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污水处理风机基础知识详解:以C70-1.18型号为中心的技术解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:污水处理风机、C70-1.18、多级离心鼓风机、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、碳环密封、气封

引言

在现代化污水处理工艺中,曝气环节是生化处理的核心,而鼓风机则是为曝气系统提供气源的关键设备。作为一名长期从事风机技术的工程师,我深知选择合适的风机型号、理解其工作原理、掌握配件特性以及维护修理知识,对于保障污水处理厂稳定运行、降低能耗和运维成本至关重要。本文将系统阐述污水处理风机的基础知识,重点围绕C系列多级离心鼓风机中的C70-1.18型号进行深入说明,并对风机关键配件、常见修理要点以及工业气体输送风机的特殊要求进行详细介绍,希望能为广大同行和水处理从业者提供有价值的参考。

第一章 污水处理风机概述与选型基础

污水处理风机主要作用是向曝气池(或生化池)中持续、稳定地通入空气(或氧气),为好氧微生物提供新陈代谢所需的溶解氧,同时起到搅拌混合作用,防止活性污泥沉淀。根据工作原理和结构,常见用于污水处理的鼓风机主要类型包括罗茨鼓风机、多级离心鼓风机和单级高速离心鼓风机等。其中,离心式鼓风机因其效率高、噪音相对较低、风量调节范围宽等优点,在大型污水处理项目中应用日益广泛。

风机的选型依据主要取决于两个核心工艺参数:风量(流量)风压(压力)

风量(Q):根据污水处理的水量、水质(尤其是BOD/COD负荷)、曝气器类型、所需氧转移效率等计算得出。单位通常为立方米每分钟(m³/min)或立方米每小时(m³/h)。 风压(P):主要由曝气系统的静水深度(即污水池水深)、曝气器阻力损失、管道沿程及局部阻力损失共同决定。其关系可以概括为:风机所需出口压力 ≈ 当地大气压 + 曝气池液面至曝气器深度产生的静压 + 曝气器本身阻力 + 管道系统总阻力。静压部分与水深直接相关,近似计算中,每10米水深约需增加0.1 MPa(约1个标准大气压)的压力。

理解这一选型逻辑,是解读风机型号铭牌参数的基础。

第二章 C系列多级离心鼓风机与型号C70-1.18详解

2.1 C系列多级离心鼓风机简介

“C”型系列多级离心鼓风机是一种传统而经典的设计。其核心特点是采用多级叶轮串联在同一主轴上的结构,气体每经过一级叶轮和与之配套的扩压器、回流器,压力就得到一次提升。通过增加级数,可以在单机内实现较高的压比(出口压力与进口压力之比),非常适合污水处理中所需的中等压力、大风量工况。该系列风机通常结构紧凑,运行平稳可靠,维护相对简便。

2.2 型号C70-1.18的完整解读

以本文重点说明的 污水处理风机 C70-1.18”为例,其型号标识遵循了清晰的规则:

“C”:代表该风机属于C系列多级离心鼓风机。 “70”:代表风机在标准进气状态下的额定流量为70立方米每分钟(m³/min)。这是风机最重要的容量参数,直接对应曝气系统的需氧量。 “-1.18”:代表风机设计或额定工况下的出口绝对压力为1.18个标准大气压(ata)。这是一个关键的压力参数。 重点说明:型号中仅用“-1.18”表示,按照惯例(如文中参考提示),这意味着进口压力为标准大气压(1 ata)。因此,该风机所能提供的有效压升(或称表压)约为0.18 ata,换算成常用工程单位约为0.018 MPa或1.8米水柱(忽略空气与水的密度差异,粗略计算1 ata ≈ 10米水柱)。这个压力值必须能够克服上文所述的“水深静压+曝气器阻力+管道阻力”。 如果进口气体压力非标准大气压,或对压力有特殊标注要求,型号中可能会出现其他符号(如“/”)进行区分,但C70-1.18属于基础常规标注。

选型意义:选择C70-1.18,意味着该污水处理厂(或某条处理线)根据设计计算,需要一台额定供气量为70 m³/min,并能提供约0.18 ata压升(约对应1.8米水柱静压加上部分阻力)的风机。这通常适用于中等水深(例如3-5米左右,需具体核算总阻力)的曝气池。

