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多级离心鼓风机基础知识与C90-1.7型号深度解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:多级离心鼓风机、C90-1.7、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工艺流程的稳定与效率。离心式风机凭借其结构紧凑、效率高、流量范围广等优点,在众多领域得到广泛应用。其中,多级离心鼓风机通过将多个叶轮串联,逐级提高气体压力,特别适用于中高压、中等流量的工况。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C90-1.7进行深度解析,同时详细说明风机关键配件、修理要点以及输送各类工业气体的特殊考量。

第一章 多级离心鼓风机基本原理与系列概览

离心鼓风机的工作原理基于动能转换。当电机驱动风机主轴及固定在轴上的叶轮高速旋转时,叶轮内的气体在离心力作用下被甩向叶轮外缘,流经蜗壳或扩压器时,部分动能转化为静压能,从而使气体压力升高。

单级风机仅有一个叶轮,其增压能力有限。为了获得更高的出口压力,工程师们设计了多级离心鼓风机。它将多个叶轮依次安装在同一根主轴上,气体从第一级吸入,经加压后进入第二级,以此类推,每经过一级,压力就得到一次提升,最终以较高的压力从末级排出。其总压比(出口绝对压力与进口绝对压力之比)约等于各级压比的乘积,总理论能头约等于各级叶轮所产生的能头之和。

根据结构形式和性能特点,离心风机发展出多个系列,以适应不同的应用需求:

“C”型系列多级风机:这是最经典的多级离心鼓风机结构。通常采用双支撑结构(转子两端由轴承支撑),级间通过隔板和回流器引导气体进入下一级。其结构坚固,运行平稳,压力范围广,是通用性最强的多级风机系列,本文重点解析的C90-1.7即属于此系列。 “D”型系列高速高压风机:该系列通常采用增速齿轮箱将电机转速提升至每分钟数万转,配合单级或少数几级叶轮即可实现很高的压力。其结构紧凑,但制造精度和润滑系统要求极高,适用于需要极高压力和较小流量的场合。 “AI”型系列单级悬臂风机:叶轮悬臂安装在主轴的一端。结构简单,拆装方便,适用于中低压、大流量的工况。常用于通风、引风或气体输送。 “S”型系列单级高速双支撑风机:结合了高速齿轮传动和双支撑转子结构,运行稳定性好,适用于单级高压的场合,是“D”型风机的一种重要变型。 “AII”型系列单级双支撑风机:叶轮位于两个轴承之间,转子刚性更好,适用于叶轮较重或工况波动较大的情况,稳定性优于悬臂式。

第二章 C90-1.7多级离心鼓风机深度解析

C90-1.7是一个典型的多级离心鼓风机型号代码,其含义解析如下:

“C”:代表该风机属于“C”型系列,即多级、双支撑结构的离心鼓风机。 “90”:通常表示风机叶轮的公称直径或与性能相关的特征尺寸代号,有时也与设计序号或流量参数间接关联。在此型号中,可以理解为该风机是基于90这个核心尺寸规格进行设计的。 “-1.7”:表示风机的额定出口表压力为1.7公斤力每平方厘米(kgf/cm²),这是工程上常用的压力单位。换算成国际标准单位约为0.17兆帕(MPa)或170千帕(kPa)。需要注意的是,这是出口的相对压力(表压)。若进风口为标准大气压,则其压比约为(1.7 + 1)/ 1 = 2.7(绝对压力比)。

C90-1.7的性能与应用:
该型号风机具有中等偏高的出口压力,流量范围根据具体设计和转速而定,通常覆盖了工业生产中许多需要稳定气源和一定压力的场景,如污水处理厂的曝气系统、冶炼厂的富氧鼓风、化工生产中的物料气力输送、以及小型高炉的鼓风等。

结构组成与工作原理:
C90-1.7风机主要由机壳、转子总成、轴承箱、密封系统及润滑系统等部分组成。

机壳:通常为水平剖分式,便于安装和检修。内部包含各级的隔板,用于固定扩压器和回流器,引导气体有序地从前一级进入后一级。 转子总成:这是风机的核心部件,由风机主轴、多个叶轮、平衡盘(用于平衡轴向推力)、联轴器等部件组成。转子在装配后必须进行严格的动平衡校正,以确保高速运转时的平稳性。 轴承箱:内装支撑转子的轴承。对于C系列这类多级风机,由于轴向推力较大,通常采用滑动轴承(风机轴承用轴瓦)来承受径向载荷,并配备推力轴承来承受剩余的轴向力。轴瓦具有良好的承载能力和抗冲击性,但需要高压润滑油膜支撑。 密封系统:这是保证风机效率和防止介质泄漏的关键。 气封:通常安装在机壳两端和级间,用于减少高压气体向低压区的泄漏。形式多为迷宫密封。 油封:安装在轴承箱与主轴接触的部位,防止润滑油外泄。 碳环密封:在一些对密封要求更高、或输送特殊介质的场合,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,具有自润滑、耐磨损、密封效果好的优点,尤其适用于输送有毒、易燃或贵重气体。

