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混合气体风机:9-28№17D型离心风机深度解析与应用

作者:王军(139-7298-9387)

本篇关键词:混合气体风机、9-28№17D、离心风机、工业气体输送、风机配件、风机修理、气封、轴瓦

第一章:离心风机基础与混合气体输送概述

离心风机是一种依靠输入的机械能,提高气体压力并排送气体的流体机械。其工作原理基于牛顿第二定律和角动量守恒。当风机叶轮被主轴带动高速旋转时,叶片间的气体在离心力的作用下,从叶轮中心被甩向边缘,从而获得动能和压力能。随后,这部分高速气体进入蜗壳形机壳,在蜗壳的扩压作用下,将部分动能进一步转化为静压能,最终以较高的压力从出口排出。与此同时,叶轮中心部位因气体被甩出而形成低压区,促使外部气体源源不断地被吸入,形成连续的气体输送。

其核心性能参数遵循风机基本定律,即风机的压力与叶轮转速的平方成正比,流量与叶轮转速成正比,而所需功率与叶轮转速的三次方成正比。这一特性决定了风机性能调整的基本方向。

在工业领域,风机输送的介质远不止洁净空气。混合气体风机专指用于输送两种或两种以上气体混合物,或含有少量杂质、具有特定化学性质的工业气体的风机。这类风机在设计、材料选择和结构上,必须充分考虑气体的物理性质(如密度、粘度)和化学性质(如腐蚀性、毒性、爆炸性)。

第二章:9-28№17D型风机深度解析

2.1 型号释义与性能定位

型号“9-28№17D”是遵循我国风机行业标准的一种命名方式,其含义如下:

“9-28”:代表该风机在最高效率点时的比转速。比转速是一个综合表征风机流量、压力关系的无因次参数。9-28属于前向叶片、高压离心风机系列,其特点是全压高,但流量相对较小。 “№17”:表示该风机的机号,即风机叶轮外径的公制分米数。№17意味着叶轮外径为17分米,即1700毫米。机号直接决定了风机的大小和基本性能范围,机号越大,风机体积和性能潜力通常也越大。 “D”:表示风机的传动方式。根据国家标准,“D”代表悬臂支撑,采用联轴器传动。这种结构紧凑,适用于中等规模的单级风机。

综合来看,9-28№17D是一款大机号、高压力、悬臂支撑的离心风机。它适用于需要克服较高系统阻力、输送气体流量中等的工业场合。

2.2 结构与核心配件详解

该型号风机的结构稳固,针对高压工况设计,其主要核心配件包括:

风机主轴:作为传递扭矩和支撑转子的核心部件,9-28№17D的主轴通常采用高强度合金钢(如40Cr或42CrMo)锻造而成,并经过调质热处理,以确保其具备极高的抗扭、抗弯强度和疲劳寿命。其加工精度要求极高,特别是与轴承和叶轮配合的轴颈部位,需达到镜面光洁度,以保证运行的平稳性。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,由主轴、叶轮、平衡盘(如有)、联轴器等部件组成。叶轮作为核心做功元件,前向叶片设计使其能在较高转速下产生巨大的离心力,从而获得高风压。叶轮需经过严格的动平衡校正,精度等级通常要求达到G2.5级或更高,以消除在高速旋转时产生的振动。 风机轴承与轴瓦:对于9-28№17D这类大型高压风机,其主轴轴承常采用滑动轴承,即轴瓦。轴瓦通常由巴氏合金(一种锡锑铜合金)浇铸在钢背衬上制成。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗疲劳性能,能形成稳定的润滑油膜,承受巨大的径向载荷,且减振和抗冲击能力优于滚动轴承。轴承箱则为轴瓦提供支撑和封闭的润滑环境。 密封系统:这是混合气体风机安全可靠运行的关键。 气封:通常指迷宫密封,安装在机壳与主轴贯穿处。它通过一系列环状齿隙形成曲折的节流路径,极大增加气体泄漏阻力,从而有效防止机内高压气体向外泄漏(对于有毒有害气体至关重要)和外部空气被吸入。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油从主轴间隙泄漏,同时阻止外部灰尘和杂质进入轴承箱污染润滑油。 碳环密封:在输送易燃、易爆、有毒或贵重气体时,会采用更高级的密封形式。碳环密封由多个石墨环组成,在弹簧力作用下紧贴轴套端面,实现近乎零泄漏的轴向接触式密封。其自润滑性和化学稳定性使其能适应苛刻的工况。

