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污水处理风机基础知识与C70-1.5型号深度解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:污水处理风机、C70-1.5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、转子总成

第一章:污水处理工艺中的风机核心作用

在市政与工业污水处理领域,曝气环节是生化处理(如活性污泥法)的核心。该过程通过向污水中强制充入空气(主要为氧气),为好氧微生物提供新陈代谢所需的溶解氧,从而有效降解水中的有机污染物。而实现这一关键曝气功能的动力心脏,正是污水处理风机,也称为曝气鼓风机。

风机通过管路系统将压缩空气输送至池底的曝气装置(如微孔曝气器、旋混曝气器等),形成微小气泡均匀扩散于水中,完成氧气的传递。风机的选型直接决定了系统的曝气效果、能耗水平及运行稳定性。其主要性能参数包括:流量(风量),即单位时间内输送的空气体积,决定了供氧能力;压力(风压),主要用于克服管路阻力、曝气器阻力及污水静压(主要由曝气池水深决定);以及轴功率、效率等经济性指标。

目前,应用于污水处理的鼓风机类型多样,主要包括罗茨鼓风机、多级离心鼓风机、单级高速离心鼓风机以及空气悬浮、磁悬浮离心鼓风机等。其中,多级离心鼓风机以其效率较高、运行稳定、压力适用范围广(尤其适用于中等水深及压力需求)的特点,在传统污水处理项目中应用广泛。本文将重点围绕这一类型展开,并以C70-1.5型号为例进行深度剖析。

第二章:风机型号谱系与C70-1.5型号详解

在工业离心鼓风机领域,为满足不同压力、流量及工艺需求,发展出了多个系列产品。参考常见分类:

“C”型系列多级离心鼓风机:采用多级叶轮串联结构,通过逐级压缩达到所需压力。其转速相对较低,结构坚固,运行可靠,维护周期长,是污水处理领域的经典机型。 “D”型系列高速高压多级离心鼓风机:同样采用多级压缩,但通过齿轮箱增速,使叶轮在更高转速下运行,从而在单级获得更高压比,整机结构更紧凑,适用于更高压力的工况。 “AI”型系列单级悬臂加压风机:叶轮悬臂安装,单级压缩,通常为高速设计。结构相对简单,适用于中低压、大流量场合。 “S”型系列单级高速双支撑加压风机:叶轮置于两个轴承之间(双支撑),转子动力学性能好,运行平稳,适用于高转速、大功率的单级压缩工况。 “AII”型系列单级双支撑加压风机:与“S”型类似,强调双支撑结构,是高可靠性单级风机的代表。

对于污水处理应用,C型系列多级离心鼓风机因其压力与流量范围与许多曝气池需求匹配度高,且皮实耐用,尤为常见。

聚焦型号:污水处理风机 C70-1.5

污水处理风机 C70-1.5为例,其型号标识解读如下:

“C”:代表此风机属于“C”型系列,即多级离心鼓风机。 “70”:代表风机在标准进口状态下的额定体积流量,单位为立方米每分钟。即该风机的设计流量约为每分钟70立方米。这是选型时匹配生物处理需氧量的关键参数。 “-1.5”:此标识具有重要工程意义。它表示风机出口的表压为1.5公斤力每平方厘米,约等于0.15兆帕,或常说的1.5个大气压(表压)。这个压力值并非随意设定,而是根据污水处理系统中曝气池的有效水深、曝气器阻力损失、管路及阀门沿程与局部阻力损失之和,并考虑一定安全余量后计算确定的。例如,水深约10米的曝气池,其静水压约为0.1兆帕(1公斤力每平方厘米),加上其他阻力,总阻力可能就在0.14-0.15兆帕左右,故选用压力为-1.5的风机。 进口气压说明:型号中“-1.5”前没有“/”符号,按照所述规则,表示风机的进口压力为1个标准大气压(约0.1兆帕绝压),即风机从常压环境吸气。若进口压力非标(如从负压或正压环境吸气),型号中通常会以“/”分隔进行表示,例如“C70/0.5-1.6”可能表示进口压力0.5公斤力每平方厘米,出口压力1.6公斤力每平方厘米。

