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多级离心鼓风机基础与C110-1.105/0.855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、C110-1.105/0.855、风机配件、风机修理、工业气体输送、酸性有毒气体、轴瓦、碳环密封

第一章 多级离心鼓风机技术概述

多级离心鼓风机是现代工业领域中至关重要的气体输送与增压设备,其核心工作原理是利用高速旋转的叶轮对气体做功,将机械能转化为气体的压力能与动能。与单级风机相比,多级风机通过将多个叶轮串联在同一主轴上,气体逐级通过每一个叶轮及其配套的导流、扩压元件,从而实现更高的压升。这使其在处理大流量、中高压工况时,展现出无可替代的技术优势。

多级离心鼓风机的气体动力学基础遵循欧拉涡轮机械方程。简单描述,风机施加给单位质量气体的理论能量头,与叶轮进出口的切向速度和周向分速度的变化量成正比。在实际应用中,由于存在流动损失、轮盘摩擦损失、泄漏损失等,风机的实际性能曲线(压力-流量曲线、效率-流量曲线、功率-流量曲线)需要通过严谨的试验来测定。其结构通常包括定子部分(如机壳、隔板、密封、轴承座)和转子部分(如主轴、叶轮、平衡盘、联轴器),设计精密,制造工艺要求极高。

在工业气体处理领域,根据不同的压力、流量及介质特性,发展出了多个系列的风机产品。除了核心的“C”型多级风机外,常见的还有:

“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的压头,结构紧凑,适用于高压、小流量的特殊工况。 “AI”型系列单级悬臂风机:叶轮悬臂安装,结构相对简单,维护方便,适用于中低压、大流量的场合,是煤气输送等领域的常见机型。 “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,转子动力学性能稳定,同样采用高速设计,兼具高效率和稳定性。 “AII”型系列单级双支撑风机:与“S”型类似,为双支撑结构,但可能在具体气动设计、应用领域上有所侧重,结构稳固,适用于工况平稳的持续运行。

这些系列风机共同构成了满足多样化工业需求的产品矩阵。

第二章 核心型号C110-1.105/0.855深度解析

以型号C110-1.105/0.855为例,我们可以系统地解读“C”型多级离心鼓风机的编码规则与技术参数。

“C”:此为首位代码,明确指示该风机属于“C”型系列多级离心鼓风机。这意味着其内部包含多个叶轮依次排列,通过逐级增压来达到最终的出口压力。 “110”:这通常代表风机的流量参数。参照类似型号的约定,此数值极有可能表示风机在额定工况下的进口体积流量为每分钟110立方米。这是风机选型的核心参数之一,直接关系到工艺系统的气体处理能力。 “1.105”:此数值紧接在流量之后,表示风机出口处的绝对压力为1.105个大气压(绝压)。这明确了风机的增压能力,即它能够将进口压力提升0.105个大气压(表压约为10.6kPa)。 “/0.855”:斜杠后的数值指明了风机进口处的绝对压力为0.855个大气压(绝压)。这是一个非常关键的信息,表明该风机设计用于抽吸负压工况,或进气源本身压力低于标准大气压。完整的压力参数“1.105/0.855”清晰地定义了风机需要完成的总压升任务。

作为对比,此前提供的示例型号AI(M)600-1.124/0.95则是一个典型的单级煤气风机案例。“AI(M)”标识了其系列和煤气介质属性,“600”表示大流量,“1.124/0.95”则定义了其在近大气压进气下,实现小幅增压的功能。而C110-1.105/0.855则体现了多级风机在应对进气压力波动和实现特定压比方面的设计针对性。

第三章 关键配件功能与维护要点

风机的长期稳定运行依赖于各个核心配件的正常工作和适时维护。

风机主轴:作为转子的核心骨架,主轴承载所有旋转部件并传递扭矩。其材质通常为高强度合金钢,经过调质处理和精密加工,确保具有极高的强度、刚性和动态平衡性。任何微小的弯曲或表面损伤都可能导致振动超标,甚至引发灾难性故障。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,包括主轴、套装其上的多个叶轮、平衡盘、轴套等。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,将残余不平衡量控制在严格标准之内,以保障风机平稳运行。 风机轴承与轴瓦:在大型多级离心鼓风机中,滑动轴承(即轴瓦)应用广泛。轴瓦通常采用巴氏合金作为衬层,具有良好的嵌藏性和顺应性。润滑油在轴与轴瓦间形成油膜,实现液体摩擦。维护中需密切关注轴承温度、振动值以及润滑油品质,定期检查轴瓦间隙和接触斑点,防止烧瓦、磨损。 气封与碳环密封:气封主要用于级间和轴端,阻止高压气体向低压区泄漏,提升内效率。对于有毒、贵重或危险性工业气体,密封尤为重要。碳环密封是一种非接触式干气密封,由多个碳环组成,依靠弹簧力提供初始贴合,运行时形成极薄气膜,实现几乎零泄漏的密封效果,尤其适用于不允许润滑油污染介质的工况。 油封:主要安装在轴承箱两端,防止润滑油从轴承箱泄漏,并阻挡外部杂质进入。其材质需与润滑油相容,且耐磨性好。 轴承箱:是容纳轴承、轴瓦并存储润滑油的结构部件。它需要保证结构刚性,为转子提供稳定的支撑,内部设有油路、油槽,有时还集成冷却水套以控制油温。

