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多级离心鼓风机基础及C120-1.168/0.878型号深度解析与工业气体输送应用

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:多级离心鼓风机,C120-1.168/0.878,风机配件,风机修理,工业气体输送,酸性气体,有毒气体,轴瓦,碳环密封

一、 多级离心鼓风机概述

多级离心鼓风机是气体输送与增压领域中的核心设备,以其高压力、高效率及运行稳定的特点,广泛应用于冶金、化工、环保、电力、污水处理等诸多工业部门。其核心工作原理基于离心力作用和能量转换。当风机主轴带动叶轮高速旋转时,进入叶轮的气体在离心力作用下被甩向叶轮外缘,流经扩压器和蜗壳,将高速动能转化为静压能。单个叶轮所能产生的压力升高(压比)有限,多级离心鼓风机通过将多个叶轮串联在同一主轴上的设计,使气体逐级增压,最终在出口获得较高的总压力。

根据结构形式和性能特点,工业领域常见的离心鼓风机主要分为以下几大系列:

“C”型系列多级风机:这是最典型的多级鼓风机结构。气体从进气箱进入,依次通过各级叶轮和导叶(或扩压器),级间通过回流器引导气体平稳进入下一级叶轮。其结构紧凑,运行平稳,覆盖的压力范围广,是中等流量、中高压力工况的首选。 “D”型系列高速高压风机:通常采用齿轮箱增速,使叶轮获得远超工频电机转速的超高线速度,从而实现单级或较少级数下的高压比。其核心在于高速齿轮传动技术和高速转子动力学设计,适用于流量相对较小但压力要求极高的场合。 “AI”型系列单级悬臂风机:叶轮悬臂安装在主轴的一端。结构相对简单,维护方便。适用于流量中等、压力不高的工况,是煤气输送、一般工艺气体增压的常见机型。 “S”型系列单级高速双支撑风机:同样采用齿轮增速达到高转速,但叶轮安装在两个支撑轴承之间(双支撑),转子稳定性优于悬臂结构。适用于高能量头、对振动要求严格的单级增压场景。 “AII”型系列单级双支撑风机:叶轮置于两轴承之间,由电机直接驱动或通过增速箱驱动。结构刚性好,能承受较大的载荷,适用于大流量、中压的工况,运行可靠性高。

这些不同系列的风机,为满足输送各种介质的需求,在材料选择、密封形式和结构细节上存在显著差异,尤其是在处理具有腐蚀性、毒性的工业气体时。

二、 风机型号C120-1.168/0.878深度解析

以型号 C120-1.168/0.878为例,我们可以系统地解读其技术含义:

“C”:代表该风机属于“C”型系列,即多级离心鼓风机。这预示着其内部包含多个串联的叶轮,通过逐级累加的方式来达到最终的出口压力。 “120”:通常表示风机的流量,单位是立方米/分钟。即,该风机在设计工况下的额定流量为每分钟120立方米。这是一个衡量风机输送气体能力的核心参数。 “-1.168”:表示风机出口处的绝对压力为1.168个标准大气压。在工程上,风机产生的压力常用“升压”或“压比”来描述。此处的出口绝对压力为1.168 atm,若进口压力为1 atm,则风机的升压为0.168 atm(约17 kPa)。明确标注绝对压力有助于精确计算气体状态和系统阻力。 “/0.878”:此部分至关重要,它指明了风机进口处的绝对压力为0.878个标准大气压。这表明该风机并非在标准大气压下吸气,而是从一个负压或低于大气压的环境中抽取气体。例如,它可能用于从某个真空或低压反应器中抽吸气体并进行增压。

综合工况分析:
C120-1.168/0.878这台风机,其工作任务是:从一个压力仅为0.878 atm(约88.9 kPa)的低压源,以120 m³/min的流量抽取气体,并将其压缩到1.168 atm(约118.3 kPa)的出口压力。风机需要完成的总压升是从0.878 atm到1.168 atm,实际承担的压差为0.29 atm(约29.4 kPa)。这个进口压力条件对风机的设计,尤其是首级叶轮的吸气能力和整个转子的轴向力平衡,提出了特定要求。如果没有“/0.878”的标注,则默认进口压力为1个标准大气压。

三、 关键风机配件详解

多级离心鼓风机的可靠运行依赖于一系列精密配件的协同工作。以下对核心部件进行说明:

风机主轴:作为风机的“脊梁”,主轴承载所有旋转部件(叶轮、平衡盘等),并将其传递扭矩。它必须具有极高的强度、刚度和韧性,以承受巨大的扭矩、弯矩和临界转速的考验。材料通常选用优质合金钢(如42CrMo),并经过调质处理和精密加工,确保其机械性能和形位公差。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,由主轴、套装其上的多个叶轮、平衡盘、轴套以及联轴器等部件组成。转子在装配完成后,必须进行严格的动平衡校正,以将残余不平衡量控制在标准范围内,这是保证风机平稳运行、减小振动的基础。平衡盘则用于平衡气体在各级叶轮上产生的轴向推力,保护推力轴承。 风机轴承与轴瓦:在多级离心鼓风机中,尤其是大型、重载风机,滑动轴承(轴瓦)的应用非常普遍。 轴瓦:通常为剖分式结构,瓦衬由巴氏合金(一种耐磨、减摩的白色合金)浇铸在钢背上制成。其工作原理是依靠转子旋转时形成的动压油膜,将轴颈与轴瓦隔开,实现液体摩擦,具有承载能力强、阻尼性能好、耐冲击的优点。需要持续供给洁净的润滑油进行润滑和冷却。 密封系统:密封是防止气体泄漏和油品污染的关键,尤其在输送有毒、有害气体时至关重要。 气封(迷宫密封):安装在机壳与转轴之间,气体流道两侧。它由一系列环形齿片和凹槽组成,利用多次节流膨胀效应来极大地减小级间和轴端的气体泄漏。结构简单,非接触,可靠性高。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油沿轴向外泄,并阻挡外部灰尘进入轴承箱。常见形式有骨架油封、迷宫式油封等。 碳环密封:在输送特殊或危险介质时,常采用接触式密封。碳环密封由多个碳石墨环组成,在弹簧力作用下与轴保持轻微接触。碳石墨具有自润滑、耐腐蚀和耐高温的特性。它能实现极低的泄漏量,是处理有毒、贵重气体的优选密封方案。 轴承箱:是容纳和支持主轴轴承(径向轴承和推力轴承)的部件,内部构成一个封闭的润滑油系统。它要求有足够的刚性和散热能力,确保轴承在最佳温度和润滑状态下工作。

四、 风机常见故障与修理要点

风机修理是一项专业性极强的工作,需要系统的诊断和精细的操作。

振动超标:这是最常见的故障。 原因:转子动平衡失效(叶轮结垢、部件脱落)、对中不良、轴承(轴瓦)磨损、基础松动、气流激振等。 修理:现场或离线对转子进行动平衡校正;重新精确调整电机与风机、风机与齿轮箱之间的对中;检查更换轴承或刮研/更换轴瓦;紧固地脚螺栓。 轴承(轴瓦)温度高原因:润滑油油质劣化、油量不足;冷却系统故障(冷油器堵塞);轴承间隙不当(过小导致润滑不良,过大导致油膜失稳);轴瓦刮研接触不良。 修理:更换合格润滑油,检查油路;清洗冷油器;调整轴承间隙或重新刮研轴瓦至接触斑点符合标准(通常要求每平方英寸2-3个点)。 性能下降(压力、流量不足)原因:迷宫密封、碳环密封磨损,间隙过大,导致内泄漏严重;叶轮腐蚀、磨损,效率下降;进口过滤器堵塞。 修理:检查并更换磨损的密封件;对叶轮进行修复或更换;清理或更换过滤器。 气体泄漏原因:轴端密封(碳环密封、机械密封)失效;壳体或管路连接处密封垫片损坏。 修理:立即停机,更换失效的密封元件。在处理有毒气体时,此修理操作需在充分吹扫、检测并确保安全的前提下进行。

修理流程通常包括:停机隔离与泄压→安全处理(吹扫、置换、检测)→解体检查→测量记录(各部间隙)→修复或更换损坏部件→精心组装→对中复查→单机试车→性能测试。

五、 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,对风机的选材、设计和密封提出了极致的要求。

材料选择:必须根据气体成分、温度、湿度等因素选择耐腐蚀材料。 输送二氧化硫(SO₂)气体:尤其在湿环境下形成亚硫酸,腐蚀性极强。与气体接触的部件(叶轮、机壳、密封)需采用奥氏体不锈钢(如316L),甚至更高级别的双相不锈钢、高镍合金。 输送氮氧化物(NOₓ)气体:具有一定的氧化性和酸性。通常选用304、316不锈钢。 输送氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)气体:这些都是强腐蚀性酸性气体,特别是HF,能腐蚀玻璃和大多数金属。必须选用蒙乃尔合金、哈氏合金等镍基合金,或采用内衬防腐涂层(如聚四氟乙烯PTFE)等特殊防护措施。 密封系统升级:对于输送混合工业酸性有毒气体及其他特殊有毒气体,必须采用零泄漏或微泄漏的密封形式。碳环密封、干气密封成为标准配置,确保工艺气体不向外环境泄漏,保障安全和环境。 结构设计“AI(M)”与“AII(M)”系列煤气风机:如前所述,“(M)”代表煤气,专为输送混合煤气设计。此类风机在结构上考虑了煤气的特性,如可能含有的杂质、水分等,并在材料上具备一定的耐腐蚀性。以型号 AI(M)600-1.124/0.95为例,它是一台悬臂式单级煤气鼓风机,流量600 m³/min,从0.95 atm的进口压力增压至1.124 atm出口压力。 正压与负压操作:如C120-1.168/0.878在负压下进气,要求风机具有良好的吸入性能和轴封在负压下的密封可靠性。 安全与监控:必须配备完善的压力、温度、振动监测仪表,以及气体泄漏检测报警装置。对于可能爆炸的气体,还需考虑防爆设计。

六、 总结

多级离心鼓风机是现代工业不可或缺的动力设备。深入理解其型号编码规则,如对C120-1.168/0.878的透彻解析,是正确选型和应用的基础。熟练掌握核心配件如主轴、转子、轴瓦、碳环密封等的原理与维护,是保障风机长周期稳定运行的关键。而在面对输送工业酸性有毒气体等严峻挑战时,科学合理的材料选择、密封方案和结构设计,更是将安全、环保与效率融为一体的系统工程。作为风机技术人员,不断深化对这些基础知识和特殊应用的认知,方能从容应对各种复杂工况,为生产装置的安稳长满优运行提供坚实保障。

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