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高温风机9-26№7.1D与工业酸性有毒气体输送技术解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:高温风机,9-26№7.1D,№16.5D,AI(M),AII(M),工业气体,酸性气体,有毒气体,风机配件,风机修理,碳环密封

一、 高温风机基础概述

在工业生产过程中,尤其是在冶金、化工、建材、环保等行业,常常需要输送温度高达200℃以上,甚至超过500℃的高温气体。用于实现这一过程的核心设备即为高温风机。它与普通通风机在设计、材料、结构及辅助系统方面存在显著差异,其核心任务是能在持续高温工况下稳定、可靠、高效地运行。

高温风机面临的挑战主要来自以下几个方面:

材料热变形:高温会导致风机部件,特别是叶轮、机壳和主轴,产生热膨胀。如果设计不当,可能导致旋转部件与静止部件之间发生摩擦甚至碰撞,造成设备损坏。 材料强度下降:金属材料的强度随着温度的升高而降低,这就要求在叶轮、主轴等关键部件的选材上必须考虑高温下的力学性能。 轴承冷却:高温会通过主轴传导至轴承箱,如果轴承温度过高,将导致润滑油失效、轴承烧毁。 热密封:风机轴端需要可靠的密封,防止高温气体外泄,同时也防止外部冷空气被吸入,影响系统工况。

因此,一台合格的高温风机,必须是材料科学、结构力学、传热学与流体动力学相结合的精密产品。

二、 风机型号9-26№7.1D深度解析

“9-26№7.1D”是一个典型的风机产品型号,其含义解析如下:

“9-26”:代表风机的空气动力学略图型号。其中,“9”表示风机在最高效率点时,压力系数乘以10后的化整值;“26”表示比转数的化整值。这个组合定义了该风机叶轮的几何形状和气动性能特征,属于前向或后向离心风机中的一种特定系列,通常具有较高的压头和中等流量特性。 “№7.1”:表示风机的机号,即风机叶轮直径的分米数。此型号风机叶轮直径为7.1分米,即0.71米。机号直接决定了风机的尺寸、排风能力和功率消耗,是风机选型的关键参数之一。 “D”:代表风机的传动方式。在国家标准中,“D”表示悬臂支承,单吸入口,采用联轴器传动。这种结构紧凑,适用于中小型风机。

针对高温应用的9-26№7.1D风机设计要点:

叶轮材料与工艺:叶轮必须采用耐热钢,如Q345R(容器钢)、15CrMo(铬钼钢)或更高级别的310S不锈钢等,以保持高温下的强度。制造工艺上多采用焊接结构,并进行退火处理以消除焊接应力,同时需进行严格的动平衡校正,确保在高温高速运行下的平稳性。 机壳与进风口:机壳通常采用Q235B或耐热钢板制造,并在内部可能加装耐热衬板以保护壳体。结构上需考虑热膨胀的预留间隙。进风口通常设计成收敛型,以平稳引导气体进入叶轮。 主轴与轴承箱:主轴采用优质45号钢或42CrMo合金钢,具有较高的强度和抗蠕变能力。轴承箱必须带有强制冷却系统,通常是水冷夹套,持续通入冷却水以带走主轴传导过来的热量,保证轴承工作温度在许可范围内。润滑油需选择高温润滑油。 散热结构:在叶轮盘侧常加装散热筋(风冷轮),利用旋转产生的气流对轴承箱进行辅助风冷,这是高温风机的典型特征之一。

三、 工业有毒有害及酸性气体输送说明

高温风机不仅输送高温空气,更广泛应用于输送成分复杂的工业工艺气体,这些气体往往具有腐蚀性、毒性,对风机的密封性和材料耐腐蚀性提出了极高要求。

1. 输送气体的共性问题:

腐蚀性:如SO₂、HCl、HF等气体在遇水后会形成酸性物质,对碳钢部件产生强烈腐蚀。 毒性:大部分气体对人体有害,要求风机必须具有极高的密封可靠性,杜绝泄漏。 结垢与磨损:气体中可能携带粉尘或反应生成物,会导致叶轮结垢或磨损,破坏动平衡。

2. 特定气体输送对策:

输送二氧化硫(SO₂)气体:SO₂遇水生成亚硫酸,腐蚀性强。风机过流部件(叶轮、机壳、进风口)需采用不锈钢,如316L,甚至更耐蚀的蒙乃尔合金、哈氏合金。密封必须采用高效气封或碳环密封。 输送氮氧化物(NOₓ)气体:NOₓ气体同样具有强氧化性和腐蚀性。材料选择上与SO₂类似,需注意其在一定条件下可能与润滑油发生危险反应,因此对轴端密封的严密性要求更高。 输送氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)气体:这几种卤化氢气体的酸性和渗透性极强,尤其是HF,能腐蚀玻璃和大多数金属。风机材料首选哈氏合金、蒙乃尔合金或内衬聚四氟乙烯(PTFE)。密封系统需采用特殊的耐酸腐蚀密封形式,如PTFE唇封与碳环密封的组合。 输送混合工业酸性有毒气体:工况最为复杂,需根据混合气体的成分、浓度、温度和湿度进行综合评估,选择最合适的耐腐蚀合金或复合材料。设计上要避免存在死区,防止冷凝液积聚造成局部腐蚀。