因此,污水处理风机 C70-1.5完整诠释为:一台C系列多级离心鼓风机,设计流量70立方米每分钟,出口压力1.5公斤力每平方厘米(表压),进口为常压。此型号适用于对应需氧量和一定水深的污水处理曝气系统。

第三章:核心配件与关键部件功能解析

一台可靠运行的污水处理风机,离不开其内部精密配件的协同工作。以C70-1.5这类多级离心鼓风机为例,其主要核心部件包括:

风机主轴:作为整个转子系统的核心承力与动力传递部件,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造而成,经精密加工和热处理,确保在长期交变载荷下不变形、不疲劳断裂。 风机轴承与轴瓦:在多级离心鼓风机中,尤其是大型或传统设计机型,常采用滑动轴承(轴瓦)。轴瓦材料多为巴氏合金,它具有良好的嵌入性、顺应性和抗咬合性,能形成稳定的润滑油膜,承载能力强,运行平稳,噪音低,尤其适用于高速重载的转子支撑。轴承箱内设有压力润滑油系统,确保轴瓦与主轴轴颈间处于完全的液体摩擦状态。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,由主轴、所有级的叶轮、定距套、平衡盘(鼓)、联轴器等部件组装而成。每个叶轮都经过严格的动平衡校正,整个转子总成在装配后还需进行高速动平衡,以将残余不平衡量控制在极低范围内,保证风机在高转速下振动值极小,运行平稳。 密封系统气封(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)以及主轴穿过机壳的两端(轴端),利用一系列依次排列的密封齿与凸肩形成曲折的泄漏通道,增加流动阻力,从而有效减少高压气体向低压区的泄漏,保证风机效率。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油沿主轴泄漏到箱体外,同时防止外部灰尘、水分进入轴承箱。常用形式包括骨架油封、迷宫式油封等。 碳环密封:在一些要求更高、或输送特殊气体的风机中,会采用碳环密封作为轴端密封。它由多个分割的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套表面,形成柔性接触式密封,密封效果优于非接触式迷宫密封,能更有效地阻止气体外泄或空气内吸入(对于负压进口或输送危险气体时至关重要)。 轴承箱:容纳主轴轴承(轴瓦)的独立箱体,内部构成润滑油路,保证轴承的润滑与冷却。其结构的刚性和对中性直接影响主轴的运行精度。

第四章:风机常见故障与修理要点

污水处理风机通常要求常年连续运行,定期维护与及时修理是保障生产的关键。基于上述部件,常见故障及修理要点如下:

振动超标可能原因:转子动平衡破坏(叶轮结垢、磨损、异物撞击);轴承(轴瓦)磨损、间隙过大;对中不良;基础松动;喘振。 修理要点:首先停机检查对中、地脚螺栓。监测振动频谱,判断不平衡或对中问题。若需拆解,重点检查转子总成,清理叶轮污垢,检查磨损情况。叶轮损坏严重需更换或修复后,必须连同整个转子总成送专业动平衡机进行校正。检查轴瓦的接触面、间隙(压铅法测量)及巴氏合金层是否有剥落、裂纹,超标则需刮研或更换。 轴承温度高可能原因:润滑油油质劣化、油量不足、油路堵塞;轴瓦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、油过滤器。取样化验润滑油,必要时更换。检查冷却水是否畅通。停机后检查轴瓦,若因磨损间隙变大尚可调整,若因拉伤、烧瓦则必须更换。同时检查主轴轴颈的粗糙度和圆度是否因磨损超标。 风量或压力不足可能原因:进口过滤器堵塞;密封(迷宫密封碳环密封)磨损严重,内部泄漏量大;转速下降(如皮带打滑);叶轮腐蚀磨损严重,效率下降。 修理要点:清理过滤器。解体风机,重点检查各级气封(迷宫密封齿)的磨损间隙,严重者需更换密封件。若使用碳环密封,检查碳环磨损量和弹簧弹力。测量叶轮流道尺寸,评估磨损情况。 气体泄漏可能原因:轴端密封失效。对于迷宫密封,间隙过大;对于碳环密封,碳环磨损耗尽或弹簧失效;机壳结合面垫片损坏。 修理要点:根据密封形式针对性处理。更换磨损的迷宫密封条或整套碳环密封组件。更换所有密封垫片,紧固连接螺栓。