作为对比,参考型号“C90-1.6”则表示:C系列,流量90 m³/min,出口绝对压力1.6 ata(即压升0.6 ata,约6米水柱),适用于需气量更大、水更深或系统阻力更高的场合。

第三章 风机核心配件结构与功能说明

一台稳定运行的离心鼓风机,离不开各个精密配件的协同工作。以C系列多级离心风机为例,其核心配件包括:

风机主轴:作为整个转子系统的核心承力与传动部件,要求具有极高的强度、刚度和动平衡精度。通常由优质合金钢锻制而成,并对轴颈、键槽等关键部位进行特殊热处理和精密加工。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,由主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘(如有)、联轴器部件等组装而成。每个叶轮都必须进行严格的单体动平衡,整个转子总成完成后还需进行高速动平衡校正,以确保风机在高速运转时振动值控制在极低范围内,保证长期运行的稳定性。 风机轴承与轴瓦:在C系列等中高速离心风机中,滑动轴承(特别是轴瓦)应用广泛。轴瓦通常由巴氏合金等耐磨减摩材料浇铸在钢背衬上制成,与主轴轴颈形成油膜润滑。其作用是支撑转子,承受径向载荷,并通过油膜的阻尼作用抑制振动。轴瓦的间隙、刮研质量、润滑状况直接关系到风机振动和寿命。 轴承箱:是容纳轴承(轴瓦)、提供润滑油路和密封的壳体部件。它确保了轴承在洁净、充分润滑和适宜的温度下工作。 密封系统:是防止气体泄漏和润滑油外泄的关键。 气封(级间密封与轴端密封):通常采用迷宫密封。在叶轮与隔板之间(级间)和主轴贯穿机壳处(轴端)设置一系列环齿与凹槽,形成曲折的泄漏路径,极大增加流动阻力,从而减少高压气体向低压区的泄漏。迷宫密封非接触、寿命长。 碳环密封:一种更为精密的接触式或半接触式机械密封。由多段碳环组成,在弹簧作用下其内圈与主轴保持微接触,实现良好的密封效果,尤其在处理有毒、贵重或危险气体时至关重要。在污水处理风机中,若用于特殊气体输送或对密封要求极高时可能采用。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油的泄漏并阻挡外部杂质进入轴承箱。常用骨架油封或迷宫式油封。 润滑系统:包括油箱、油泵、油冷却器、滤油器及管路,为轴承和齿轮(如果有)提供强制循环的、清洁的、温度适宜的润滑油。

第四章 风机常见故障与修理要点

对风机进行预防性维护和及时修理是保障其使用寿命的关键。以下结合C系列风机常见问题说明修理要点:

振动超标 可能原因:转子动平衡破坏(如叶轮结垢、磨损不均、部件松动);对中不良;轴承(轴瓦)磨损、间隙过大;基础松动;喘振(运行点进入不稳定区)。 修理要点:首先停机检查对中情况、地脚螺栓。测量轴承间隙,若轴瓦巴氏合金层磨损、脱落或间隙超标,需进行刮瓦修复或更换新轴瓦,保证接触面积和顶隙、侧隙符合要求。若怀疑动平衡问题,需将转子总成拆下送专业动平衡机校验。运行中需避免在小流量工况下长期运行以防喘振。 风量或压力不足 可能原因:进口过滤器堵塞;密封间隙(特别是迷宫密封或碳环密封)磨损过大,内泄漏严重;叶轮腐蚀、磨损或严重结垢;转速下降(如皮带打滑、电机问题);管路泄漏。 修理要点:清洗或更换滤芯;检查各级气封间隙,若迷宫密封齿磨损,可考虑更换密封体;若采用碳环密封,检查碳环磨损程度和弹簧力,及时更换。对叶轮进行清洗,检查其型线,严重磨损或腐蚀需修复或更换。 轴承温度高 可能原因:润滑油量不足、油质脏污、油温高;轴承(轴瓦)装配间隙过小或接触不良;冷却系统故障。 修理要点:检查油位、油压,化验油质,清洗油滤网和油路。检查轴瓦,重新刮研确保良好接触和合适间隙。检查油冷却器是否结垢或堵塞。 异常噪音 可能原因:轴承损坏;转子与静止件摩擦;喘振;齿轮箱问题(如有)。 修理要点:结合振动分析判断,重点检查轴承和密封部位有无摩擦痕迹。