四、 煤气风机型号№16.5D与AI(M)/AII(M)系列解析

在煤气输送领域,风机有其特殊的型号标识和结构要求。

“№16.5D”:表示风机叶轮直径为16.5分米,即1.65米,属于大型风机。 “AI(M)”与“AII(M)”“A”系列通常指用于输送煤气的离心鼓风机。 “I”和 “II”代表不同的结构系列,例如“AII”常指单级双支撑结构。这种结构下,叶轮位于两个轴承之间,转子稳定性更好,适用于更高压力和更大流量的工况,是大型煤气输送风机的主流结构。 “(M)”:此处的“M”特指用于输送混合煤气。混合煤气是多种气体的混合物,可能包含CO、H₂、CH₄、N₂等,同样具有易燃易爆和有毒的特性。

AII(M)系列煤气风机的核心部件与技术:

风机主轴:承受叶轮重量和气体动力,要求高强度和高刚性。通常为锻件,经精密加工和热处理。 风机轴承与轴瓦:大型风机常采用滑动轴承(即轴瓦)而非滚动轴承。轴瓦承载能力强,阻尼性能好,运行平稳。轴瓦材料多为巴氏合金,具有良好的嵌藏性和顺应性。需要一套完整的强制润滑系统为其供油和冷却。 风机转子总成:指主轴、叶轮、平衡盘(如有)、联轴器等旋转部件的总称。其核心是动平衡精度,必须达到G2.5或更高等级,以消除振动。 气封与油封气封:安装在机壳与主轴贯穿处,主要作用是防止机内高压煤气泄漏到大气中。对于煤气风机,迷宫密封是常见形式,通过多级节流间隙来阻隔气体。 油封:安装在轴承箱两端,防止润滑油外泄。 轴承箱:容纳主轴、轴承(轴瓦)和润滑油的箱体,是转子的支撑核心。必须设计有冷却系统(水冷)和可靠的密封。 碳环密封:这是一种在有毒、易燃介质密封中广泛应用的高端密封形式。由多个石墨环组成,在弹簧力的作用下紧贴轴套表面,形成动态密封。碳环具有自润滑、耐高温、耐腐蚀的特点,能有效防止煤气等危险介质泄漏,安全性远高于传统的迷宫密封。

五、 高温风机核心配件详解

风机的可靠运行依赖于每一个配件的质量与匹配性。

叶轮:心脏部件。决定风机的流量、压力和效率。需关注其型线、材料、焊接质量及动平衡。 主轴:骨架部件。传递扭矩,支撑转子。需关注其材料、热处理状态、加工精度(特别是与轴承和叶轮配合的轴颈部位)。 轴承/轴瓦:关节部件。支撑转子平稳旋转。滑动轴承需关注巴氏合金的浇铸质量、油楔设计;滚动轴承需关注游隙选择和安装精度。 密封系统:安全卫士。包括气封、油封、碳环密封等。是防止介质泄漏和外部污染进入的关键。 轴承箱与冷却系统:温控中心。其设计和冷却效果直接决定轴承寿命。 联轴器与底座:连接与基础。联轴器传递电机动力,需对中精确;底座支撑整个风机,需有足够的刚性。

六、 高温风机常见故障与修理维护

风机的修理是一项专业性极强的工作,需遵循“诊断-分解-修复-组装-调试”的流程。

常见故障及原因:

振动超标原因:叶轮磨损、结垢或腐蚀导致动平衡失效;主轴弯曲;轴承/轴瓦磨损;地脚螺栓松动;对中不良。 修理:清除结垢,重新进行现场动平衡或拆下叶轮进行动平衡校正;校正或更换主轴;更换轴承/轴瓦;紧固地脚;重新对中。 轴承温度过高原因:冷却水系统故障(堵塞、断水);润滑油量不足或油质恶化;轴承安装不当或损坏;振动过大。 修理:检查并疏通冷却水管路;补充或更换润滑油;重新安装或更换轴承;消除振动源。 风量风压不足原因:转速不足;叶轮磨损严重间隙过大;进口滤网堵塞;介质密度与设计不符。 修理:检查电机和传动系统;修复或更换叶轮,调整间隙;清洗滤网;核实工况。 气体泄漏原因:轴端气封(迷宫密封、碳环密封)磨损或损坏。 修理:更换密封件。对于碳环密封,需检查弹簧力和环的磨损情况。

修理中的关键技术要点:

拆卸与检查:有序拆卸,对所有零件进行编号和记录。重点检查叶轮、主轴、轴承、密封的磨损和变形情况。 动平衡校正:这是修理后保证运行平稳的核心步骤。必须在符合精度标准的动平衡机上进行。不平衡量的计算遵循“质量乘以半径”的公式,通过在叶轮特定位置增重或去重来实现平衡。 间隙调整:特别是叶轮与进风口之间的径向和轴向间隙,必须严格按照图纸要求调整。间隙过小易摩擦,过大则内泄漏严重,效率下降。 对中找正:风机与电机联轴器的对中是安装和修理后的关键工序。通常采用百分表进行三表法(径向、端面、轴向)测量,确保其径向位移和端面跳动在允许范围内。

总结

高温风机,无论是通用的9-26№7.1D还是专用的AII(M) №16.5D煤气风机,都是工业流程中的关键设备。其选型、使用和维护是一个系统工程,需要深入理解其工作原理、结构特点以及所输送介质的特性。对于腐蚀性、有毒气体的输送,材料选择和密封技术是生命线。而规范的维护和精准的修理,则是保障其长周期、安全稳定运行的基石。作为风机技术人员,掌握这些基础知识,是确保生产顺行和设备安全的前提。

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