中小型冶炼炉、锅炉的助燃送风。 化工生产中的物料气力输送。 电厂的脱硫氧化空气供应。

第三章:风机核心配件详解

一台高性能、长寿命的多级离心鼓风机,离不开其精密且可靠的核心配件。

风机主轴:主轴是转子的骨架,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,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(转子系统发生共振时的转速)必须远高于工作转速,以避免共振带来的灾难性后果。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,由主轴、各级叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器等部件组装而成。每个叶轮都需经过动平衡校正,整个转子总成在装配后还需进行高速动平衡,将不平衡量控制在极低的范围内(如G2.5级),这是保证风机平稳、低振动运行的前提。 风机轴承与轴瓦:在多级风机中,尤其是“C”型系列,滑动轴承(轴瓦)应用非常普遍。轴瓦通常由巴氏合金等耐磨减摩材料浇铸在钢背上制成,通过形成稳定的油膜来支撑转子。它分为径向轴瓦(支撑转子重量)和推力轴瓦(承受转子轴向力)。与滚动轴承相比,轴瓦具有承载能力强、阻尼性能好、适用于高速重载工况等优点,但需要一套复杂的润滑油系统支持。 密封系统:这是防止介质泄漏的关键。 气封(迷宫密封):安装在机壳与转子之间,气体流道的两端。它由一系列环状齿片与轴(或轴套)上的凹凸结构形成微小间隙,气体通过时产生多次节流膨胀,从而有效减少级间泄漏和向外泄漏。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油外泄和外部杂质进入轴承箱。常见形式有骨架油封、迷宫式油封等。 碳环密封:在输送有毒、贵重或危险气体时,碳环密封是高级选择。它由多个碳环组成,在弹簧力作用下紧贴轴套端面,实现接触式密封。具有自润滑、耐腐蚀、密封效果好的特点,特别适用于上述特殊气体工况。 轴承箱:是容纳轴承(或轴瓦)和润滑油的部件,为转子提供精确的定位和稳定的支撑。其结构设计需保证润滑油的顺畅流动和热量的有效散发。

第四章:风机常见故障与修理要点

风机的修理是一项专业性极强的工作,必须由经验丰富的技术人员执行。

振动超标:这是最常见的故障。原因包括:转子动平衡失效(叶轮结垢、部件松动)、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,检查并调整对中,更换损坏的轴承或轴瓦。 轴承/轴瓦温度高:原因可能是润滑油油质恶化、油路堵塞、供油不足、轴瓦间隙过小或接触不良。修理需清洗油路,更换润滑油,刮研修刮轴瓦至规定间隙和接触斑点要求。 性能下降(压力、流量不足):可能由于密封间隙磨损过大导致内泄漏严重、叶轮腐蚀或磨损、进口过滤器堵塞等。修理时需要测量并调整迷宫密封间隙,必要时更换密封件;对严重腐蚀的叶轮进行修复或更换。 异常噪音:可能源于轴承损坏、转子与静止件摩擦、齿轮箱故障(对于“D”型或“S”型)等。需停机解体,仔细排查声源,更换故障部件。

修理流程概览:

停机、隔离与拆卸:严格遵循安全规程,断电、挂牌、盲板隔离介质管路。按顺序拆卸联轴器罩壳、管路、仪表、上机壳等。 检查与测量:对转子跳动、叶轮口环间隙、迷宫密封间隙、轴瓦间隙、推力间隙等进行精确测量并记录。检查所有部件有无磨损、裂纹、腐蚀。 修复与更换:对不合格部件进行修复(如堆焊、喷涂、机加工)或直接更换。严格执行动平衡程序。 回装与对中:按拆卸的逆顺序回装,确保所有间隙符合设计标准。使用激光对中仪等工具精确调整电机与风机、风机与齿轮箱之间的对中。 试运行:先进行点动,确认无摩擦后,依次进行空载试车和负载试车,监测振动、温度、电流等参数直至稳定达标。

第五章:工业气体输送风机的特殊考量

输送工业气体,尤其是酸性、有毒、易燃易爆气体,对风机提出了远超常规空气风机的苛刻要求。

材质选择:必须根据气体成分、浓度、温度、湿度等因素选择耐腐蚀材料。 输送二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOₓ)气体:湿态下酸性极强,壳体、叶轮等过流部件常采用316L不锈钢、双相不锈钢(如2205),甚至更高级别的哈氏合金、钛材。 输送氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)气体:这些卤化氢气体腐蚀性极强,特别是HF能腐蚀玻璃和大多数金属。必须选用蒙乃尔合金、因科镍合金或碳塑料、氟塑料内衬等特殊材料。 输送混合工业酸性有毒气体:成分复杂,腐蚀机理多变,通常需要根据最苛刻的组分来选择材料,并进行严格的实验室腐蚀试验验证。 结构设计与密封: “AI(M)”与“AII(M)”系列煤气风机:如型号AI(M)600-1.124/0.95,其中的“(M)”明确标识其用于输送混合煤气。这类风机在标准AI或AII结构基础上,针对煤气的易燃、易爆、有毒特性进行了强化。例如,采用更高级别的碳环密封或干气密封来彻底杜绝煤气外泄;轴承箱与机壳之间设置惰性气体(如氮气)吹扫腔,防止煤气窜入轴承箱;所有静密封面采用耐煤气腐蚀的垫片。 完整型号解析:AI(M)600-1.124/0.95 “AI(M)”:AI系列悬臂单级煤气风机。 “600”:流量,600立方米/分钟。 “-1.124”:出口绝对压力,1.124个大气压。 “/0.95”:进口绝对压力,0.95个大气压。这表明风机是在一个微负压的进气条件下工作。 安全防护: 配备振动、温度、压力等多重在线监测仪表,并与主控系统联锁。 机壳和管路设计有防爆卸压装置。 对于极度危险的气体,有时会采用磁力驱动(无接触式密封)或整体密闭通风等特殊设计。

结论

多级离心鼓风机作为工业领域的“肺部”,其技术内涵深厚。从经典的CJ120-1.35多级风机到专为苛刻介质设计的AI(M)600-1.124/0.95等特种风机,其背后是精密的流体力学设计、材料科学、机械制造与维护技术的综合体现。深入理解其工作原理、型号含义、核心配件及维修要点,并充分认识到输送特殊工业气体时的材料与安全考量,是风机技术从业者确保设备安全、高效、长周期稳定运行,进而为企业创造最大价值的根本所在。

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