修理通用流程:停机断电并挂牌→拆解连接管路与联轴器→吊出转子总成→全面检查测量各部件(叶轮、轴、密封、轴瓦)→更换或修复损坏件→精心组装(确保各间隙)→对中→单机试车→联动调试。其中,主轴的直线度、轴瓦的装配、转子的平衡以及所有密封间隙的调整是修理质量的核心。

第五章 输送工业气体的风机特殊说明

污水处理风机主要输送空气,但在许多工业流程中,风机需输送各种特殊气体。这对风机的设计、材料、密封和安全提出了特殊要求。前述的“C”、“D”、“AI”、“S”、“AII”等系列风机,经过专门设计,均可适用于特定工业气体。

气体性质与风机选材腐蚀性气体(如湿氯气、二氧化硫、某些工业烟气):与气体接触的过流部件(机壳、叶轮、密封等)需选用耐腐蚀材料,如不锈钢(304、316、316L)、双相钢、钛合金,或内衬防腐涂层。 易燃易爆气体(如氢气H₂、烃类气体):风机设计需符合防爆标准,采用防爆电机,消除火花隐患。结构上增强密封,防止泄漏。对于氢气,还需考虑其密度低、升压难的特性,可能需更多级数或更高转速。 高纯度或贵重气体(如氮气N₂、氧气O₂、氦气He、氩气Ar):严格控制内部清洁度和密封性,防止油污染(常采用碳环密封、干气密封等非接触或无油密封),材料需与气体相容(如输送高纯氧需脱脂、禁油,并采用相容材料防止燃爆)。 有毒气体:密封要求极高,通常采用串联式碳环密封或干气密封,并配以惰性气体阻塞系统,确保零泄漏至大气。 系列风机适应性“C”型系列多级离心:适用于空气及无强腐蚀性的混合无毒工业气体、氮气、二氧化碳等的中压、大风量输送。 “D”型系列高速高压多级离心:转速更高,单级压比大,适用于需要更高压力的工况,如输送氮气N₂、二氧化碳CO₂至高压工艺段。 “AI”型单级悬臂/“S”型单级高速双支撑/“AII”型单级双支撑加压风机:这些单级风机通常流量范围宽,通过高转速或特定叶轮设计实现所需压力。结构相对简单,维护方便。“AI”型悬臂结构紧凑;“S”型高速设计适合中等流量高压;“AII”型双支撑转子稳定性好。它们广泛用于输送氧气O₂、氩气Ar、工业烟气以及作为各种工艺气体的增压设备。具体选型需根据气体物性、流量、压力曲线匹配。 密封系统的特殊要求:输送工业气体时,碳环密封、干气密封等高级密封形式的应用远比在普通空气风机中普遍。它们能实现几乎零泄漏,保护工艺气体纯度和环境安全。润滑油系统也必须与气体完全隔离,防止污染。

结论

风机技术是污水处理及众多工业领域的支撑技术之一。深入理解像 污水处理风机 C70-1.18”这样的型号编码,不仅能够准确选型,更是进行高效运维和故障诊断的基础。从核心的风机主轴、转子总成,到关键的轴瓦、轴承箱,再到精密的气封、油封和碳环密封,每一个部件都承载着保障风机长效稳定运行的重任。

无论是服务于污水生化处理的曝气风机,还是输送空气、工业烟气、二氧化碳CO₂、氮气N₂、氧气O₂、氦气He、氖气Ne、氩气Ar、氢气H₂、混合无毒工业气体的各类工业气体风机,其原理相通,却又因介质特性和工艺要求的差异,在材料、结构、密封上各有侧重。掌握这些基础知识,并结合具体的型号参数、配件特性和修理实践,方能真正做到对设备的“知其然,更知其所以然”,从而在设备管理、节能降耗和安全生产方面创造更大价值。

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