第三章:工业气体输送的特殊考量与风机选型

输送工业气体,尤其是腐蚀性、有毒气体,对风机提出了超越常规的严格要求。

材料选择:必须根据气体成分选择耐腐蚀材料。例如: 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)需采用奥氏体不锈钢(如316L)或更高级的耐酸合金(如哈氏合金),密封也需升级。 输送氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)气体:这些是强酸气体,特别是HF能腐蚀玻璃和大多数金属。必须选用蒙乃尔合金、因科镍合金或内衬聚四氟乙烯(PTFE)等特殊材料。 输送氮氧化物(NOₓ)气体:NOₓ气体同样具有腐蚀性,且可能形成爆炸性混合物。风机需采用不锈钢,并考虑防爆设计和密封。 结构设计:确保无死角,便于冲洗和防腐。密封系统必须万无一失,通常采用碳环密封或干气密封等组合密封形式,确保零泄漏。 安全措施:包括防静电设计、接地、防爆电机、泄漏检测报警系统等。

工业气体风机系列参考:
除了9-28这类高压离心风机,针对不同工况,还有多种成熟的系列产品:

“C”型系列多级风机:通过多个叶轮串联,逐级增压,可获得非常高的出口压力。适用于长距离管道输送或需要高压头的工艺。参考型号“C250-1.315/0.935”的解释:C系列多级风机,流量为每分钟250立方米;出口绝对压力为-1.315个大气压(即真空度);进口绝对压力为0.935个大气压。若无“/”及后续数字,则默认进口压力为1个标准大气压。 “D”型系列高速高压风机:通常采用增速齿轮箱,使叶轮转速远超电机转速,从而在单级叶轮上获得极高的压力和流量。结构紧凑,效率高。 “AI”型系列单级悬臂风机:与9-28№17D的“D”传动类似,悬臂结构,适用于中小流量和压力场合,结构简单,维护方便。 “S”型系列单级高速双支撑风机:叶轮置于两个轴承之间,稳定性极佳,适用于高速、大功率场合,能有效减少主轴挠度,延长寿命。 “AII”型系列单级双支撑风机:同样是双支撑结构,但通常转速和压力低于“S”系列,是工业中应用最广泛的通用型风机之一。

第四章:风机常见故障与修理维护

对9-28№17D这类关键设备,定期的维护和及时的修理至关重要。

振动超标:这是最常见故障。原因可能包括:转子动平衡失效(需重新进行现场动平衡校正)、主轴弯曲、轴瓦磨损间隙过大、地脚螺栓松动、基础刚性不足或气动引起的喘振。 轴承温度过高:主要原因有:润滑油油质不合格、油量不足或油路堵塞;轴瓦巴氏合金脱落或出现裂纹、磨损严重,导致油膜无法形成;冷却系统故障。 风量/风压不足:可能因叶轮磨损严重导致间隙过大、转速未达额定值、进口过滤器堵塞、或密封(气封碳环密封)磨损严重导致内泄漏增大。 气体泄漏:这是混合气体风机最危险的故障。核心在于密封系统失效。迷宫密封磨损间隙超标、碳环密封磨损或弹簧失效、油封老化,都可能导致介质外泄或润滑油内漏。

修理流程与要点:

停机与隔离:确保风机与系统完全隔离,电源锁定,气体置换合格(特别是输送有毒气体时)。 拆解与检查:按规程拆解,重点检查转子总成(叶轮裂纹、磨损、腐蚀情况;主轴形位公差)、轴瓦的接触斑点和间隙、所有密封件的磨损状况。 修复与更换叶轮:轻微磨损可堆焊修复后重新车削并做动平衡。严重损坏需更换,新叶轮必须经过超速试验。 主轴:若弯曲或轴颈磨损,可进行矫直、镀铬或喷涂后磨削修复。 轴瓦:若巴氏合金层损伤,需重新浇铸并刮研,确保与轴颈的接触面积和顶隙、侧隙符合标准。 密封迷宫密封碳环密封等通常为易损件,建议按周期更换,而非修复。 组装与调试:严格按照装配工艺和间隙标准进行回装。完成后,进行单机试车,监测振动、温度、噪声等参数,直至各项指标合格。

第五章:总结

9-28№17D型离心风机作为高压风机的典型代表,其强大的性能建立在精密的设计、 robust 的结构和高质量的配件基础之上。深入理解其型号含义、核心部件(如主轴轴瓦转子总成气封碳环密封)的原理与维护要点,是保障其长期稳定运行的根本。特别是在输送具有腐蚀性、毒性的混合工业气体时,必须将气体特性与风机选型、材料、密封和安全设计紧密结合。通过对各类风机系列(如C、D、AI、S、AII型)的了解,工程技术人员能够为特定工艺选择最合适的“心脏”设备,并通过科学的维护与修理,最大化设备寿命与生产安全。

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