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煤气风机AII(M)1200-1.01043/0.8084技术详解与工业气体输送应用

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:煤气加压机、AII(M)系列、风机配件、风机修理、工业有毒气体、轴瓦、碳环密封

一、 煤气加压风机基础与型号体系概论

在冶金、化工、环保及燃气输配等工业领域,煤气及各类工业气体的安全、高效输送是生产流程中的关键环节。煤气加压风机作为核心动力设备,其性能与可靠性直接关系到整个系统的稳定运行。风机技术,特别是针对易燃、易爆、有毒及腐蚀性气体的输送,是一门涉及流体力学、材料科学与机械工程的综合学科。

工业用气体输送风机根据其结构、压力等级和适用介质,形成了多个系列。其中,“C(M)”型系列为多级煤气加压风机,通过多个叶轮串联工作,适用于中高压、大流量的工况,结构紧凑但维修相对复杂;“D(M)”型系列为高速高压煤气加压风机,通常采用增速齿轮箱,转速极高,能提供非常高的单级压升,适用于高压小流量的苛刻条件;“AI(M)”型系列为单级悬臂煤气加压风机,叶轮悬臂安装在主轴一端,结构简单,维护方便,常用于中低压场合;“S(M)”型系列为单级高速双支撑风机,同样追求高转速和高压力,但转子两端支撑,运行稳定性优于悬臂结构;而本文重点阐述的“AII(M)”型系列,则为单级双支撑煤气加压风机,它兼顾了结构刚性、运行稳定性和维护便利性,是输送各类工业气体的主力机型之一。

这些风机不仅用于输送常规的焦炉煤气、高炉煤气等,经过特殊设计和材料选择,更能胜任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)以及其他特殊有毒气体的严峻任务。

二、 核心机型解析:AII(M)1200-1.01043/0.8084煤气风机

AII(M)1200-1.01043/0.8084这一型号完整地定义了该风机的系列、结构、性能和工况参数。

“AII(M)”:这是风机的系列代号。“AII”代表该风机为单级、双支撑结构。与悬臂式(AI)相比,双支撑意味着风机叶轮安装在主轴的两个支撑轴承之间,这种结构极大地提高了转子的刚性,减小了运行中的挠度,使得风机运行更加平稳,振动更低,尤其适用于中等负荷、要求高稳定性的场合。“(M)”是煤气风机中用于输送“混合煤气”的标识,表明该风机在设计上考虑了煤气介质的特点,如可能的杂质、腐蚀性组分等。 “1200”:此数值代表风机的流量,单位是立方米每分钟。即该风机在设计工况下的额定流量为每分钟1200立方米。这是一个重要的选型参数,直接关系到用户工艺系统的气体需求量。 “-1.01043”:此数值代表风机的出口压力,单位是绝对大气压。数值1.01043表示出口绝对压力约为1.01043个标准大气压。在风机领域,通常用表压(即相对于大气压的压力)来表示,此绝对压力换算成表压约为0.01043个大气压,或者说约1.06千帕。这表明该风机主要用于克服系统阻力,提供较小的压力提升,属于低压头、大风量的应用场景。 “/0.8084”:此数值代表风机的进口压力,单位同样是绝对大气压。0.8084个绝对大气压,换算成表压约为-0.1916个大气压,即约为-19.4千帕的负压。这表明该风机是在进口具有一定真空度(抽吸状态)的条件下工作的。型号中带有“/”并明确标注进口压力,说明该风机是针对特定负压工况设计和选型的,这与进口为常压(1个大气压)的情况有显著区别,对风机的气动设计、轴封性能和结构强度都提出了特定要求。

综合来看,AII(M)1200-1.01043/0.8084是一款单级双支撑结构的混合煤气加压风机,它能够在进口压力为0.8084个绝对大气压(约-19.4kPa真空)的工况下,将煤气抽入并加压至1.01043个绝对大气压(约1.06kPa正压)后排出,整个过程实现每分钟1200立方米的气体输送量。这种参数组合常见于煤气净化系统后段的输送环节或需要从负压环境中抽取煤气的工艺中。

