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多级离心鼓风机基础知识与C45-1.42型号深度解析及工业气体输送应用

作者:王军(139-7298-9387)

本篇关键词:多级离心鼓风机、C45-1.42、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。多级离心鼓风机凭借其高压力、宽流量范围及运行平稳等特点,在污水处理、矿山通风、冶金化工及各类工业气体输送领域扮演着不可或替代的角色。本文将系统阐述多级离心鼓风机的基础知识,并重点对“C”型系列中的典型型号C45-1.42进行深度解析,同时详细说明风机关键配件、常见修理要点,以及针对输送各类工业气体(特别是腐蚀性、有毒气体)的特殊考量。

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,是通过将多个单级离心叶轮串联在同一主轴上的结构形式,来实现气体压力的逐级提升。其核心工作原理基于离心力作用和能量转换。当电机驱动风机主轴高速旋转时,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,气体流入导叶或扩压器,将部分动能转化为压力能,然后进入下一级叶轮继续增压。此过程逐级重复,直至达到所需的出口压力。

其基本性能通常由流量(单位时间内输送的气体体积,常以立方米/分钟或立方米/小时计)、压力(进、出口压力差,常用单位有千帕kPa、大气压atm、毫米水柱mmH₂O等)、功率(轴功率、有效功率)和效率等参数表征。风机性能曲线是描述这些参数间关系的核心工具。

根据结构和性能特点,离心鼓风机发展出多种系列,以满足不同工况需求:

“C”型系列多级风机:通常指低速、多级、双支撑结构的鼓风机。其特点是结构坚固、运行可靠、维护方便,适用于中压至高压、流量适中的场合。叶轮多采用前向或后向型,通过增加级数来提高压力。本文重点解析的C45-1.42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,使叶轮在更高转速下运行,从而在单级或较少级数下获得更高的压比。结构紧凑,效率较高,但对制造精度和材料要求也更高。 “AI”型系列单级悬臂风机:叶轮悬臂安装在主轴一端,结构简单紧凑,适用于中低压、大流量的工况。常用于通风、引风及某些气体输送。 “S”型系列单级高速双支撑风机:叶轮置于两个支撑轴承之间,运行稳定性好,适用于高速工况,能提供较高的单级压升。 “AII”型系列单级双支撑风机:与“AI”型相比,叶轮也是双支撑结构,刚性更好,适用于更苛刻的工况或稍高的压力需求。

第二章 C45-1.42型多级离心鼓风机深度解析

型号释义
“C45-1.42”是“C”型系列多级离心鼓风机的一个具体型号。

“C”:代表该风机属于“C”型系列,即多级、双支撑结构的基础鼓风机。 “45”:通常表示风机的流量规格或叶轮名义直径的代码。在不同制造商的命名规则中,此数字可能直接对应特定流量值(如45立方米/分钟)或是一个系列代码,需参照具体产品手册。通常,数值越大,代表其设计的额定流量能力越大。 “-1.42”:表示风机的出口压力为1.42个标准大气压(绝对压力)。根据离心鼓风机压力参数的习惯标注方式,这通常指的是风机出口的绝对压力值。若进口压力为标准大气压(1 atm),则其压升约为0.42 atm或约42.6 kPa。

性能特点与应用
C45-1.42型风机设计用于提供中等流量和较高压力的空气或中性气体。其多级结构确保了在驱动转速不过高的情况下实现目标压力,运行平稳,振动噪声相对较低。它广泛应用于:

污水处理厂的曝气系统,为生化处理提供氧气。 小型高炉、焦炉的鼓风。 物料气力输送系统的气源。 矿山、隧道的通风换气。 作为某些工艺流程中的气体增压设备。

结构剖析

机壳:通常为铸铁或铸钢制成,水平剖分式结构,便于内部组件的安装与检修。内部设有导叶或扩压器,用于引导气流和能量转换。 主轴:高强度合金钢制成,负责传递电机扭矩,支撑所有旋转部件。其设计需经过严格的强度计算和临界转速分析,确保在工作转速范围内稳定运行。 转子总成:是风机的核心旋转部件,包括主轴、多个离心叶轮、平衡盘(用于平衡轴向推力)、联轴器等。每个叶轮都经过精密的动平衡校正,以保证整体转子在高速下的平稳性。 轴承与轴瓦:C系列风机常采用滑动轴承(轴瓦)来支撑主轴。轴瓦通常由巴氏合金等耐磨减摩材料制成,镶嵌在轴承座内。润滑油系统持续供给润滑油,形成油膜,实现液体摩擦,具有承载能力强、阻尼性能好、寿命长的优点。需要密切关注轴瓦的间隙和温度。 密封系统气封:通常位于机壳两端和级间,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,利用多次节流膨胀原理降低泄漏量。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油沿轴泄漏到箱外,同时防止外部杂质进入轴承箱。 碳环密封:在一些要求更高或输送特殊介质的风机中,会采用碳环密封作为轴端密封。它由若干碳环组成,依靠弹簧力使其与轴保持紧密接触,具有良好的自润滑性和密封效果,尤其适用于不允许油污染或微泄漏控制的场合。 轴承箱:容纳支撑轴承(轴瓦)及其润滑油的部件,要求有足够的刚性和散热能力。

第三章 风机关键配件与维护修理要点

关键配件功能与选材

叶轮:作为能量转换的核心,其型线、材料和制造工艺至关重要。根据输送介质,可选择普通碳钢、不锈钢、合金钢甚至钛材、镍基合金等。对于腐蚀性气体,需选用耐腐蚀材料或进行表面防腐处理。 主轴:需具备高疲劳强度和韧性。材料常为40Cr、35CrMo、42CrMo等。 轴瓦:巴氏合金层的厚度、结合强度以及瓦背的材质(如铸钢、铜基)都需要严格控制。磨损或损坏后需重新刮研或更换。 密封件:迷宫密封的齿形和间隙直接影响效率。碳环密封需关注碳环的磨损情况和弹簧的弹性。 轴承箱与润滑系统:确保油路畅通,油质清洁,油温正常。

风机常见故障与修理

振动超标原因:转子不平衡(叶轮结垢、磨损、叶片断裂)、对中不良、轴承(轴瓦)磨损、基础松动、临界转速共振等。 修理:停机检查,重新进行动平衡校正;检查并重新调整电机与风机的对中;检查更换轴瓦;紧固地脚螺栓;避免在临界转速附近长期运行。 轴承温度高原因:润滑油油质不佳、油量不足、油路堵塞、轴瓦间隙过小或过大、冷却系统故障、负载过大等。 修理:更换合格润滑油,检查油泵和过滤器;调整轴瓦间隙或更换轴瓦;清理冷却器;检查系统阻力是否过高。 风量风压不足原因:转速不足、进口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、叶轮磨损或腐蚀、管网阻力增大。 修理:检查电机和传动系统;清洗或更换过滤器;调整或更换密封件;修复或更换叶轮;检查管网系统。 异常声响原因:轴承损坏、转子与静止件摩擦、喘振现象。 修理:立即停机检查,确定声源。更换损坏部件;调整间隙;对于喘振,需调整运行工况,确保流量高于喘振流量,或加装防喘振装置。 气体泄漏原因:轴端密封(如碳环密封、机械密封)失效、壳体结合面密封垫损坏。 修理:更换密封件;更换密封垫片,紧固连接螺栓。

大修流程概述
风机大修通常包括:解体检查、清洗所有零部件、测量关键尺寸(如轴瓦间隙、叶轮口环间隙、轴弯曲度等)、更换易损件(密封、轴瓦、润滑油)、修复或更换损坏的核心部件(叶轮、主轴)、重新组装、找正对中、单机试车(检查振动、温度、性能)等步骤。

