污水处理风机基础知识与应用详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：污水处理风机，C110-1.86/1.01型号解析，风机配件，风机修理，工业气体输送，多级离心鼓风机，风机维护，风机选型

一、污水处理风机概述与基本原理

1.1 污水处理工艺中的风机作用

在现代化污水处理系统中，风机是不可或缺的关键设备，主要承担为生化处理单元提供充足氧气的重任。通过曝气过程，风机将空气或特定气体注入污水中，促进好氧微生物的新陈代谢，从而有效分解有机物，达到净化水质的目的。风机的性能直接影响到污水处理效率、能耗指标以及运行稳定性，因此对风机技术的深入理解对污水处理从业人员至关重要。

1.2 风机在污水处理中的工作特点

污水处理风机需要满足持续运行、压力稳定、流量可调、耐腐蚀等特殊要求。由于污水池深度不同，风机需要提供相应的出口压力以克服静水压和管道阻力。此外，污水处理环境通常湿度高、含有腐蚀性成分，这对风机的材质选择和密封设计提出了更高标准。风机在污水处理中的能耗通常占整个处理厂总能耗的50%-70%，因此选择高效、可靠的风机对降低运营成本具有重要意义。

二、C110-1.86/1.01型污水处理风机深度解析

2.1 型号命名规则与含义

在风机领域，型号编码包含了设备的关键参数信息。以“C110-1.86/1.01”为例，这套编码系统提供了以下技术信息：

“C”代表该风机属于C型系列多级离心鼓风机，这类风机采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压实现较高的出口压力。与单级风机相比，多级设计在相同转速下可获得更高的压比，特别适用于需要中等压力、大流量的污水处理场景。

“110”表示风机在设计工况下的流量为每分钟110立方米。这一流量参数是风机选型的核心依据，需要根据污水处理量、水质特征、曝气系统效率等因素综合计算确定。实际使用中，流量会随进出口压力、转速等工况变化而有所波动。

“-1.86”表示风机出口绝对压力为1.86个大气压（约0.86kgf/cm²表压）。这一压力值是根据污水池深度、曝气器阻力损失、管道压降等系统参数确定的。在污水处理中，足够的出口压力是保证曝气效果的前提，通常需要克服3-8米水深产生的静压（约0.3-0.8kgf/cm²）以及管路损失。

“/1.01”表示风机进口绝对压力为1.01个大气压（标准大气压）。这表明风机从标准大气压下吸入气体。如果风机从特定压力环境中吸气，或者进口有滤网等阻力部件，这一数值会相应变化。有些型号省略此部分，则默认进口压力为标准大气压。

2.2 C110-1.86/1.01风机技术特点

C型系列多级离心鼓风机采用水平剖分式机壳设计，方便维护和检修。内部包含多级叶轮（通常为2-6级），每级叶轮之间设有导流器，将气流的动能转化为压力能。这种结构使得风机在较宽的流量范围内保持较高效率，特别适合污水处理中负荷变化较大的工况。

该型号风机通常采用电机通过增速齿轮箱驱动的方式，使叶轮达到最佳工作转速。润滑系统一般采用强制循环油润滑，确保轴承和齿轮的充分冷却和润滑。密封系统根据输送介质的不同，可采用迷宫密封、碳环密封或机械密封等形式，防止气体泄漏和润滑油污染。

2.3 污水处理风机选型要点

选择污水处理风机时，必须综合考虑以下因素：一是处理水量和水质特性，决定所需供氧量；二是曝气池深度和曝气系统形式，决定所需工作压力；三是当地气候条件，影响空气密度和风机实际性能；四是运行调节要求，决定是否需要变频或导叶调节；五是安装环境，决定风机尺寸和噪声控制要求。

C110-1.86/1.01这类风机通常适用于中型污水处理厂，处理能力在1-3万吨/日规模。在选型计算中，需根据实际需氧量（kgO₂/h）换算为空气流量，考虑氧利用率、水深阻力、季节变化等因素，留出适当余量但避免过度设计造成能耗浪费。

三、风机核心配件详解

3.1 风机主轴系统

主轴是风机的核心传动部件，承担传递扭矩、支撑旋转部件的重任。C系列风机主轴通常采用高强度合金钢锻造而成，经过调质处理、精密加工和动平衡校正，确保在高转速下的稳定运行。主轴的设计需要考虑临界转速避开工作转速范围，防止共振现象。主轴上安装叶轮、平衡盘等部件的位置采用过盈配合或键连接，确保传递扭矩的可靠性。

3.2 风机轴承与轴瓦

C系列多级离心鼓风机常采用滑动轴承（轴瓦）支撑转子。与滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力强、阻尼性能好、寿命长等优点，特别适合高速重载场合。轴瓦通常由巴氏合金浇铸在钢背上制成，这种材料具有良好的嵌入性和顺应性，能够容忍微量杂质和不对中。