三、 煤气风机核心配件详解

一台高性能、长寿命的煤气风机,离不开其内部每一个精密配件的协同工作。对于AII(M)这类工业级风机,其主要配件包括:

风机主轴:作为风机的“脊梁”,主轴承担着传递扭矩、支撑叶轮旋转的核心任务。它通常采用高强度合金钢(如40Cr、42CrMo)经锻造、粗加工、调质热处理、精加工、磨削等多道工序制成,具有极高的强度、韧性和耐磨性。其形位公差(如直线度、同心度)和表面光洁度要求极为严格,以确保动态平衡精度和与轴承的良好配合。 风机轴承与轴瓦:在AII(M)这类中低速、重载风机中,滑动轴承(即轴瓦)的应用远比滚动轴承普遍。轴瓦通常由钢背衬垫耐磨合金(如巴氏合金)构成,通过与主轴轴颈之间形成一层稳定的润滑油膜,实现液体摩擦。这种结构承载能力大、耐冲击、运行平稳噪音小。轴瓦的间隙调整、合金层质量及润滑油的清洁度是保证其寿命的关键。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,通常由主轴、叶轮、平衡盘(如有)、联轴器等部件组成一个高速旋转的组件。叶轮作为核心气动部件,其型式(如后向、前向、径向)、材质(根据气体腐蚀性可选普通碳钢、不锈钢、耐蚀合金如蒙乃尔、哈氏合金,或进行特种涂层处理)和制造工艺(铆接、焊接、整体铸造/铣制)直接决定了风机的效率和性能。转子总成在装配后必须进行严格的动平衡校正,以将残余不平衡量控制在标准(如G6.3级或更高)以内,这是避免振动超标、保证安全运行的基石。 密封系统气封:通常指级间密封或轴端的气体密封,用于防止高压侧气体向低压侧大量泄漏,从而维持风机的压升效率。在输送有毒气体时,气封的可靠性至关重要。 油封:主要用于轴承箱等润滑部位的密封,防止润滑油泄漏,并阻挡外部杂质进入。 碳环密封:这是一种非接触式机械密封,在输送有毒、易燃易爆气体时尤为重要。它由多个高纯度石墨环组成,依靠弹簧力抱紧在轴套上。石墨具有自润滑、耐高温、化学稳定性好的特点。当主轴旋转时,碳环与轴套间形成极细微的间隙,既能有效限制气体外泄,又避免了固体摩擦。对于AII(M)1200-1.01043/0.8084这类可能输送危险介质的风机,碳环密封是保证安全和环保的首选轴封形式。 轴承箱:是容纳轴承(轴瓦)、润滑油并为其提供稳定支撑的壳体部件。它需要有足够的刚性和散热能力,内部设计有合理的油路,确保润滑油能顺畅地循环、冷却和过滤。轴承箱上通常配备温度、油位等监测仪表。