第四章 风机常见故障与修理流程

风机修理是一项系统性工程,需要遵循严谨的流程。

常见故障分析:

振动超标:最常见故障。原因可能包括转子不平衡(结垢、叶轮损伤)、对中不良、轴承/轴瓦磨损、基础松动或气动激振(喘振)。 轴承温度高:润滑油油质劣化、供油不足、冷却系统故障、轴瓦间隙过小或磨损、负载过大等。 性能下降:流量或压力不足。可能源于内部密封(气封、油封)磨损导致内泄漏增大,通流部件(如叶轮、扩压器)腐蚀或磨损,或转速下降。 异常声响:可能是轴承损坏、转子与静止件摩擦(刮缸)或进入喘振工况的征兆。

系统性修理流程:

前期诊断与拆卸:记录运行参数,进行振动频谱分析,初步判断故障点。按规程停机、断电、隔离,然后有序拆卸进出口管路、联轴器护罩、仪表线缆等,最后吊开上机壳,取出转子总成。 清洗与检查:彻底清洗所有零部件,特别是转子、密封和轴承座。进行无损探伤(如磁粉、超声波)检查主轴和叶轮是否存在裂纹。测量各部件的配合尺寸、间隙,如轴瓦间隙、叶轮口环间隙、气封间隙等,与标准值对比。 修复与更换转子:若动平衡失效,需重新进行动平衡校正。叶轮若腐蚀或磨损严重,需进行堆焊修复或更换。主轴若有磨损,可采用镀铬、热喷涂等工艺修复。 轴承与密封:磨损的轴瓦需重新刮研或更换。失效的油封、气封必须更换。对于碳环密封,检查碳环的磨损和碎裂情况,成套更换是保证密封效果的最佳实践。 定子部件:检查机壳、隔板有无裂纹或变形,流道是否光滑。 回装与调试:严格按照装配工艺和公差要求回装所有部件,确保对中精度。重新加注合格的润滑油。进行单机试车,从点动开始,逐步升速,密切监控振动、温度、噪声等参数,直至达到额定工况并稳定运行。

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,对风机提出了远超常规的苛刻要求。

材料耐腐蚀性:这是首要考量。介质的不同决定了材料的选择。 对于SO₂、NOₓ等湿烟气,常选用奥氏体不锈钢(如316L)或双相不锈钢。 对于HCl、HF、HBr等卤化氢气体,尤其是在含有水分时,腐蚀性极强。哈氏合金(如C-276)、蒙乃尔合金或因科镍合金可能是必要的选择。氟化氢(HF)甚至需要使用蒙乃尔或特殊内衬(如聚四氟乙烯PTFE)。 材料选择需基于气体成分、浓度、温度、水分含量等具体工况进行。 密封系统的极致可靠性:防止有毒气体外泄至大气环境,以及空气内漏进入风机导致危险工况,是安全运行的底线。除了高性能的碳环密封外,还可能采用串联式干气密封、氮气 purge 系统等,确保万无一失。 结构设计的适应性“AI(M)”与“AII(M)”系列煤气风机:专门针对混合煤气设计,考虑了煤气中可能含有的焦油、水分和腐蚀性成分。其结构便于清理和维护。 机壳排水与防腐:机壳底部需设计可靠的凝液排放口,防止酸性冷凝液积聚腐蚀。内部有时会采用防腐涂层或整体衬里。 安全与监控:必须配备完善的安全联锁系统,包括气体泄漏检测报警、振动温度超限停机、润滑油压低压保护等。所有与介质接触的部件,其制造和检验标准都更为严格。

结论

多级离心鼓风机,如C110-1.105/0.855型号所示,是集精密机械设计、气体动力学和材料科学于一身的高技术装备。深入理解其型号编码、掌握核心配件的工作原理与维护要点、建立系统性的故障诊断与修理能力,是保障风机长周期稳定运行的基础。而当其应用于输送各类工业气体,特别是腐蚀性、有毒介质时,必须在材料选择、密封技术、结构设计和安全防护上采取针对性的特殊措施。作为一名风机技术从业者,不断深化对这些知识的掌握,并紧密结合现场实践,是提升专业技术水平、确保工业装置安全、高效、环保运行的关键所在。

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