轴瓦与轴颈之间的间隙需要精确控制，一般为主轴直径的千分之一点五到千分之二。间隙过大会导致振动和油膜不稳定，间隙过小则可能引起摩擦发热甚至烧瓦。润滑油通过轴承座上的油槽进入轴瓦，形成动压油膜将转子浮起，实现近乎零磨损的运行。

3.3 风机转子总成

转子总成是风机的“心脏”，包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等旋转部件。C系列风机的叶轮通常采用后弯式叶片设计，这种叶型效率高、性能曲线平坦，适合流量变化的工况。叶轮材料根据输送介质选择，一般为铝合金或不锈钢，特殊场合可能采用钛合金或喷涂防腐涂层。

平衡盘是多级风机特有的部件，安装在末级叶轮后，用于平衡转子轴向力。通过平衡盘两侧的压力差，产生与叶轮轴向力方向相反的力，将剩余轴向力控制在推力轴承承载范围内。正确调整平衡盘的间隙对延长轴承寿命、减少振动至关重要。

3.4 气封与密封系统

气封是防止级间泄漏和进出口泄漏的关键部件。C系列风机常采用迷宫密封，利用一系列节流间隙和膨胀空腔形成流动阻力，减少气体泄漏。迷宫密封片与转子之间的径向间隙通常为0.2-0.5mm，需要精确控制以确保密封效果又不发生摩擦。

对于输送有毒、易燃或贵重气体的场合，需要采用更高级的密封形式。碳环密封由多个碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，实现接触式密封。这种密封泄漏量极小，但会产生摩擦热和磨损，需要良好的冷却和润滑。

3.5 油封与润滑系统

油封主要用于防止润滑油从轴承箱泄漏，同时阻止外部杂质进入。常见的油封形式包括唇形密封、机械密封和迷宫密封。C系列风机通常采用组合式密封，在轴承内侧使用迷宫环减少油泄漏，外侧采用唇形密封作为最后屏障。

润滑系统是风机可靠运行的保障，包括油箱、油泵、过滤器、冷却器和监控仪表。强制循环润滑系统确保轴承和齿轮在最佳温度下工作，油过滤器定期去除磨损颗粒，油冷却器控制油温在40-60℃之间。油质监测和定期换油是预防轴承故障的重要措施。

3.6 轴承箱与支撑结构

轴承箱是安装轴承、密封和部分监测仪表的壳体部件，需要具备足够的刚度和精度。C系列风机的轴承箱通常与机壳分离，通过定位销和螺栓连接，这种设计便于拆卸和维护。轴承箱内部有精确加工的轴承座，确保轴承正确对中。

轴承箱还设有观察窗、温度测点、振动传感器安装接口等，方便运行监测。一些高级型号还配备在线油质监测装置，实时监测润滑油中磨损金属颗粒含量，预测性维护提供数据支持。

四、风机故障诊断与维修技术

4.1 常见故障分析与处理

风机在运行中可能出现的故障主要包括振动异常、温度升高、性能下降和异常声音。振动超标是最常见的问题，可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动等。处理时需要先测量振动频谱，确定特征频率后针对性处理。

轴承温度升高通常由润滑不良、负荷过大或冷却不足引起。需要检查油质、油位、油压和冷却水系统，必要时清洗油路和更换润滑油。如果温度持续升高并伴随振动加大，可能是轴承已损坏，需停机更换。

性能下降表现为风量或风压不足，可能原因包括进口过滤器堵塞、密封间隙过大、叶轮磨损或结垢、转速下降等。需要系统检查各部件状态，清洗或更换损坏部件，恢复设计间隙。

4.2 大修流程与质量标准

风机大修通常包括拆卸、检查、修复、组装和试车五个阶段。拆卸前需做好标记记录，使用专用工具避免损坏部件。检查阶段要测量所有配合间隙，评估部件磨损情况，确定更换清单。

修复工作包括主轴校正、叶轮动平衡、轴承座修复、密封更换等。关键部件的修复需要达到原厂标准，如叶轮动平衡精度应达到G2.5级，主轴直线度误差不超过0.02mm。

组装阶段要严格按照装配顺序和技术要求，确保各部件清洁、对中正确、间隙合适。试车时先进行机械运转试验，检查振动和温度；再进行性能试验，验证风量和风压是否达标。

4.3 预防性维护策略

科学的预防性维护能显著延长风机寿命，减少非计划停机。日常维护包括检查油位油质、清洁过滤器、监测振动和温度等。月度维护应检查密封状况、紧固螺栓、校准仪表。年度维护需全面检查内部部件，测量关键间隙，评估性能衰减。

基于状态的维护(CBM)是现代风机维护的发展方向，通过在线监测系统实时采集振动、温度、压力、流量等参数，利用大数据分析预测故障趋势，在最合适的时间进行维护，既避免过度维修又防止故障发生。