第四章 输送工业气体的特殊考量与风机选型

输送工业气体,尤其是混合工业酸性有毒气体、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOₓ)、氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)及其他特殊有毒气体时,对风机的材料、密封、结构设计和安全措施提出了极高要求。

气体特性与风机影响

腐蚀性:如SO₂、HCl、HF等遇水形成酸,对碳钢部件造成严重腐蚀。需根据气体成分、浓度、温度、含水量选择耐蚀材料,如316L不锈钢、哈氏合金、蒙乃尔合金、氟塑料衬里等。 毒性:泄漏会危害人员健康和环境。要求风机具有极高的密封可靠性,通常采用双端面机械密封、干气密封或磁力传动等零泄漏或微泄漏技术。轴承箱与气腔之间需有有效的隔离密封。 结晶体与沉积物:某些气体在温度压力变化时可能结晶或与杂质形成沉积,堵塞流道和密封。需要考虑保温、吹扫、易于清洗的结构。 爆炸性:某些气体与空气混合可能形成爆炸性混合物。需采用防爆电机,并消除一切可能成为点火源的摩擦、静电等。

针对特殊气体的风机系列与型号解读

如前文提到的"AI(M)600-1.124/0.95"型号:

"AI(M)":表示AI系列悬臂单级煤气风机。此处的“(M)”特指用于输送混合煤气。对于输送其他特定酸性有毒气体,型号标注可能有所不同,但“AI”或“AII”系列因其结构相对简单,常被选作基础平台进行特殊设计。 "AII(M)":表示AII系列单级双支撑结构煤气风机,双支撑结构刚性更好,适用于更苛刻的工况。 流量:600立方米/分钟。 压力:“-1.124”表示出口绝对压力为1.124 atm。“/0.95”表示进口绝对压力为0.95 atm。这表明风机是在进口有一定负压或低于标准大气压的条件下工作,其实际压升为 1.124 - 0.95 = 0.174 atm。若无“/”及后续数字,则默认进口压力为1 atm。

选材与结构特殊处理

过流部件:叶轮、机壳、导流器等接触介质的部件,需采用高级耐蚀合金。例如,对于湿氯气,可能选用钛材;对于SO₂,可能选用316L或更高级别的不锈钢。 密封系统:轴封是防止有毒气体外泄的关键。碳环密封、串联式干气密封、磁力耦合器(实现完全无接触密封)是常见选择。对于极度危险气体,甚至会采用将整个风机置于负压罩内的措施。 表面处理:对非过流部件但可能暴露在泄漏气体环境中的部分(如轴头),进行耐腐蚀涂层保护。 安全设施:设置泄漏检测报警仪、压力温度监控、自动停机联锁等。

选型要点总结

明确介质成分与工况:准确了解气体的化学组成、浓度、温度、湿度、杂质含量、进口压力、所需流量和压升。 材料相容性评估:根据介质腐蚀性,参考腐蚀手册或进行试验,选择合适的金属或非金属材料。 密封形式确定:基于介质的毒性、危险性及允许泄漏率,选择经济可靠的密封方案。 结构形式选择:根据压力、流量需求,结合维护性、可靠性要求,选择“C”、“AI”、“AII”、“S”、“D”等合适系列。 安全规范符合:确保设计、制造符合相关的安全、环保标准规范。

结论

多级离心鼓风机是现代工业不可或缺的动力设备。深入理解其工作原理,掌握如C45-1.42等典型型号的结构与性能,熟悉关键配件的维护与故障修理方法,是保障风机长期稳定运行的基础。而当面对输送工业酸性、有毒气体等特殊应用时,必须给予材料选择、密封技术和安全设计以最高度的重视,通过科学的选型和定制化设计,确保风机在满足工艺要求的同时,实现安全、环保、可靠运行。随着材料科学与制造技术的进步,未来离心鼓风机在效率、可靠性和适应性方面必将得到进一步提升。

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