四、 煤气风机常见故障与修理流程

风机在长期运行后,不可避免地会出现性能下降或部件损坏,科学规范的修理是恢复其性能、延长寿命的关键。

常见故障分析振动超标:这是最常见的故障。原因可能包括:转子动平衡失效(叶轮结垢、磨损不均、部件松动);轴承(轴瓦)磨损、间隙过大或巴氏合金脱落;对中不良;基础松动;主轴弯曲等。 性能下降:流量或压力不足。原因可能为:密封(尤其是气封和碳环)磨损,内部泄漏增大;叶轮腐蚀、磨损严重,型线改变;进口过滤器堵塞;转速波动等。 轴承温度过高:原因可能是润滑油油质劣化、油路堵塞、供油不足;轴瓦刮研不良、间隙过小;冷却系统故障;超负荷运行等。 异常声响:可能是轴承损坏、转子与静止件发生摩擦(如碳环碎裂)、地脚螺栓松动等。 标准化修理流程停机隔离与拆卸:确保风机与系统完全隔离,断电、挂牌。按顺序拆卸联轴器护罩、管路、仪表线、联轴器,然后吊开上机壳,小心吊出转子总成。 全面检查与测量:这是修理的核心环节。 转子总成:送至动平衡机进行检测,根据不平衡量进行校正。详细检查叶轮焊缝、铆钉,测量口环、叶片等部位的磨损腐蚀情况,超标则需修复或更换。 主轴:用百分表全面检测其直线度、轴颈的圆度和圆柱度。任何超出允许公差的弯曲或磨损都必须校正或修复。 轴瓦:检查巴氏合金层有无裂纹、剥落、磨损。测量轴瓦间隙(通常用压铅法)和瓦背过盈量,不符合技术要求则需重新刮研或更换。 密封系统:检查碳环密封的磨损量、弹力是否衰减,环体有无裂纹。所有O型圈、油封等弹性密封件建议一次性更换。 机壳与静止件:检查机壳有无裂纹、腐蚀,流道内壁是否光滑。 修复与更换:根据检查结果,对可修复的部件(如主轴喷涂修复、叶轮堆焊修复、轴瓦刮研)进行专业处理,对不可修复或经济上不值得修复的部件(如严重腐蚀的叶轮、碎裂的碳环)进行更换。所有更换件必须符合原设计图纸和材质要求。 清洁与回装:所有零部件在回装前必须彻底清洗干净。回装顺序与拆卸相反,确保各部件安装到位。特别注意轴承箱的清洁和润滑油的加注。 对中与调试:风机与电机重新进行精确对中,通常要求径向和端面偏差不超过0.05mm。点动试车无误后,进行空载试运行,监测振动、温度、噪声等参数。空载运行正常后,逐步加载至额定工况,进行性能测试,确保各项指标达标。

五、 工业有毒气体输送风机的特殊考量

当风机用于输送SO₂、NOₓ、HCl、HF、HBr等酸性或有毒工业气体时,其设计和维护的复杂性急剧增加。

材料选择:介质腐蚀性是选材的首要依据。对于SO₂、湿氯气等,常选用316L不锈钢、904L超级奥氏体不锈钢;对于盐酸(HCl)环境,哈氏合金C-276或B-2是常见选择;对于氢氟酸(HF),蒙乃尔合金因其优异的耐氟离子腐蚀能力而被广泛应用。在某些工况下,采用碳钢基体+内衬橡胶、塑料(如PP、PVDF)或喷涂耐蚀涂层(如聚脲、陶瓷)也是经济有效的方案。 密封可靠性:对于剧毒气体,任何微小的泄漏都是不可接受的。除了前述的碳环密封,有时会采用串联式干气密封、或引入氮气等惰性气体作为阻塞气/吹扫气的双重密封系统,确保有毒气体零泄漏至大气中。 安全设计:风机壳体可能设计有更高的压力等级;所有静密封点(如法兰)采用特制垫片;轴承箱等部位可能设置正压通风,防止有毒气体窜入;对于易燃易爆气体,还需考虑防爆设计和静电导出措施。 维护与防护:检修此类风机前,必须进行彻底的吹扫和置换,并检测气体浓度,确保在安全范围内。维修人员需佩戴专业的防护装备。所有拆下的零部件需按危险废物管理规定进行处理。

以输送二氧化硫(SO₂)的风机为例,其叶轮和机壳接触介质部分通常采用316L不锈钢或更高等级材料,轴封系统多采用“碳环密封+氮气吹扫”的组合,检修规程中会明确规定吹扫介质、时间和安全确认程序。

六、 总结

煤气加压风机,特别是如AII(M)1200-1.01043/0.8084这样的定制化工业机型,是现代流程工业中不可或缺的关键设备。深入理解其型号含义、掌握核心配件的工作原理与维护要点、建立标准化的故障诊断与修理流程,并针对特殊气体介质的腐蚀性与毒性采取针对性的设计和维护策略,是保障风机长周期、安全、稳定运行的根本。作为一名风机技术从业者,不断深化对这些专业知识的掌握,并付诸于实践,对于提升企业生产效益和保障工业安全具有至关重要的意义。

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