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多级离心鼓风机基础知识与C55-1.5型风机深度解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:多级离心鼓风机、C55-1.5、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、碳环密封

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,在污水处理、冶金、化工、电力、建材等诸多领域得到了广泛应用。其中,多级离心鼓风机通过将多个叶轮串联,逐级提升气体压力,能够满足中高压工况的需求。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C55-1.5进行深度解析,同时详细说明风机关键配件、修理要点以及对输送工业气体的特殊考量。

第一章 多级离心鼓风机基础概述

多级离心鼓风机的基本工作原理是气体在高速旋转的叶轮作用下获得动能,随后在扩压器和蜗壳中将动能转化为压力能。通过将多个这样的“叶轮-扩压器”单元串联在同一主轴上,气体依次通过每一级,压力得以逐级累加,从而在出口获得较高的压力。

其核心结构主要包括:

机壳:通常为水平剖分式,便于内部组件的安装与检修,容纳各级叶轮、扩压器和回流器。 转子总成:风机的核心旋转部件,由主轴、各级叶轮、平衡盘、推力盘等组件构成,经过精密动平衡校正,确保高速运转下的稳定性。 密封系统:用于防止气体泄漏和润滑油进入流道。主要包括级间密封(迷宫密封或碳环密封)、轴端密封(碳环密封、机械密封或干气密封)以及油封。 轴承系统:支撑转子并承受径向力和轴向力。多级风机常采用滑动轴承(轴瓦),其承载能力强、阻尼特性好,适用于高速重载工况。轴承箱为轴承提供安装座和润滑油路。 润滑系统:为轴承和齿轮(若有时)提供强制润滑,带走摩擦热,保证运行平稳。

根据结构和性能特点,离心鼓风机发展出多种系列,例如:

“C”型系列多级风机:经典的多级离心鼓风机,结构成熟,压力范围广,应用普遍。 “D”型系列高速高压风机:通常集成有齿轮增速箱,转速极高,单级压升大,结构更紧凑,适用于更高压力场合。 “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、大流量工况。 “S”型系列单级高速双支撑风机:叶轮置于两轴承之间,转子稳定性好,适用于高速单级增压。 “AII”型系列单级双支撑风机:与S型类似,为双支撑结构,刚性更佳。

第二章 C55-1.5型多级离心鼓风机深度解析

C55-1.5是一款典型的“C”型系列多级离心鼓风机型号。其型号含义解析如下:

“C”:代表该风机属于“C”型系列,即多级、低速、铸铁机壳的通用型鼓风机。 “55”:通常表示风机的叶轮直径或风机的主要规格代码,是风机设计流量的一个表征值。具体流量需查阅风机的性能曲线图或产品样本,通常对应一个较大的容积流量(例如每分钟数十至数百立方米)。 “1.5”:表示风机的设计压比,即出口绝对压力与进口绝对压力的比值。此处1.5意味着出口压力约为进口压力的1.5倍。若进口压力为标准大气压(约0.1MPa绝压),则出口压力约为0.15MPa绝压(即表压约0.05MPa)。

性能与结构特点:

压力与流量:C55-1.5适用于需要中等压力提升的场合。其性能曲线(压力-流量曲线)通常呈下降趋势,即随着流量的增加,出口压力会逐渐降低。选择风机时,需要确保工况点落在风机的高效区内。 级数确定:压比1.5通常由2至4级叶轮串联实现,具体级数取决于单级叶轮的设计和转速。级数越多,总压升越高,但结构也越复杂,成本和摩擦损失相应增加。 驱动方式:通常采用电动机通过联轴器直接驱动,转速为工频转速(如2950r/min或1450r/min),无需增速箱,维护相对简单。 材料选择:对于输送空气或无腐蚀性气体,叶轮和机壳多采用普通碳钢或铸铁。若输送有特殊性质的气体,材料需相应调整(见第四章)。

第三章 风机关键配件与修理技术详解

一、 关键配件解析

风机主轴:作为转子的骨架,传递扭矩并支撑所有旋转部件。要求极高的强度、刚性和韧性,通常采用优质合金钢(如40Cr、42CrMo)经锻造、热处理和精密加工而成。其轴颈部位的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度至关重要,直接影响轴承的运行。 风机轴承与轴瓦:C系列多级风机普遍采用滑动轴承,即轴瓦。轴瓦通常由钢背衬和软合金衬层(如巴氏合金)构成。巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性,能承受短暂的润滑不良。轴瓦与轴颈之间存在一层油膜,实现液体摩擦。安装时,轴瓦与轴颈之间的间隙(顶隙、侧隙)必须严格按标准控制。 风机转子总成:包括主轴、叶轮、平衡盘、锁紧螺母等。每个叶轮在安装前都经过单独平衡,组装成转子后还需进行整体动平衡。平衡精度等级常要求达到G2.5或更高。平衡盘用于平衡转子的大部分轴向力,剩余的轴向力由推力轴承承受。 气封与油封: 气封(级间密封、轴端密封):主要用于减少级间和轴端的气体泄漏。传统采用迷宫密封,依靠多次节流膨胀效应密封。现代风机,尤其是对密封要求高的场合,越来越多地采用碳环密封。碳环由多个碳环瓣组成,在弹簧力作用下紧贴轴套表面,形成接触式或微间隙密封,密封效果远优于迷宫密封,尤其适用于有毒、贵重气体。 油封:位于轴承箱端部,防止润滑油泄漏。常用形式有骨架油封、迷宫式油封或组合式密封。 轴承箱:承载径向和推力轴承的部件,内部有复杂的油路,确保润滑油能顺畅到达各润滑点。其加工精度保证了轴承的对中性,对风机振动水平有决定性影响。