第三章 风机关键配件详解与修理维护要点

一、 关键配件功能解析

风机主轴:传递扭矩、支撑所有旋转部件。要求具有高强度、高韧性及优良的疲劳抗力。材料常选用优质合金钢。 风机轴承与轴瓦:滑动轴承的轴瓦通常由巴氏合金等减摩材料浇铸在钢背上制成。运行中依靠形成的油膜实现液体摩擦。维护重点是保证润滑油清洁、油温正常,避免干摩擦或杂质进入。 风机转子总成:包括动平衡精度在内的整体质量,直接决定风机的振动和噪音水平。叶轮与主轴的过盈配合精度至关重要。 气封与碳环密封:迷宫密封依靠多次节流效应降压,是非接触式密封。碳环密封属于接触式密封,需定期检查磨损情况,确保弹簧预紧力合适。 轴承箱:作为轴承的载体和润滑油路的组成部分,其清洁度和冷却效果直接影响轴承寿命。

二、 风机常见故障与修理流程

风机修理是一项专业性极强的工作,必须遵循严谨的流程。

故障诊断:通过监测振动、噪声、温度、流量及压力参数的变化,初步判断故障部位。例如,振动超标可能源于转子不平衡、对中不良或轴承磨损;压力下降可能源于密封磨损或通流部件结垢。 停机与拆卸:切断电源,隔离介质和润滑油路。按顺序拆卸附属管线、联轴器罩、联轴器、机壳中分面螺栓等,吊开上机壳。拆卸过程需标记各部件位置,避免回装错误。 核心部件检查与修理转子总成:检查叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀。检查主轴有无弯曲、磨损。必须重新进行动平衡校验,平衡精度需达到标准要求。 轴瓦:检查巴氏合金层有无剥落、磨损、烧蚀。若间隙超标或接触不良,需进行刮研或更换。 密封系统:检查迷宫密封齿的磨损情况,严重者需更换。检查碳环密封的环体磨损量和弹簧性能。 机壳与隔板:检查有无裂纹、变形,流道是否清洁。 回装与调试:按拆卸的逆顺序进行回装,确保所有配合面清洁,螺栓按规定的力矩和顺序紧固。重新对中后,进行单机试车,逐步升速至额定转速,监测振动、温度等参数直至稳定合格。

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,尤其是腐蚀性、有毒性的气体,对风机的材料、密封和安全设计提出了严峻挑战。

通用防护原则:

材料选择:与气体接触的部件(叶轮、机壳、密封等)必须根据气体性质选用耐腐蚀材料。例如,对于酸性气体,可选用不锈钢(如304、316L)、双相钢、高镍合金(如哈氏合金),甚至采用橡胶、环氧树脂等涂层进行保护。 密封强化:必须采用高效密封,防止有毒气体外泄或空气进入风机内部引起爆炸。碳环密封、干气密封等在此类应用中尤为常见。对于极端危险的介质,可采用双端面密封并引入隔离氮气。 安全设计:机壳可能需设计更高的强度以应对意外工况。设置泄漏检测孔、安全阀等。对于易燃易爆气体,需采用防爆电机和电器。

特定气体输送说明:

输送混合工业酸性有毒气体、SO₂、NOₓ、HCl、HF、HBr等共性挑战:这些气体在潮湿环境下会形成强酸,对碳钢部件造成严重腐蚀。 风机选型与改造“AI(M)”和 “AII(M)”系列是专门为输送煤气(含上述酸性组分)设计的。以型号 “AI(M)600-1.124/0.95”为例: “AI(M)”:表示AI系列悬臂单级煤气风机。“(M)”特指用于输送混合煤气。 “600”:表示流量为600立方米每分钟。 “-1.124”:表示出口绝对压力为1.124个大气压(即表压约为0.124 kgf/cm²)。 “/0.95”:表示进口绝对压力为0.95个大气压。这表明风机是在一个略低于常压的入口条件下工作的。 材料与密封:此类风机的过流部件必须采用耐酸不锈钢。密封需采用碳环密封或更高级别的密封形式,并在轴端可能采用氮气吹扫,防止酸性气体腐蚀轴承。 输送其他特殊有毒气体:原则同上,需根据具体气体的化学性质(氧化性、还原性、络合性等)进行最详尽的材料相容性分析,并制定万无一失的密封和监控方案。

结论

多级离心鼓风机,如C90-1.7,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、核心配件及维修技术,是保障其长期稳定运行的基础。而当面对输送工业酸性、有毒气体等苛刻工况时,必须进行针对性的选型和特殊设计,重点考量材料的耐腐蚀性和密封的可靠性。作为一名风机技术从业者,掌握这些系统知识,不仅能有效解决日常运行维护中的问题,更能为工艺选择合适的风机、优化系统能效提供坚实的技术支撑。

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