大修流程通常包括:停机、断电、隔离;拆除管路与联轴器;解体风机外壳,吊出转子总成;全面检查清洗所有部件;测量所有配合间隙(轴承间隙、气封间隙、叶轮与隔板间隙);更换所有易损件(密封、轴瓦、润滑油);回装并严格保证对中;单机试车,监测振动、温度、性能参数。修理记录务必详尽,为下次维护提供依据。

第五章:面向工业气体输送的风机技术考量

污水处理风机主要输送介质是空气。然而,在更广泛的工业生产中,风机需要处理各种工业气体,如: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以及混合无毒工业气体。输送这些气体时,风机选型、设计和材料选择需额外考虑以下关键因素:

气体物性影响密度:气体密度直接影响风机所需压升和轴功率。例如,输送密度远小于空气的氢气H₂,在相同压比和流量下,所需功率较小,但密封要求极高。 分子量与绝热指数:影响压缩过程中的温升计算和功率计算。 腐蚀性:如湿二氧化碳CO₂、含硫工业烟气等具有腐蚀性,风机过流部件(叶轮、机壳、隔板)需选用不锈钢(如304、316)或更高级别的耐腐蚀材料。 氧化性:输送高纯度氧气O₂时,所有接触材料的选材必须严格遵循“禁油”原则,采用铜合金、不锈钢等,且表面需做脱脂处理,防止油脂在高压纯氧中剧烈燃烧。 危险性:对于氢气H₂等易燃易爆气体,或氧气O₂等强助燃气体,风机设计需符合防爆标准,采用更高级别的密封(如干气密封、特殊设计的碳环密封组合),防止泄漏;电气部分采用防爆电机和仪表。 惰性与贵重气体:如氦气He、氖气Ne、氩气Ar,虽性质稳定,但可能价格昂贵或工艺关键,要求风机具备极低的泄漏率,同样对密封系统提出高要求。 密封系统的特殊设计:对于上述非空气介质,尤其是危险、贵重或高纯度气体,轴端密封不再是简单的迷宫密封或普通油封。常采用: 高性能碳环密封组:多级碳环串联,中间可通入惰性缓冲气(如氮气),形成气障,有效隔离介质气体与大气。 干气密封:非接触式机械密封,泄漏量极小,是输送高危、贵重气体的首选,但成本较高。 磁流体密封:适用于极高密封要求的特殊场合。 材料兼容性:除过流部件外,密封材料(如碳环的基体材质)、轴承箱内的润滑油(若有可能接触气体)都需要考虑与介质的兼容性。例如,输送某些溶剂气体时,需防止润滑油被稀释或发生反应。 性能换算:风机的性能曲线(压力-流量、功率-流量)是基于特定介质(通常是空气)测试的。当输送其他气体时,必须根据相似理论进行性能换算,核心公式涉及流量与转速成正比,压力与气体密度和转速平方的乘积成正比,轴功率与气体密度和转速立方乘积成正比的关系进行重新计算选型。

因此,为工业流程选择气体输送风机时,必须提供完整、准确的气体组分、温度、压力、物性参数及工艺要求,由专业技术人员进行严谨的选型计算和特殊设计,确保安全、高效、长周期运行。

结语

从经典的污水处理风机 C70-1.5到复杂的工业特种气体输送风机,离心鼓风机技术始终围绕着“高效、可靠、适应介质”的核心发展。深入理解风机型号背后的工程意义,掌握其核心配件如转子总成、轴瓦、气封、碳环密封等的结构与功能,是进行正确选型、实施有效维护和精准修理的基础。随着材料科学、密封技术、控制技术的进步,现代风机正朝着更高效率、更高可靠性、更智能化监控的方向演进,持续为污水处理和各类工业生产提供坚实的动力保障。作为技术人员,我们应不断学习,将理论知识与现场实践经验相结合,方能驾驭好这些复杂的动力设备。

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