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污水处理风机基础知识及C120-1.35型号详解

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:污水处理风机、C120-1.35多级离心鼓风机、风机配件维修、工业气体输送、轴瓦轴承、碳环密封、风机选型、曝气系统

一、污水处理风机概述与技术原理

在现代化污水处理工艺中,风机作为核心动力设备,承担着为生化处理段提供充足氧气的关键任务。其基本原理是通过机械做功,将空气加压后输送至曝气池底部,通过曝气头或曝气器形成微小气泡,增加气液接触面积,促进好氧微生物的新陈代谢,从而有效降解污水中的有机污染物。风机的性能直接影响污水处理效果、能耗及运行稳定性。

污水处理系统对风机有特殊要求:首先,需提供稳定且连续的气源,压力需克服污水静压(主要由水深决定)及管路系统阻力;其次,流量需根据污水水质、处理量及工艺要求精确匹配;此外,由于运行环境潮湿且可能含有腐蚀性气体,风机的耐腐蚀性和密封可靠性至关重要。常见的污水处理风机主要有罗茨鼓风机、多级离心鼓风机和单级高速离心鼓风机等类型,其中多级离心鼓风机因效率高、噪音低、运行平稳,在中等流量和压力范围的应用中占据主导地位。

二、主流风机系列简介与适用场景

根据结构、压力范围和效率特性,市面上主要有以下几种系列风机广泛应用于各领域,包括污水处理:

“C”型系列多级离心鼓风机:该系列风机采用多级叶轮串联结构,每级叶轮对气体逐级增压,最终达到所需出口压力。其特点是压力范围广(通常在1至3个大气压之间),流量中等,运行稳定可靠,效率曲线平坦,对工况波动适应性较强。是传统污水处理厂曝气系统的经典选择。 “D”型系列高速高压多级离心鼓风机:在“C”型基础上进行强化设计,采用更高转速和更优气动模型,实现更高的单机压比和效率。结构紧凑,适用于需要更高出口压力或对占地面积有严格限制的场合。 “AI”型系列单级悬臂加压风机:叶轮悬臂安装于主轴一端,结构简单。通常用于中低压、中小流量的工况。其优点是结构简单、维护方便,但对转子动平衡精度要求极高。 “S”型系列单级高速双支撑加压风机:采用齿轮箱增速,使单级叶轮在极高转速下运行,从而实现单级高增压。转子两端支撑,稳定性好。具有体积小、效率高的突出优点,特别适合流量较大、压力中等的现代化污水处理项目,节能效果显著。 “AII”型系列单级双支撑加压风机:与“S”型类似为双支撑结构,但可能采用不同的驱动或增速方式,同样具备运行稳定、维护方便的特点,是中型项目的可靠选择。

在污水处理领域,风机的选型核心依据是“风量”和“风压”。风量由污水处理的生化需氧量计算确定;风压则由曝气系统终端淹没深度(即静压)、管路沿程阻力与局部阻力之和决定。公式表达为:所需风机出口压力等于当地大气压力加上系统总阻力损失(以水柱高度米为单位)除以十点三三,再乘以一个安全系数。例如,曝气头安装在水下5米,管路系统阻力折算为0.5米水柱,则所需最小压力约为(5+0.5)/10.33 ≈ 0.53个大气压(表压),选型时需留有余量。

三、重点解析:污水处理风机C120-1.35

以一款典型的污水处理用风机为例,我们来详细解读其型号含义与技术特征。

“C120-1.35”型号解读

“C”:代表此风机属于“C”型系列,即多级离心鼓风机。该系列技术成熟,性能稳定,是污水处理行业的常青树型号。 “120”:表示风机在标准进气状态(通常指进口压力为1个标准大气压,温度20℃,相对湿度50%)下的额定流量,单位为立方米每分钟。即该风机每分钟可输送120立方米的空气。 “-1.35”:表示风机的额定出口排气压力(表压)为1.35公斤力每平方厘米,约等于1.35个标准大气压。这个压力值是根据污水池的设计水深(通常曝气头置于池底,水深决定了静压)以及管路、阀门、曝气器的阻力损失综合计算选定。例如,若曝气系统总阻力约相当于3.5米水柱,则理论所需压力约为0.34大气压(表压),选择1.35的压力等级提供了充足的裕量,确保在不同工况和轻微堵塞时仍能稳定供气。 进气压力量:型号中没有“/”符号,遵循行业惯例,表示标准进气压力为1个大气压(绝对压力)。若进口气体压力非标,型号中会以“/”分隔进行特别标注。

