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多级离心鼓风机基础知识与C90-1.35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、C90-1.35、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生产流程的稳定与效率。离心式鼓风机凭借其结构紧凑、运行平稳、效率高等优点,在众多领域得到广泛应用。其中,多级离心鼓风机通过串联多个叶轮,逐级提高气体压力,特别适用于中高压力的工艺场景。本文将系统阐述多级离心鼓风机的基础知识,并以典型型号C90-1.35为例进行深度解析,同时详细介绍风机关键配件、常见修理要点,并针对输送各类工业气体(特别是腐蚀性、有毒气体)的特殊要求进行说明。

第一章 多级离心鼓风机基础概述

多级离心鼓风机,顾名思义,是在同一机壳内安装了两个或以上叶轮的离心式风机。气体从进气口进入,依次通过各级叶轮和导叶,在每一级叶轮中获取能量,压力得以逐级提升,最终达到设计要求的出口压力。其核心工作原理基于离心力和能量转换。当电机驱动风机主轴高速旋转时,固定在主轴上的叶轮带动其间的气体分子做离心运动,气体在叶轮流道中获得动能和静压能;随后,高速气流进入扩压器(导叶),流速降低,部分动能转化为静压能,从而实现增压。此过程在多级结构中重复进行,实现总压升的累积。

多级离心鼓风机的主要特点包括:

高压力输出:相较于单级风机,多级结构能轻松实现更高的压比,出口压力可达数十至数百千帕,甚至更高。 宽广的工况范围:通过改变级数、叶轮型号和转速,可以灵活适应不同的流量和压力需求。 运行平稳,振动小:转子经过精密动平衡校正,支撑结构稳定,保证了高速运转下的平稳性。 效率较高:在额定工况点附近,多级风机通常能保持较高的运行效率。

根据结构和用途的不同,离心风机发展出了多种系列,例如:

“C”型系列多级风机:通常指传统、通用型多级离心鼓风机,结构成熟,应用广泛,适用于空气及其他无显著腐蚀性的清洁气体。 “D”型系列高速高压风机:通常采用齿轮箱增速,转子转速极高,能在单级或较少级数下实现很高压力,结构紧凑。 “AI”型系列单级悬臂风机:叶轮悬臂安装,结构相对简单,适用于中低压、大流量的工况。 “S”型系列单级高速双支撑风机:高转速、单级结构,叶轮两端有轴承支撑,稳定性好,适用于特定高压或高流量场合。 “AII”型系列单级双支撑风机:叶轮置于两轴承之间,刚性更好,适用于重型叶轮或更高压力的单级应用。

这些系列为不同工业需求提供了多样化的解决方案。

第二章 典型型号C90-1.35多级离心鼓风机深度解析

以“C”型系列中的C90-1.35型号为例,进行具体解析:

型号标识解读“C”:代表该风机属于“C”型系列多级离心鼓风机。 “90”:通常表示风机的流量参数。在不同制造商的命名规则中,此数字可能直接代表额定流量(例如90立方米/分钟),或者是与风机设计流量相关的特征系数。对于C90,其设计流量通常在每分钟90立方米左右(具体需参考厂家性能表)。 “1.35”:代表风机的出口压力,单位为“公斤力/平方厘米”或近似等同于“标准大气压(绝压)”。因此,1.35表示出口绝对压力为1.35个大气压(约135 kPa绝压)。若无特殊注明进口气压,通常默认进口为1标准大气压。 性能特点
C90-1.35是一款典型的中等流量、中压多级离心鼓风机。其出口压力1.35个大气压(绝压),意味着其压升约为0.35个大气压(约35 kPa)。这种压力水平适用于水处理曝气、小型冶炼炉鼓风、物料输送、以及某些化工过程的工艺气体循环等场景。 结构组成机壳:通常为铸铁或铸钢件,沿轴线水平剖分,便于内部组件的安装与检修。内部铸有隔板,形成各级的流道和扩压器。 风机主轴:采用高强度合金钢制造,经过调质处理,具有高强度和韧性。轴上安装各级叶轮、平衡盘等部件,是传递扭矩和支撑旋转部件的核心。 风机转子总成:这是风机的核心旋转部件,包括主轴、所有叶轮、平衡盘、轴套、以及半联轴器等。转子在装配后必须进行严格的动平衡校正,以确保运行平稳,残余不平衡量需控制在标准允许范围内。 叶轮:通常为后向或径向型,采用优质钢板铆接或焊接而成,也可能采用铝合金铸造。每个叶轮都经过精加工和静平衡校验。 密封系统气封(级间密封和轴端密封):在C系列通用风机中,常见的形式为迷宫密封。利用一系列节流齿隙与转轴间形成微小间隙,产生流动阻力,减少级间窜气和轴端气体泄漏。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油从轴承箱泄漏到外部,同时阻止外部杂质进入轴承箱。通常为骨架油封或橡胶唇形密封。 碳环密封:在一些要求更高密封性能或特定介质的场合,会采用碳环密封。它由多个碳环组成,在弹簧力作用下紧贴轴套表面,形成动态密封,泄漏量远小于迷宫密封。在输送特殊气体时尤为重要。 轴承与轴承箱风机轴承用轴瓦:在C90-1.35这类中等尺寸的多级风机中,主轴承常采用滑动轴承,即轴瓦。轴瓦通常为剖分式,内衬巴氏合金等耐磨减摩材料。它依靠液体动压润滑,在轴颈旋转时形成油膜,支撑转子并减少摩擦。具有承载能力强、运行平稳、耐冲击的优点。 轴承箱:容纳轴承(轴瓦)和润滑油的箱体结构,提供稳定的支撑和润滑环境。 润滑系统:通常配备有独立的润滑油站,包括油箱、油泵、冷却器、过滤器等,为轴承提供持续、清洁、冷却的润滑油。 平衡系统:多级风机转子通常设有平衡盘(或类似结构),利用气体压力差产生一个与轴向推力方向相反的力,以平衡大部分转子运行时产生的轴向力,剩余轴向力由推力轴承承担。

第三章 风机关键配件与维护修理要点

风机的长期稳定运行离不开高质量的配件和规范的维护修理。

一、 关键配件详解

风机主轴:检修时需检查其直线度(跳动量)、轴颈部位的尺寸精度和表面粗糙度。磨损超差可采用喷涂、电刷镀等工艺修复,严重弯曲或裂纹需更换。 叶轮:易损件。检查内容包括叶片磨损、腐蚀、裂纹,以及轮盘、盖板的完整性。轻微磨损可补焊修复,但需重新进行静平衡。严重损坏需更换。叶轮的平衡等级直接影响风机振动。 风机轴承用轴瓦:核心支撑件。检修时测量轴瓦间隙(顶隙、侧隙)、检查巴氏合金层有无剥落、裂纹、烧熔(抱瓦)等现象。间隙过大或合金层损伤需刮研或更换新瓦。 密封组件迷宫密封:检查密封齿的磨损情况,间隙过大则密封效果下降,需更换密封件。 碳环密封:检查碳环的磨损量、碎裂情况以及弹簧弹力。碳环为易损件,需定期更换。 气封与油封:确保安装方向正确,唇口无老化、破损。

二、 风机常见故障与修理要点

振动超标原因:转子动平衡失效(叶轮结垢、磨损不均、部件松动);对中不良;轴承(轴瓦)磨损间隙过大;基础松动;喘振等。 修理:停机检查对中;检查并重新校正转子动平衡;检查更换轴承(轴瓦);紧固地脚螺栓;避免在喘振区运行。 轴承温度高原因:润滑油量不足或油质差;轴瓦间隙过小;冷却效果不佳;轴向力平衡不良导致推力轴承过载。 修理:检查油位、油泵、冷却器,更换润滑油;调整或更换轴瓦至合适间隙;检查平衡盘密封间隙,调整轴向力。 风量/风压不足原因:转速不够;进口过滤器堵塞;密封间隙过大导致内泄漏严重;叶轮磨损严重,效率下降。 修理:检查电机及传动;清洗过滤器;更换或调整密封件;修复或更换叶轮。 异常噪音原因:轴承损坏;转子与静止件摩擦(扫膛);喘振;齿轮箱(如有)故障。 修理:根据声音特征判断来源,针对性检查轴承、气封、流道等。

