混合气体风机AI350-1.35技术解析与应用维护指南

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混合气体风机AI350-1.35技术解析与应用维护指南

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：离心风机、AI350-1.35、混合气体输送、工业气体、风机配件、风机修理、轴瓦、碳环密封

一、离心风机基础与工业气体输送概述

离心风机作为一种依靠输入机械能提高气体压力并排送气体的流体机械，其核心工作原理基于牛顿第二定律和欧拉方程。当风机叶轮被主轴驱动高速旋转时，叶片间的气体在离心力作用下，从叶轮中心被甩向边缘，动能与压力能随之增加。随后，这部分高能气体在蜗壳的扩压作用下，将部分动能进一步转化为静压能，最终从出口排出。与此同时，叶轮中心区域因气体被甩出而形成低压区，促使外部气体持续吸入，从而形成连续的气体输送。

描述这一过程能量转换的核心是欧拉方程，它阐明了风机理论压头与叶轮进出口速度三角形的关系。在实际工程中，由于气体粘性、涡流损失等因素，风机的实际性能会偏离理论值，这需要通过效率（全压效率、机械效率）和性能曲线（压力-流量曲线、功率-流量曲线、效率-流量曲线）来综合评估。

在工业领域，风机输送的介质远不止洁净空气。许多工艺流程涉及具有腐蚀性、毒性、易燃易爆性或特殊物理性质的混合工业气体。这对风机的设计、材料选择、结构密封及运行维护提出了严峻挑战。常见的特种工业气体输送包括：

二氧化硫(SO₂)气体：常见于冶炼、化工行业，具有强腐蚀性，遇水生成亚硫酸，对碳钢部件腐蚀极强。 氮氧化物(NOₓ)气体：主要来自硝酸生产、燃烧过程，同样具有腐蚀性，且可能形成爆炸性混合物。 氯化氢(HCl)气体：极强的腐蚀性，干燥状态下对许多金属腐蚀性尚可，但一旦遇潮，形成的盐酸对绝大多数金属构成严重威胁。 氟化氢(HF)气体：剧毒且腐蚀性极强，能腐蚀玻璃和大多数金属，对硅酸盐材料也有破坏作用。 溴化氢(HBr)气体：腐蚀性与HCl类似，对金属和有机物均有腐蚀作用。

输送这些气体时，风机必须采用特殊的耐腐蚀材料（如不锈钢316L、蒙乃尔合金、哈氏合金，或在接触表面施加特殊涂层如聚四氟乙烯PTFE）、高效的密封结构以防止有毒气体泄漏，以及特殊的结构设计以便于清洗和维护。

二、主流风机系列简介与AI系列定位

为适应不同工况，离心风机发展出多种结构形式，主要包括：

“C”型系列多级风机：通过多个叶轮串联工作，每一级叶轮都对气体增压，最终达到较高的出口压力。适用于中高流量、中高压力的工况。例如型号“C250-1.315/0.935”表示：C系列多级风机，设计流量为250立方米/分钟，出口绝对压力为-1.315个大气压（即真空状态），进口绝对压力为0.935个大气压。 “D”型系列高速高压风机：通常采用高转速设计，单级或两级叶轮即可产生很高压力，适用于小流量、高压力的苛刻工况。 “S”型系列单级高速双支撑风机：叶轮悬于两支撑轴承之间，转子动力学性能好，适用于高转速、高压力的场合，运行稳定。 “AII”型系列单级双支撑风机：与S型类似，同为双支撑结构，但可能在具体结构、转速或应用侧重上有所不同，同样强调高刚性和稳定性。 “AI”型系列单级悬臂风机：本文重点解析的类型。其叶轮安装在主轴的一端，呈悬臂状，只有一侧有轴承支撑。这种结构紧凑、重量轻、维护方便（无需解体机壳即可拆卸转子），广泛应用于中低压、大流量的工况，特别是在输送各类气体（包括腐蚀性气体）的场合。