C120-1.35风机的典型应用与性能特点
该型号风机适用于日处理量在1万至3万吨左右的市政或工业污水处理厂的曝气工段。其1.35公斤的压力足以应对大多数推流式或完全混合式曝气池的水深要求。流量120立方米每分钟,能满足相应处理规模下的需氧量。作为多级离心风机,它通过多个叶轮的逐级压缩,在中等转速下实现目标压力,因此运行噪音相对较低,且高效区较宽,在流量需求随水质变化时仍能保持较高运行效率。其机组通常包含风机主机、电机、联轴器、进出口消音器、润滑系统、底座及控制系统,集成度高,安装方便。

四、风机核心配件详解

风机的长期稳定运行离不开各个精密配件的协同工作。以下以多级离心鼓风机(如C系列)为例,说明关键配件:

风机主轴:作为整个转子系统的核心承力与动力传递部件,要求极高的强度、刚度和加工精度。通常采用优质合金钢锻造后经多道热处理和精密加工而成,确保其能承受叶轮产生的离心力、气体力、齿轮传动力(如有)以及自身的重力弯曲,同时保证各安装部位的同心度与垂直度。 风机轴承与轴瓦:在多级离心鼓风机中,滑动轴承(轴瓦)应用广泛。轴瓦通常由钢背衬以巴氏合金等高性能耐磨减摩材料制成,通过压力油在轴颈与轴瓦间形成稳定的油膜,实现液体摩擦,具有承载力大、阻尼性能好、寿命长的优点。轴承箱是容纳轴承并为其提供稳定润滑环境的部件,其设计和制造精度直接影响轴的运行精度和振动水平。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,由主轴、多个叶轮、平衡盘、联轴器部件等组装而成。每个叶轮都经过动平衡校正,整个转子组装后还需进行高速动平衡,确保在工作转速下残余不平衡量极小,这是风机平稳运行、低振动噪音的基础。平衡盘用于平衡转子工作时产生的轴向推力。 密封系统:是防止气体泄漏和油液污染的关键。 气封(级间密封与轴端密封):在多级风机中,通常采用迷宫密封。它利用一系列节流齿与轴(或轴套)形成微小间隙,气体经多次节流膨胀产生阻力,有效减少级间窜气和轴端向大气泄漏。结构简单,非接触,可靠性高。 碳环密封:一种接触式机械密封,由多个碳环组成,在弹簧力作用下紧贴轴套表面,实现几乎零泄漏的密封效果,尤其适用于输送有毒、贵重或危险气体。在污水处理风机中,若标准迷宫密封满足要求,则不一定配置碳环密封。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油沿轴泄漏,同时阻止外部灰尘、水分进入轴承箱。常用形式有骨架油封、迷宫式油封等。

五、风机常见故障与修理要点

风机在长期运行后可能出现故障,及时准确的修理是保障生产的关键。

常见故障

振动超标:最常见故障。原因可能包括:转子动平衡破坏(如叶轮结垢、磨损不均);轴承(轴瓦)磨损,间隙过大;对中不良;地脚螺栓松动;进口气流不稳定或喘振。 轴承温度过高:润滑油量不足或油质恶化;润滑油冷却系统故障;轴承安装不当或损坏;轴向推力过大导致止推轴承过载。 风量或压力不足:进口过滤器堵塞;密封间隙(特别是迷宫密封)因磨损过大,内泄漏严重;转速未达到额定值;叶轮腐蚀或磨损严重,效率下降。 异常声响:轴承损坏的摩擦声;喘振时的吼叫声;零部件松动或摩擦的撞击声。