二、 风机修理要点

风机修理是恢复其性能、保证安全运行的关键。

拆卸与检查:按顺序拆卸,做好标记。重点检查: 转子:检查叶轮磨损、腐蚀、裂纹(可采用着色探伤或磁粉探伤);检查轴颈磨损、划痕。 轴承/轴瓦:检查巴氏合金层有无磨损、剥落、裂纹、烧熔现象。测量轴瓦间隙,若超差需修复或更换。 密封:检查迷宫密封齿磨损情况;检查碳环密封的环瓣磨损、碎裂情况及弹簧弹力。 机壳与流道:检查有无腐蚀、结垢、裂纹。 修理与更换: 转子动平衡:任何涉及转子部件的更换(如叶轮)或修复(如堆焊),修复后必须重新进行动平衡校正。不平衡量计算公式为:允许不平衡量等于转子质量乘以许用不平衡率。 轴瓦修理:间隙过大可刮研调整或重新浇铸巴氏合金后机加工。严重损坏则需更换。 轴颈修复:轻微磨损可采用镀铬、热喷涂等工艺修复后磨削至原尺寸。 叶轮修复:轻微磨损可补焊后修形。严重损坏或效率下降过多时应更换新叶轮。 密封更换:碳环密封为易损件,通常按周期更换。安装时注意方向,确保弹簧压力均匀。 组装与调试:按逆序组装,确保各部件清洁,配合尺寸、间隙符合图纸要求。重点控制主轴的水平度、转子与机壳的同心度。组装完成后,进行油循环冲洗,确保润滑油清洁。试车时,应缓慢升速,监测振动、温度、噪声等参数,无异常后方可投入运行。

第四章 输送工业气体的特殊考量

输送工业气体,尤其是腐蚀性、有毒气体,对风机的设计、材料和密封提出了极高要求。

一、 气体特性与材料选择

输送混合工业酸性有毒气体、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOₓ):这些气体遇水会形成酸性物质,如亚硫酸、硝酸,腐蚀性强。风机过流部件(叶轮、机壳、扩压器)需采用不锈钢(如304、316L),甚至更高级别的耐蚀合金(如哈氏合金、蒙乃尔合金)。 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。必须选用高牌号的不锈钢(如316L)或镍基合金。密封系统需绝对可靠,防止有毒气体外泄。 输送其他特殊有毒气体:如煤气、磷化氢等,除了腐蚀性,还需考虑其毒性、爆炸性。材料选择需针对气体成分,密封需采用最高等级。

二、 密封系统的强化

对于上述所有工业气体,轴端密封是安全运行的命脉。迷宫密封已无法满足要求,必须采用碳环密封、干气密封或两者组合的密封方案。

碳环密封能有效将泄漏量控制在极低水平。 干气密封是一种非接触式机械密封,泄漏量近乎为零,是输送极度危害和贵重气体的首选,但成本较高。 对于AI(M)600-1.124/0.95这类煤气风机,其型号中的“(M)”即指明其为输送混合煤气而设计,其材料和密封必然经过特殊处理,以确保在含有焦油、水分和腐蚀性成分的煤气介质中长期可靠运行。

三、 设计与操作注意事项

机壳设计:考虑可能的腐蚀余量,适当增加壁厚。对于高压有毒气体,机壳可采用锻钢制造。 冷却与保温:某些气体在特定温度下会冷凝,需对机壳和管道进行保温或伴热,防止冷凝液造成腐蚀。 安全措施:风机需设置泄漏检测报警装置、安全阀、氮气吹扫系统等。 维护规程:检修前必须进行彻底的惰性气体置换和通风,检测气体浓度合格后方可作业,确保人员安全。

结论

多级离心鼓风机,如C55-1.5,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、核心配件结构及维修工艺,是保障风机稳定、高效、长周期运行的基础。而在面对腐蚀性、有毒工业气体的输送任务时,必须慎之又慎,从材料耐蚀性、密封技术等级和安全防护设计等多方面进行综合考量与特殊设计。作为风机技术人员,唯有掌握扎实的理论知识并结合丰富的实践经验,才能应对各种复杂工况,为工业生产的安全与高效保驾护航。

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