AI系列的悬臂式设计使其在应对腐蚀性气体时具有独特优势：由于只需从一端进行支撑和密封，密封点相对减少，降低了泄漏风险；同时，叶轮侧的检修更为便捷，便于快速更换受腐蚀的部件。

三、混合气体风机AI350-1.35深度解析

1. 型号释义与性能参数
型号“AI350-1.35”清晰地定义了该风机的基本特性：

“AI”：代表该风机属于单级悬臂式离心风机系列。 “350”：通常表示风机的设计流量，单位是立方米/分钟。即该风机在标准进气状态下的额定流量约为350 m³/min。实际流量会随管网阻力的变化而沿性能曲线移动。 “-1.35”：表示风机的出口压力（表压）为1.35个大气压（约等于135 kPa）。这里未标注进口压力，遵循“没有'/'就表示进风口压力是1个大气压”的规则，即进口为标准大气压。因此，该风机产生的压升约为0.35个大气压（35 kPa）。

基于此型号，可以推断AI350-1.35是一款适用于中等流量、中低压力工况的单级悬臂离心风机。

2. 输送气体特性说明
AI350-1.35设计用于输送混合工业气体。其具体材质和结构细节需根据气体成分精确确定。例如：

若输送含SO₂、NOₓ、HCl、HBr、HF等酸性气体，与气体接触的过流部件（如叶轮、蜗壳、进风口）必须选用耐酸不锈钢（如304、316L），或更高级别的镍基合金。密封系统需特别加强，防止有毒气体外泄。风机设计时，还需考虑气体的密度、温度、湿度以及是否含有粉尘或液滴。这些因素会影响风机的气动性能（压力、轴功率遵循风机定律：压力与气体密度成正比，轴功率与气体密度成正比）、材料选择（温度影响材料强度，湿度加剧腐蚀）及结构形式（含尘气体需考虑叶轮抗磨损设计）。

3. 核心配件详解
AI350-1.35风机的可靠运行依赖于一系列精密配件的协同工作：

风机主轴：作为传递扭矩和支撑旋转部件的核心零件，必须具有高强度、高刚性和良好的韧性。通常采用优质合金钢（如42CrMo）经锻造、热处理（调质）及精密加工而成，确保其能承受叶轮的悬臂载荷、扭矩以及旋转产生的交变应力。 风机转子总成：这是一个核心组件，包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等。动平衡精度是衡量转子总成质量的关键指标。不平衡将导致振动和噪音加剧，甚至引发轴承损坏和结构共振。转子在组装后必须进行高精度动平衡校正，确保残余不平衡量在标准允许范围内。 风机轴承与轴瓦：对于AI350这类中型风机，滑动轴承（即轴瓦）是常见选择。轴瓦通常由钢背衬以巴氏合金等减摩材料构成，依靠油膜支撑主轴旋转。它具有承载能力强、阻尼性能好、耐冲击等优点。轴承箱内设有供油系统，确保形成稳定的润滑油膜。维护中需密切关注轴瓦间隙和巴氏合金表面状况。 气封与油封：气封：主要用于阻止蜗壳内高压气体向大气环境泄漏，或级间窜气。在AI350-1.35上，可能会采用迷宫密封或更先进的碳环密封。迷宫密封依靠多级节流间隙来降压密封；而碳环密封则利用具有自润滑特性的碳环与轴（或轴套）形成微小间隙，实现非接触式密封，密封效果更好，尤其适用于防止贵重或有毒气体外泄。油封：主要用于防止轴承箱的润滑油向外泄漏，并阻挡外部杂质进入轴承箱。常用的是骨架油封或迷宫式油封。 碳环密封：作为一种高效的气体密封形式，在工业气体风机中应用日益广泛。它由数个预紧的碳环组成，在弹簧力和气体压力作用下，碳环内孔与轴套保持极小的间隙（非接触式）或轻微接触（微接触式）。其优点是泄漏量小、耐磨、适应一定范围的轴跳动，且材料可选择耐腐蚀型号，非常适合输送腐蚀性气体的AI系列风机。 轴承箱：是容纳轴承（轴瓦）、润滑油及部分密封件的壳体。它需要保证轴承的对中精度，提供有效的散热，并维持油位的稳定。轴承箱上通常设有观察窗、温度计接口和加油/放油口。

