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污水处理风机基础技术详解与C75-1.27型号深度解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:污水处理风机、C75-1.27、风机配件、风机修理、多级离心鼓风机、高速高压风机、工业气体输送、轴瓦、碳环密封

引言:污水处理工艺中的“肺”:鼓风机

在活性污泥法污水处理工艺中,曝气环节至关重要,它如同生物处理系统的“肺部”,为池中的好氧微生物提供生存与分解污染物所必需的氧气。而承担这一供氧核心任务的设备,正是鼓风机。作为风机技术从业者,我深知风机选型、运行维护及对工艺适配性的重要性。本文将系统阐述污水处理风机的基础知识,并以典型型号C75-1.27为例进行深入解析,同时涵盖关键配件、常见修理要点,并对输送工业气体的特殊风机进行说明,旨在为同行提供一份实用的技术参考。

第一章 污水处理风机的主要类型与选型基础

污水处理厂根据规模、水深、曝气方式(如微孔曝气、表面曝气等)及能耗要求,会选择不同类型的鼓风机。主流机型主要包括以下几大系列:

“C”型系列多级离心鼓风机:这是污水处理中应用最广泛的机型之一,尤其适用于中等风量、中低压力的场合。其结构特点是具有多个叶轮串联在同一主轴上进行多级压缩,每级压缩后气体经导流器进入下一级,最终达到所需压力。效率较高,运行平稳,维护相对简便。型号中的“C”即代表此系列。 “D”型系列高速高压多级离心鼓风机:该系列在“C”型基础上进行了升级,通常采用齿轮箱增速,使叶轮获得更高转速,从而实现单级更高压缩比或在更小的体积内达到更高压力。适用于水深较大、需要更高出口压力的污水处理场景,或作为工业流程中的高压气源。其结构更紧凑,对制造精度和轴承系统要求更高。 “AI”型系列单级悬臂加压风机:此系列风机采用单级叶轮,叶轮悬臂安装在主轴一端。结构简单,适用于相对较小流量和较低压力的场合。由于其悬臂结构,转子动力学特性需要特别注意,通常用于辅助或小型处理单元。 “S”型系列单级高速双支撑加压风机:这类风机通常采用高速电机直驱或齿轮增速,单个高转速、高线速度的叶轮实现所需压升。采用双支撑轴承结构(叶轮位于两轴承之间),转子稳定性好。其特点是流量范围广,效率曲线平坦,在特定工况下效率优异,近年来在污水处理的节能改造中应用增多。 “AII”型系列单级双支撑加压风机:与“S”型类似为双支撑结构,但可能在气动设计、驱动方式或应用侧重上有所不同,同样具备运行稳定、维护方便的特点,适用于稳定的工况要求。

选型核心参数:风机的选型主要依据两个核心参数:流量(风量)压力(风压)

流量:根据污水处理量、水质标准(如BOD5去除要求)、曝气器氧利用率等计算得出,单位常为立方米每分钟或每小时。 压力:主要由两部分组成:一是静压,即克服曝气系统阻力(管路、阀门、曝气器水头损失)和曝气器至水面的静水压(约等于水深);二是动压,即气体出口动能,通常占比很小。因此,污水池的水深是决定风机出口压力的最关键因素之一。选型时,必须确保风机在所需流量下,能够提供足够克服总阻力的压力。

第二章 典型型号C75-1.27深度解析

现以“C”型系列中的一款常见型号C75-1.27为例,详细解读其技术含义与应用场景。

型号释义

“C”:代表该风机属于“C”型系列多级离心鼓风机。 “75”:代表风机在标准进气状态下的额定输出流量为每分钟75立方米。这是风机设计的关键性能指标,用户需根据实际计算需求选择相近的流量规格。 “-1.27”:此部分直接表示风机的出口表压为1.27公斤力每平方厘米,相当于1.27个大气压(表压),或绝对压力约为2.27个大气压(绝压=表压+当地大气压)。这个压力值主要就是为克服前述的曝气系统阻力与静水压而设定。例如,若曝气器安装在水面下5米,其产生的静水压约为0.5公斤力每平方厘米(约0.5bar),加上管路、曝气器阻力约0.2-0.3bar,再考虑一定裕量,选择1.27bar出口压力的风机是合理的。型号中没有“/”符号,按照惯例表示该风机的进口压力为环境大气压,即1个标准大气压(绝压)

应用场景:C75-1.27型风机适用于日处理量在数千吨至两万吨左右的污水处理厂的好氧池曝气,或作为类似气量、压力需求的工艺气源。其多级离心结构保证了在1.27bar这个典型污水处理压力区间内具有较高的运行效率和稳定性。

第三章 风机核心配件详解

一台稳定运行的离心鼓风机,离不开其精密、可靠的核心配件。以下结合C系列等风机,对关键部件进行说明:

风机主轴:作为转子的核心支撑与动力传递部件,要求极高的强度、刚性和动平衡精度。通常采用优质合金钢锻造,经热处理和多道精密机械加工而成,确保在高转速下弯曲变形极小。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,包含主轴、所有叶轮、平衡盘、联轴器部件等。每个叶轮都经过精密动平衡校正,整个转子总成在装配后还需进行高速动平衡,将不平衡量控制在极低范围内,这是保证风机低振动、长寿命运行的前提。 风机轴承与轴瓦:在多级离心鼓风机(如C、D系列)中,常采用滑动轴承(轴瓦)。轴瓦内衬巴氏合金,与主轴轴颈形成油膜润滑,具有承载能力强、阻尼性能好、运行平稳、寿命长的优点。轴承箱负责容纳轴承并提供润滑油路。维护中需密切关注轴瓦间隙、巴氏合金层状态及润滑油温。 密封系统:这是防止气体泄漏和润滑油渗漏的关键。 气封(级间密封与轴端密封):常用迷宫密封,利用一系列节流间隙与膨胀空腔来大幅降低级间和轴端的气体泄漏。对于更严苛的工况或介质,会采用更先进的密封形式。 碳环密封:一种接触式机械密封,由多个碳环组合而成,紧贴轴表面,能有效密封气体,尤其适用于防止工艺气体外泄或空气进入(负压情况),在输送特殊气体时尤为重要。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油沿轴泄漏,同时阻止外部杂质进入轴承箱。常用骨架油封或氟橡胶唇形密封。 轴承箱:承载转子和轴承的壳体,内部有复杂的油路,确保润滑油能稳定供给到各个轴承润滑点。其结构刚性和冷却设计直接影响轴承的运行温度与寿命。

