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多级离心鼓风机基础知识与C100-1.35型号深度解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:多级离心鼓风机、C100-1.35、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,逐级增压,能够实现较高的压比,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C100-1.35进行深度解析,同时详述其关键配件、常见维修要点,以及对输送工业气体的特殊考量。

第一章:多级离心鼓风机基本原理与系列概览

离心鼓风机的工作原理基于牛顿第二定律和欧拉方程。当电机驱动风机主轴及固定于其上的叶轮高速旋转时,叶轮流道中的气体在离心力的作用下被甩向叶轮外缘,气体的静压能和动能同时增加。高速气体进入扩压器后,流速降低,部分动能进一步转化为静压能。随后,气体被导入下一级叶轮的入口,重复上述过程,实现逐级增压。

多级结构的核心优势在于,在单级叶轮压头有限的情况下,通过多级串联,总压头近似等于各级压头之和,从而能够以相对较低的转速实现较高的出口压力,这降低了转子的临界转速,提升了运行稳定性和机械寿命。其总压升可以通过压头系数与叶轮圆周速度的平方成正比的关系来估算。

目前,市场上常见的离心鼓风机系列主要针对不同压力、流量及介质特性进行设计:

“C”型系列多级风机:这是最经典的多级离心鼓风机形式。通常采用双支撑结构(转子两端由轴承支撑),叶轮级数通常在2至10级之间。其特点是压力范围广(最高可达2.0Bar或更高)、流量适中、运行可靠、维护方便,是许多工业通用领域的首选。本文重点解析的C100-1.35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,使叶轮在远超电机转速的超高转速下运行(可达数万转/分钟)。结合单级或少数几级叶轮,实现极高的单级压比和整机压力。其结构紧凑,但对转子动力学、轴承和齿轮制造精度要求极高。 “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、重量轻、拆装方便。适用于中低压、大流量的工况。常用于通风、引风及某些工艺气体的输送。其变体AI(M)系列专门用于煤气等介质。 “S”型系列单级高速双支撑风机:融合了高速技术和双支撑结构。单级叶轮在高速下运行产生高压力,双支撑确保了高转速下转子的稳定性。性能介于“D”型和“AI”型之间。 “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,运行稳定性优于悬臂式。适用于流量和压力适中,且对稳定性要求较高的场合。其煤气专用型号为AII(M)。

第二章:C100-1.35多级离心鼓风机深度解析

C100-1.35是“C”型多级离心鼓风机的一个典型型号,对其进行解析有助于我们深入理解多级风机的设计与性能。

型号含义: “C”:代表“C”型系列,即多级、双支撑结构的离心鼓风机。 “100”:通常表示风机的流量参数。在不同制造商的标准中,此数字可能直接代表额定流量(例如100立方米/分钟),也可能是一个与风机进口尺寸或比转速相关的设计序号。在此,我们通常理解为风机在标准进气状态下的额定流量约为100立方米/分钟。 “-1.35”:表示风机的出口绝对压力为1.35个大气压(即135kPa绝压)。对于鼓风机,进出口压力通常使用绝对压力表示。这意味着该风机能在标准大气压下吸入气体,并将其压力提升0.35个大气压(约35kPa表压)。 性能特点: 压力与流量:C100-1.35定位于中等流量、中等压力的应用场景,如小型污水处理厂的曝气、电厂的脱硫氧化风机、轻工行业的物料输送等。 转速与驱动:作为多级风机,其转速通常不高(常为2950rpm或更低,直接由四级电机驱动或通过皮带轮略微调速),这降低了机械设计的复杂性。 效率:多级风机通过合理的级间导流和回流设计,能够在较宽的工况范围内保持较高的等熵效率。 核心结构与配件详解: 风机主轴:这是整个转子系统的核心承力与传动部件。通常采用高强度合金钢(如40CrNiMoA)锻造而成,经过精密的加工和热处理,确保其具有极高的强度、韧性和耐磨性。主轴上安装有各级叶轮、平衡盘、联轴器等,其直线度、表面硬度和各安装部位的形位公差要求极为严格。 风机转子总成:指由主轴、所有叶轮、平衡盘、轴套、联轴器等旋转部件组装而成的整体。动平衡是转子总成制造和维修中最关键的环节。不平衡量会导致振动和噪音,加速轴承磨损。转子总成需在动平衡机上校正到极高的精度等级(如G2.5级)。 风机轴承与轴瓦:C系列多级风机常采用滑动轴承,即轴瓦。轴瓦通常由巴氏合金(一种锡锑铜合金)浇铸在钢背上面成,具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。它通过形成稳定的油膜来支撑转子,具有承载能力强、阻尼性能好、寿命长的优点。轴承箱是容纳轴瓦和润滑油的部件,其油位、油温及冷却系统的正常工作是轴承长期稳定运行的关键。 密封系统:这是防止气体泄漏和润滑油外泄的关键。 气封(级间密封和轴端密封):在多级风机中,主要用于减少级间和轴端的气体泄漏。传统形式为迷宫密封,依靠一系列节流齿隙形成流动阻力。现代高性能风机越来越多地采用碳环密封。碳环密封由多个碳环组成,依靠弹簧力使其与轴保持微间隙或轻接触,密封效果远优于迷宫密封,尤其适用于有毒、贵重或易燃易爆气体。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油沿主轴泄漏。常见的有骨架油封、迷宫式油封或组合式密封。