五、工业气体输送专用风机技术

5.1 不同系列风机特点与应用

除了C系列多级离心鼓风机，污水处理和其他工业领域还广泛应用其他系列风机，各有特点：

“D”型系列高速高压多级离心鼓风机采用整体铸造机壳和更高的转速设计，出口压力可达2-10bar，适用于需要更高压力的气体输送和工艺循环。其紧凑的结构适合空间有限的场合，但维护相对复杂。

“AI”型系列单级悬臂加压风机结构简单，维护方便，成本较低，适用于中小流量、中低压力的场合。悬臂设计使得只有一侧有轴承支撑，对转子动力学设计有更高要求。

“S”型系列单级高速双支撑加压风机采用两端支撑结构，运行更加平稳，适合高转速大流量应用。齿轮箱与叶轮直连，效率较高，常用于大型空分装置和工艺气体压缩。

“AII”型系列单级双支撑加压风机在AI型基础上增加了另一端支撑，提高了转子刚度，适用于较宽的流量范围和更高的压力需求，是工业气体输送的通用选择。

5.2 不同工业气体的输送要求

工业气体输送对风机有特殊要求，需要根据气体性质选择合适的风机类型和材料：

空气是最常见的输送介质，普通碳钢材料即可满足要求，重点考虑效率和可靠性。但对于压缩空气系统，需要控制出口温度，防止油污染。

工业烟气通常含有腐蚀性成分和颗粒物，需要采用耐腐蚀材料如不锈钢或喷涂防腐层，入口加装高效过滤器，密封系统要特别加强防止泄漏。

二氧化碳(CO₂)在高压低温下可能液化，需要控制出口温度，采用耐低温材料。CO₂密度大于空气，相同工况下风机功率需求更高。

氮气(N₂)和氧气(O₂)都是惰性气体，但氧气具有强氧化性，需要严格禁油处理，所有与氧气接触的部件需脱脂清洗，采用不锈钢或铜合金材料，防止火花产生。

氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体价值高、易泄漏，需要极低泄漏率的密封系统，如干气密封或双端面机械密封，壳体设计要考虑保温和防泄漏。

氢气(H₂)密度小、易泄漏、易燃易爆，需要防爆设计和特殊密封，通常采用迷宫密封加氮气缓冲的系统，电机和电气部件需符合防爆标准。

混合无毒工业气体需要根据具体成分确定材料兼容性和安全要求，可能需要在风机前设置气体分析仪，实时监测成分变化。

5.3 特殊气体输送的安全考虑

输送工业气体时，安全是首要考虑因素。除了选择合适的风机类型和材料，还需要注意以下方面：一是防泄漏设计，包括双重密封、泄漏监测和应急处理系统；二是防爆措施，对于易燃易爆气体，所有电气设备需符合相应防爆等级，可能产生火花的部件要特殊处理；三是紧急停机系统，在检测到异常压力、温度或泄漏时自动停机；四是 purge系统，在开机前用惰性气体置换风机内的空气，停机前用惰性气体置换工艺气体，防止形成爆炸性混合物。

六、风机技术发展趋势与创新

6.1 高效节能技术

随着能源成本上升和环保要求提高，风机的高效节能成为研发重点。三元流叶轮设计、全三维叶片造型、进气导叶调节、变频调速等技术的应用，使现代风机的效率比传统设计提高5-15%。磁悬浮轴承技术的商业化应用，消除了机械摩擦损失，使风机效率进一步提高，同时实现完全无油运行。

6.2 智能控制与物联网集成

现代风机越来越多地集成智能控制系统，通过PLC或DCS实现自动调节、故障诊断和预防性维护。物联网技术使风机能够远程监控和优化，云平台收集大量运行数据，通过机器学习算法优化运行参数，预测维护需求，降低生命周期成本。

6.3 新材料与新工艺

新材料如碳纤维复合材料、陶瓷涂层、高性能聚合物等在风机中的应用，减轻了部件重量，提高了耐腐蚀和耐磨性能。增材制造(3D打印)技术使复杂叶轮和流道的一体化制造成为可能，优化了气流路径，提高了效率。

七、结语

污水处理风机作为水处理系统的核心设备，其选型、运行和维护直接影响处理效果和运营成本。C110-1.86/1.01型风机作为C系列多级离心鼓风机的代表，具有结构合理、运行可靠、维护方便的特点，适合中型污水处理厂的应用。深入理解风机配件功能、掌握维修技术、了解工业气体输送的特殊要求，对保障风机长期稳定运行至关重要。

随着技术进步，风机正朝着高效、智能、耐用的方向发展。作为风机技术人员，我们需要不断学习新知识，掌握新技术，在实践中积累经验，为污水处理和工业气体输送提供更优质、更可靠、更节能的设备解决方案。