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多级离心鼓风机基础知识与C60-1.26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、C60-1.26、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、转子总成、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。多级离心鼓风机凭借其高压力、高效率及宽广的工况适应性,在污水处理、矿山通风、冶金化工及各类工业气体输送领域扮演着不可或缺的角色。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C60-1.26进行深度解析,同时详细说明关键配件构成、常见故障修理要点,以及针对输送各类特殊工业酸性有毒气体的技术考量。

第一章 多级离心鼓风机基础原理与系列概览

多级离心鼓风机的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和动能。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的结构设计,使气体依次通过每一级叶轮和导叶,实现压力的逐级累加,从而能够达到单级风机无法实现的高压输出。

气体从进气口进入风机,首先经过首级叶轮获得能量,压力和速度得到提升;随后进入与之匹配的导叶(固定叶片),导叶的作用是将部分动能为压力能,并引导气体以最佳角度进入下一级叶轮。此过程在多级内重复,直至气体通过末级叶轮和蜗壳,达到所需的出口压力后排出。

根据结构形式和性能特点,离心鼓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。通常采用水平剖分式机壳,叶轮等转子部件由两端轴承支撑。其特点是压力高、运行平稳、可靠性好,适用于空气、惰性气体及某些清洁的工业气体。本文重点解析的C60-1.26即属于此系列。 “D”型系列高速高压风机:通常采用整体齿轮增速结构,主轴上的叶轮直接由大齿轮驱动,可实现极高的转速(远超工频),从而在单级或较少级数下获得很高压力。结构紧凑,效率高,但制造和维护成本相对较高。 “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,重量轻,维护方便。适用于中低压力的工况,常用于通风、引风或输送清洁气体。 “S”型系列单级高速双支撑风机:叶轮安装在主轴中部,由两端的轴承箱支撑。转子动力学性能优于悬臂结构,适用于更高转速和压力的单级应用,运行更稳定。 “AII”型系列单级双支撑风机:与“S”型类似,同为双支撑结构,但在具体结构设计(如机壳形式、轴承选型等)上可能存在差异,以适应特定的市场或应用需求。

对于煤气等特殊介质,常在系列代号后加注“(M)”标识,如“AI(M)”和“AII(M)”,分别代表悬臂式和双支撑式煤气风机,其内部密封、材质选择会针对煤气(特别是混合煤气)的易燃、易爆及可能含有腐蚀性成分的特性进行特殊设计。

第二章 典型型号C60-1.26深度解析

风机型号是风机性能与结构特征的浓缩体现。正确解读型号对于选型、操作和维护至关重要。

型号:C60-1.26

“C”:代表该风机属于“C”型系列,即多级、水平剖分、双支撑结构的离心鼓风机。 “60”:通常表示风机在设计工况下的流量,单位是立方米每分钟。因此,C60-1.26的额定流量为60 m³/min。 “-1.26”:表示风机出口的相对压力(表压)为1.26公斤力每平方厘米,约等于0.126兆帕(MPa)或1.26个标准大气压(表压)。在无特殊注明进口压力的情况下,默认进口压力为1个标准大气压(绝对压力)。

性能关联:该型号清晰地定义了风机的基本性能点:在吸入标准大气压的空气,并输出1.26 kgf/cm²压力时,流量为60 m³/min。风机的实际运行点会沿着其性能曲线移动,流量和压力相互关联,遵循离心式风机的特性:在转速恒定下,压力随流量增加而降低。

结构特点

机壳:水平剖分式,便于转子组件的安装与检修。通常由高强度铸铁或铸钢制成,确保承压能力和刚性。 主轴:采用高强度合金钢锻造,经精密加工和动平衡校正,保证在多级叶轮安装后仍能平稳高速旋转。 叶轮:通常采用后向叶片设计,效率高。每个叶轮都经过动平衡,并采用过盈配合或键连接方式固定在主轴上。叶轮材质根据输送介质选择,常用有碳钢、不锈钢等。 级间密封:为防止高压级的气体泄漏到低压级,在各级叶轮之间以及轴端采用密封装置。早期或特定工况下可能使用迷宫密封,现代高性能风机则广泛采用碳环密封,其自润滑、耐磨损、适应热膨胀的特性,能有效控制内部泄漏,提升整机效率。 轴承与润滑:C系列风机通常采用滑动轴承(轴瓦),其承载能力强、噪音低、阻尼特性好,有利于转子稳定。轴承箱内充满润滑油,形成油膜支撑主轴,并带走摩擦热。

第三章 风机核心配件详解

深入理解风机配件,是进行维护和修理的基础。

风机主轴:作为转子的核心骨架,传递电机的全部扭矩。其直线度、表面硬度、轴颈尺寸精度要求极高。任何微小的弯曲或磨损都可能导致振动超标。 风机轴承与轴瓦:对于滑动轴承,轴瓦是关键部件。通常为巴氏合金衬层,具有良好的嵌藏性和顺应性。轴瓦与轴颈之间的间隙是重要技术参数,间隙过小易导致烧瓦,间隙过大会引起振动和油压不稳。 风机转子总成:这是高速旋转部件的集合体,包括主轴、所有叶轮、平衡盘(如有)、联轴器部件等。转子总成在装配完成后必须进行高速动平衡,将不平衡量控制在标准之内,这是保证风机平稳运行的先决条件。 气封与油封气封:主要用于防止机壳内高压气体沿轴端向外泄漏。碳环密封是现代风机优选的气封形式,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。 油封:安装在轴承箱两端,防止润滑油泄漏,并阻挡外部杂质进入轴承箱。常用形式有骨架油封、迷宫式油封等。 轴承箱:容纳滑动轴承和润滑油的部件。其结构设计需保证油路的畅通,并有效散热。油位计、温度计、压力表接口通常设置在轴承箱上。 碳环密封:值得再次强调,它由一组精加工的碳石墨环构成,具有良好的化学稳定性和自润滑性,尤其适用于不允许润滑油污染介质的场合。更换碳环时需特别注意清洁,避免脆性断裂。