修理要点与流程

故障诊断与拆检前准备:详细记录运行参数(振动、温度、压力、电流),初步判断故障范围。停机后,切断电源,做好安全隔离。准备好维修手册、专用工具和备件。 拆卸与检查:按顺序拆卸管路、联轴器护罩、仪表、上机壳等。吊出转子总成,放置在专用支架上。重点检查:轴瓦的接触痕迹、巴氏合金有无剥落、磨损量;测量密封间隙(迷宫密封齿顶间隙);检查叶轮有无裂纹、腐蚀、磨损及积垢;检查主轴有无弯曲、磨损;检查平衡盘的磨损情况。 修理与更换轴瓦修理:若为轻微磨损,可刮研修复,确保接触面积和间隙符合标准。严重磨损或剥落则需更换新轴瓦,新瓦需进行刮研配对。 转子动平衡:若叶轮清理、修复或更换后,必须对单个叶轮和整个转子总成进行动平衡校正,这是修理的核心环节,直接关系到修复后的运行稳定性。 密封更换:磨损超标的迷宫密封条或碳环密封组件必须按原规格更换,安装时注意间隙调整。 主轴修复:若轴颈磨损,可采用喷涂、电镀等工艺修复至原尺寸精度。 回装与调试:按相反顺序精密回装,确保各部件清洁。特别注意轴承的安装间隙、转子的对中精度。完成后,先进行手动盘车,确认无卡涩。然后进行油循环冲洗。最终启动试车,从低速到额定转速逐步提升,密切监控各项参数,进行性能测试,确保达到原机标准。

六、工业气体输送风机的特殊考量

除了空气,风机也广泛应用于输送各种工业气体,如烟气、二氧化碳、氮气、氧气、氦、氖、氩、氢及混合无毒工业气体。输送这些气体时,风机的选型、设计和材料选择有特殊要求:

气体性质的影响密度:气体密度影响风机功率。输送氢气等轻气体时,所需功率远小于输送同流量空气;输送二氧化碳等重气体时则需更大功率。功率计算公式为:轴功率正比于质量流量与压比的函数。因此,选型时必须明确气体的实际成分、温度、压力以计算密度。 腐蚀性:如湿氯气、含硫烟气等具有强腐蚀性,风机过流部件(机壳、叶轮、密封)需选用特种不锈钢、钛材、哈氏合金或进行防腐涂层处理。 危险性:输送氧气时,必须彻底除油,所有部件需进行严格的脱脂处理,并使用禁油材料和密封,防止燃爆。输送氢气等易燃易爆气体时,需考虑防爆电机和静电导出结构。 纯净度与毒性:输送高纯气体或有毒气体时,对密封要求极高,通常采用干气密封、磁力密封或零泄漏的碳环密封组合,并可能需将风机置于封闭罩内,负压排气至安全处。 风机系列的适应性: “C”、“D”等多级离心鼓风机经过特殊设计和材料选型,可胜任多种工业气体的增压输送,关键在于针对气体特性进行定制。 “AI”、“S”、“AII”等单级风机,因其结构特点,在输送清洁、无强腐蚀性气体时具有优势,特别是“S”型高速风机,在输送中低压、大流量的氮气、二氧化碳等气体时效率突出。 密封的极端重要性:对于贵重、有毒或危险气体,密封不仅是效率问题,更是安全和环保问题。除了加强型迷宫密封,常采用碳环密封、干气密封等作为主轴密封,确保介质零外泄。

七、结论

风机,作为污水处理和工业生产中的动力之源,其技术内涵丰富而深邃。从适用于经典污水曝气的C120-1.35多级离心鼓风机,到可应对各种苛刻气体输送的定制化风机系列,正确的选型、深入理解其结构原理、精心维护每一个核心配件(从主轴轴瓦碳环密封),是保障设备长周期、高效、安全稳定运行的根本。

对于风机技术从业者而言,既要掌握通用原理,又要洞悉具体应用场景的特殊需求。在污水处理领域,关注能耗与可靠性;在工业气体输送领域,则首要关注安全性、密封性与材料相容性。唯有如此,才能让风机这颗“工业心脏”在各类流程中强劲而平稳地跳动,为清洁环境和高效生产提供坚实保障。

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