修理过程必须遵循安全规程,断电、挂牌、隔离介质。拆卸时做好标记,装配时保证清洁度,严格按照厂家要求的公差和间隙进行装配。

第四章 输送工业气体的特殊风机技术与型号解读

输送工业气体,尤其是混合工业酸性有毒气体、SO₂、NOₓ、HCI、HF、HBr等,对风机提出了苛刻的要求,核心在于防腐、密封和安全性

一、 材料选择
风机过流部件(机壳、叶轮、密封、导叶等)需根据气体成分、浓度、温度、湿度选择合适的耐腐蚀材料。例如:

不锈钢(如304、316L):对一般弱腐蚀性气体有效。 双相不锈钢:耐氯化物应力腐蚀。 高镍合金(如哈氏合金C-276):耐强酸、湿氯气等苛刻环境。 钛及钛合金:耐氯化物、次氯酸盐。 非金属涂层/衬里:如橡胶衬里、环氧树脂、氟塑料涂层(PTFE、PFA)等,提供优异的化学惰性屏障。

二、 密封技术升级
对于有毒、易燃易爆气体,密封至关重要,必须最大限度减少泄漏。

采用高性能碳环密封:替代迷宫密封,泄漏量显著降低。 采用干气密封:技术更先进,可实现近乎零泄漏,但成本较高。 双端面机械密封:在轴承箱与介质侧之间设置隔离腔,进一步阻止介质外泄。 增加抽气/吹扫系统:对迷宫密封等非接触密封,可采用惰性气体(如氮气)向机内吹扫,或向外抽吸泄漏气至处理装置。

三、 结构设计与安全

整体铸造或焊接机壳:增强结构强度和气密性。 针对性冷却:防止气体温度过高导致材料性能下降或发生危险。 防静电设计:防止静电积聚引发爆炸。 完备的监测仪表:包括振动、温度、压力、气体浓度检测报警等。

四、 特殊风机型号解读

以煤气风机型号 "AI(M)600-1.124/0.95"为例:

"AI(M)":表示这是AI系列(单级悬臂结构)的煤气风机。括号中的“(M)”特指用于输送混合煤气。 "AII(M)":若出现此标识,则表示是AII系列(单级双支撑结构)的煤气风机,双支撑结构刚性更好,适用于更苛刻的工况。 "600":表示风机在设计点的流量为每分钟600立方米。 "-1.124":表示风机出口的绝对压力为1.124个大气压。 "/0.95":表示风机进口的绝对压力为0.95个大气压。这表明风机是在一个低于标准大气压的进口条件下工作的(例如,从负压系统抽气)。如果型号中没有“/”及后续数字,则默认进口压力为1标准大气压。

此类风机在设计时,已综合考虑了煤气的腐蚀性、可能的杂质以及安全要求,在材料、密封和结构上做了特殊处理。

结论

多级离心鼓风机是现代工业不可或缺的关键设备。深入理解其工作原理,掌握如C90-1.35等典型型号的结构与性能,是进行设备选型、日常维护和故障处理的基础。对于关键配件如主轴、叶轮、轴瓦、各类密封的熟悉,是保证维修质量的关键。而当面对输送工业酸性有毒气体等特殊工况时,必须高度重视风机的材料耐腐蚀性、密封可靠性和安全设计,选择如AI(M)、AII(M)等专为此类工况设计的系列,并严格遵循其操作维护规范。唯有如此,才能确保风机在各种复杂工业环境中长期、稳定、安全、高效地运行,为生产保驾护航。

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