第四章 风机常见故障与修理要点

风机长期运行后,不可避免会出现性能下降或故障。常见的修理项目包括:

振动值超标:这是最常见的故障现象。可能原因及处理:转子动平衡破坏(需停机重新做动平衡);轴承(轴瓦)磨损(检查间隙,更换轴瓦);联轴器对中不良(重新精确对中);基础松动或管道应力(紧固并重新调整管路支撑);叶轮结垢或腐蚀(清洗或更换叶轮)。 风量或压力不足:可能原因:进口过滤器堵塞(清洗或更换滤芯);密封间隙过大(检查并调整迷宫密封或更换碳环);叶轮磨损或腐蚀(修复或更换叶轮);转速下降(检查电机及传动系统)。 轴承温度过高:可能原因:润滑油不足或变质(检查油位,定期换油);冷却系统故障(检查冷却水或风扇);轴瓦间隙过小或接触不良(刮研或更换轴瓦);对中不良导致附加载荷(重新对中)。 异常噪音:需区分是气动噪声(喘振、旋转失速)、机械噪声(轴承损坏、齿轮啮合不良)还是摩擦噪声(密封件摩擦)。喘振是离心风机特有且危害极大的现象,当风机在小流量、高压比工况下运行时可能发生,表现为气流周期性剧烈波动、噪声加大、振动剧增。必须立即开大出口阀门或打开旁通阀,增大流量,使风机脱离喘振区。系统设计时必须考虑防喘振措施。 润滑油系统泄漏:重点检查油封、结合面密封垫及管路接头。更换老化失效的密封件。

修理基本原则:任何修理工作,尤其是涉及转子、轴承、齿轮等核心部件的拆装,都必须遵循制造厂的维修手册,使用专用工具,确保清洁度,并最终进行必要的对中、平衡测试。修理后应进行试运行,监控振动、温度、压力、流量等参数直至稳定合格。

第五章 输送工业气体的风机特殊考量

前述风机类型(C、D、AI、S、AII等系列)不仅用于输送空气,经过特殊设计、材质选择和密封配置后,可广泛应用于输送各类工业气体,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。这与输送空气相比,存在显著差异,需特别关注:

气体性质的影响密度与分子量:气体密度直接影响风机所需的压缩功和性能曲线。输送氢气等轻气体时,压比相同但功率需求可能降低,但叶轮需更高转速以达到相同压头;输送重气体(如氩气)则相反。 腐蚀性:如湿氯气、含硫烟气等,风机过流部件(蜗壳、叶轮、密封)必须选用耐腐蚀材料(如不锈钢、双相钢、钛材或特殊涂层)。 氧化性与危险性:输送氧气时,必须采用禁油设计,所有与氧气接触的部件需彻底脱脂,并采用阻燃或不易产生火花的材质(如铜合金、特定不锈钢),防止高速氧气流与油脂或异物摩擦引发燃爆。润滑系统需与气腔完全隔离。 毒性或窒息性:输送CO、H₂S等有毒气体或N₂、CO₂等窒息性气体时,对密封系统的可靠性要求极高,通常采用双端面机械密封、干气密封或高性能碳环密封组,确保零泄漏或泄漏气被安全引至处理装置。 湿度与凝结:对于湿气体,需考虑机壳排水和防腐,有时需在进气端加装分离器。 密封系统的特殊设计:工业气体风机中,密封不仅是节能和维持性能的关键,更是安全与环保的核心。除了标准迷宫密封,碳环密封因其良好的密封性和适应性被广泛采用。对于极高要求场合,会使用干气密封等非接触式尖端密封技术。 材料兼容性:确保所有与介质接触的材料(金属、密封件、润滑油隔离件等)都不会与输送气体发生不良反应。例如,输送氨气时不能使用铜合金。 性能换算:风机样本性能曲线通常基于标准空气。输送其他气体时,需根据实际气体的物性参数(密度、绝热指数等)进行严格的相似换算,以确定实际运行时的流量、压力、功率和转速。换算遵循离心式鼓风机相似定律,核心是保持马赫数和雷诺数等相似准则,或通过密度比、压缩性系数等进行修正计算。

选型提醒:选择输送工业气体的风机时,用户必须向制造商提供完整、准确的气体组分、温度、压力、湿度及特殊安全要求。风机制造商会据此进行定制化设计,包括材质、密封、冷却、润滑及安全附件的选配,确保风机长期安全、高效、稳定运行。

结语

污水处理风机是污水厂稳定运行的核心动力设备,而如C75-1.27这样的多级离心风机凭借其可靠性、高效性和成熟性,在其中扮演着重要角色。深入理解其型号含义、核心配件构成与维护修理要点,是保障其长期健康运行的基础。同时,当风机角色扩展到工业气体输送领域时,我们必须对气体特性和安全要求给予最高度的重视。作为一名风机技术人,我们应不断学习,精准选型,精细维护,让每一台风机都能在最适合的岗位上发挥最大效能,为污水处理和工业生产保驾护航。

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