第三章:风机常见故障与修理要点

风机的修理是恢复其性能、保障生产安全的重要环节。

振动超标:这是最常见的故障。 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、共振等。 修理:首先检查对中和地脚螺栓。若无效,需停机检查转子。对叶轮进行清垢或修复,然后对转子总成进行现场或离线动平衡校正。检查轴瓦间隙,若超过允许值(通常为轴颈直径的千分之一点二到千分之一点五),需刮瓦或更换。 轴承温度高原因:润滑油油质不佳、油量不足、油路堵塞、冷却器效率下降、轴瓦间隙过小、安装不当等。 修理:检查油质并定期更换。清理油路和冷却器。测量并调整轴瓦间隙至标准范围。确保轴承座和管道清洁无杂质。 性能下降(风量/压力不足)原因:进口过滤器堵塞、密封间隙磨损过大导致内泄漏加剧、转速下降、叶轮腐蚀或磨损。 修理:更换或清洗过滤器。解体风机,测量迷宫密封或碳环密封的间隙,若超标则更换密封件。检查皮带是否打滑(若为皮带传动)。对严重磨损的叶轮进行修复或更换。 气体泄漏原因:轴端气封或管道法兰密封失效。 修理:更换失效的碳环密封或迷宫密封件。检查并拧紧法兰螺栓,更换密封垫片。

在进行任何修理前,必须确保风机与电源完全隔离,进出口阀门关闭,机体内部气体已置换干净(特别是输送有毒气体时),并降至常温。

第四章:输送工业气体的特殊考量

输送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)等特殊介质时,风机从材料选择到结构设计都需特殊处理。

材料耐腐蚀性SO₂/H₂SO₃(亚硫酸):湿SO₂腐蚀性极强。与风机接触的过流部件(机壳、叶轮、隔板)需采用不锈钢(如316L、2205双相不锈钢)甚至更高级别的镍基合金(如哈氏合金C-276)。 HCl:无论是气体还是盐酸雾,都要求极高的耐氯离子腐蚀能力。通常选用高钼不锈钢(如316L)或哈氏合金B/C系列。 HF:这是腐蚀性最强的介质之一,能腐蚀玻璃和大多数金属。必须使用蒙乃尔合金(Monel 400)或高镍合金。 NOₓ:在含水情况下形成硝酸,需选用304或316不锈钢。 通用原则:对于混合酸性气体,材料选择需基于最苛刻的组分,并考虑露点腐蚀。轴瓦材料也可能需要特殊考虑,如采用耐蚀铜合金或工程塑料。 密封系统的强化: 对于所有有毒、易燃气体,碳环密封因其极低的泄漏率而成为首选。必要时,可采用串联式碳环密封,并在两道密封之间引入惰性气体(如氮气)进行阻塞密封,确保有毒气体绝对不外泄。 所有静密封点(如机壳中分面、法兰)需采用耐介质腐蚀的密封垫片(如PTFE包覆垫、金属缠绕垫)。 安全与辅助系统: 风机壳体上常设计有泄漏监测口和排净口。 轴承箱、润滑油系统需与介质腔室完全隔离,防止气体窜入造成腐蚀。 对于煤气(如AI(M)系列所输送的混合煤气),还需考虑防爆设计,如采用防爆电机,并确保所有部件接地良好,防止静电积聚。 型号解读示例:AI(M)600-1.124/0.95 “AI(M)”:表示AI系列的煤气风机,悬臂式结构,用于输送混合煤气。其中的“(M)”特指煤气介质。 “600”:表示额定流量为600立方米/分钟。 “-1.124”:表示出口绝对压力为1.124个大气压。 “/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标准大气压的入口条件下工作的。如果没有“/”及后续数字,则默认进口压力为1个标准大气压。

结论

多级离心鼓风机,以C100-1.35为代表,是现代工业中不可或缺的关键设备。深入理解其工作原理、型号含义、核心配件及维修要点,是保障其长期稳定运行的基础。而当面对腐蚀性、有毒性的工业气体时,必须在材料、密封和安全设计上采取针对性的强化措施,选择合适的系列如AI(M)、AII(M)或经过特殊设计的C、D型风机。作为一名风机技术从业者,掌握这些基础知识与专业技能,不仅能有效解决现场问题,更能为工艺选择最适宜、最经济、最安全的风机产品,为企业的安全生产和能效提升贡献力量。

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