四、风机常见故障与修理要点

风机在长期运行中，尤其是在恶劣的工业气体环境下，难免出现故障。针对AI350-1.35这类风机，常见的修理工作包括：

1. 振动超标

原因：最常见的原因是转子不平衡（叶轮腐蚀、磨损、结垢）、对中不良、轴承（轴瓦）磨损间隙过大、地脚螺栓松动、基础刚性不足或接近临界转速。修理：首先检查并重新校正转子动平衡。检查并调整电机与风机的主轴对中。检查轴瓦间隙，若超过允许值（通常为轴颈直径的千分之1.2到1.5），需刮瓦或更换。紧固所有连接螺栓。

2. 轴承温度过高

原因：润滑油油质不佳（乳化、杂质、粘度不对）、油量不足、冷却系统故障、轴瓦间隙过小或过大、润滑油路堵塞、安装不当导致受力不均。修理：取样分析润滑油，必要时更换。检查油位和油冷却器。测量并调整轴瓦间隙至标准范围。清洗油路，确保畅通。

3. 风量或风压不足

原因：转速未达额定值、进口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、叶轮腐蚀磨损导致型线改变、管网阻力实际大于设计值、气体密度与设计值偏差大。修理：检查电机和传动系统。清洗或更换过滤器。检查并调整迷宫密封或碳环密封的间隙。检查叶轮，若腐蚀或磨损超标，需进行修复或更换。

4. 气体泄漏

原因：气封（特别是碳环密封或迷宫密封）磨损、老化、安装不当或O形圈等辅助密封件失效。修理：停机更换损坏的密封件。对于碳环密封，检查碳环和轴套的磨损情况，必要时一并更换。确保安装方向和预紧力正确。

修理通用流程：

准备工作：切断电源，挂警示牌；隔离工艺气体，进行彻底的吹扫和置换，确保维修安全。 解体检查：按顺序拆卸联轴器护罩、联轴器、轴承箱上盖、转子总成等。 检测与评估：对所有关键部件进行尺寸精度、形位公差、表面损伤的检测。重点检查叶轮的腐蚀磨损深度、轴瓦间隙、主轴直线度、密封间隙。 修理与更换：根据评估结果，进行动平衡校正、轴瓦刮研、叶轮修复（堆焊、喷涂）、部件更换等工作。 回装与对中：按相反顺序回装，确保各部件清洁。使用百分表等工具精确进行主轴对中，这是保证平稳运行的关键。 试运行：先点动确认无摩擦，再空载运行，监测振动、温度、噪音。正常后逐步加载至满负荷，并持续监测各项参数。

五、工业气体风机选型与运行建议

选择一台适用于特定工业气体的风机，需综合考虑：

气体成分与性质：明确所有组分的浓度、温度、湿度、露点、是否存在冷凝可能、粉尘含量等。 材料相容性：根据气体腐蚀性选择过流部件材质。对于强腐蚀介质，合金选择需万分谨慎。 密封形式：优先选择泄漏率低的密封，如碳环密封，确保人员和环境安全。 性能匹配：风机的工作点（压力-流量）应落在其性能曲线的高效区内，避免喘振和阻塞工况。 维护便利性：AI系列的悬臂设计便于维护，但在选型时也应考虑备用配件的可获得性及更换的难易程度。

在运行中，应建立严格的巡检制度，监控振动、温度、噪音、泄漏等指标，定期进行油品分析，并按照预定周期进行预防性维护，这样才能最大限度地延长如AI350-1.35这类在严苛环境中工作的风机的使用寿命，保障生产系统的稳定与安全。

综上所述，混合气体风机AI350-1.35作为AI系列的代表，凭借其悬臂式结构和可定制的材质与密封，在复杂的工业气体输送领域扮演着重要角色。深入理解其工作原理、部件构成和维护要点，对于风机技术人员至关重要。

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