第四章 风机常见故障与修理要点

风机修理是一项系统性工程,需遵循诊断、拆卸、检查、修复、组装、调试的流程。

振动超标原因:转子不平衡(结垢、叶轮磨损、部件松动)、对中不良、轴承(轴瓦)磨损、基础松动、临界转速共振等。 修理:首要任务是停机检查。重新进行转子动平衡是常用手段。检查并调整电机与风机的对中。检查轴瓦间隙,若巴氏合金层磨损、脱落或出现裂纹,需重新浇铸或更换新瓦。紧固地脚螺栓。 轴承温度高原因:润滑油油质不佳、油量不足、油路堵塞;轴瓦间隙不当;冷却系统故障;安装不当导致摩擦。 修理:检查润滑油,必要时过滤或更换。检查轴瓦接触面和间隙,不符合要求则刮研或更换。清理冷却器,保证冷却水畅通。 风量风压不足原因:转速未达额定值;进口过滤器堵塞;密封间隙(特别是碳环密封)磨损过大,内泄漏严重;叶轮腐蚀磨损严重;气体介质密度变化。 修理:检查电机和传动系统。清洗过滤器。停机测量并调整密封间隙,更换磨损的密封件。检查叶轮,严重磨损需修复或更换。 异常声响原因:轴承损坏、转子与静止件摩擦、叶轮松动、进入异物。 修理:立即停机,避免事故扩大。打开机壳检查内部情况,定位声源。

修理通用原则:拆卸前做好标记;清洗所有零部件;使用专用工具;更换所有密封件和磨损件;组装时严格按技术要求控制各部间隙(如气封间隙、轴瓦顶隙侧隙);最终调试前必须手动盘车确认无卡涩。

第五章 工业气体输送风机的特殊考量

输送工业气体,尤其是酸性、有毒气体,对风机的材料、密封和安全设计提出了严峻挑战。

材料选择:必须根据气体的腐蚀性、温度和压力选择合适的耐腐蚀材料。 输送二氧化硫(SO₂)气体:SO₂遇水形成亚硫酸,腐蚀性强。风机过流部件(叶轮、机壳、导叶)需选用316L不锈钢、双相不锈钢甚至更高级别的镍基合金。 输送氮氧化物(NOₓ)气体:NOₓ本身或与水反应生成硝酸,具有强氧化性和腐蚀性。通常选用304、316不锈钢。 输送氯化氢(HCl)气体:干态腐蚀性不强,但极微量水分即可形成盐酸,腐蚀性极强。需采用哈氏合金、蒙乃尔合金或内衬非金属材料(如聚四氟乙烯PTFE)。 输送氟化氢(HF)气体、溴化氢(HBr)气体:均为强腐蚀性气体,需选用蒙乃尔合金、因科镍合金等特殊材料。 输送其他特殊有毒气体:原则是彻底分析气体成分、杂质、工况,进行材料的相容性评估。 密封系统:对于有毒气体,防止泄漏是首要任务。轴端密封需采用高可靠性设计,如碳环密封(材质也需耐腐蚀)配合氮气吹扫,或采用干气密封等更先进的密封技术,将危险性气体向外界的泄漏量降至最低。 安全设计结构完整性:机壳、端盖等承压部件需有足够的安全系数。 监测仪表:必须配备振动、温度在线监测系统。对于易燃易爆气体,还需考虑防爆设计。 排污与吹扫:机壳底部设置排污口,定期排除可能冷凝的液体。停机后需用惰性气体(如氮气)进行吹扫,置换掉危险气体。 辅助系统:润滑油系统需与气体侧完全隔离,防止污染。

型号示例解析:"AI(M)600-1.124/0.95"
此型号表示一台AI系列的悬臂单级煤气风机,用于输送混合煤气。其流量为600 m³/min,出口绝对压力为1.124个大气压(表压约为0.124 kgf/cm²),进口绝对压力为0.95个大气压。这表明该风机是在一个负压的进气条件下工作的。

结论

多级离心鼓风机是现代工业的心脏设备之一。深入理解其工作原理,精准解读型号参数,熟练掌握核心配件的特性与维护要点,并针对输送介质的特殊性进行周密的设计与选型,是确保风机长期稳定、高效、安全运行的关键。以C60-1.26为代表的“C”型系列多级风机,以其成熟可靠的结构,在众多工业领域持续发挥着重要作用。而面对日益苛刻的工业气体处理需求,不断发展的新材料、新密封技术(如碳环密封)和精准的修理工艺,共同构成了风机技术不断进步的基石。

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