污水处理风机基础知识与应用详解

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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，C33-1.5风机，风机配件，风机修理，工业气体输送，离心鼓风机，轴瓦，碳环密封

一、污水处理风机概述与工作原理

污水处理风机是活性污泥法污水处理工艺中的核心设备之一，其主要功能是为生物处理池中的微生物提供充足的氧气，促进好氧微生物的新陈代谢，从而有效分解污水中的有机污染物。在污水处理系统中，风机通过曝气装置将空气或特定气体均匀分散到污水中，维持溶解氧浓度在适宜范围（通常为2-4mg/L），确保生化反应高效进行。

离心式鼓风机是目前污水处理行业应用最广泛的风机类型，其工作原理基于动能转换为压力能的物理过程。当电机驱动风机叶轮高速旋转时，气体从进气口进入叶轮中心，在离心力作用下沿叶轮流道向外周运动，气体速度增加，动能提高。随后，高速气体进入扩压器，流道截面积逐渐扩大，气体速度降低，动能转化为压力能，最终形成具有一定压力的气流从出风口排出。

在污水处理工艺中，风机选型需综合考虑污水水质、处理规模、曝气方式、池体深度、氧转移效率等多种因素。其中，池体水深是决定风机出口压力的关键参数，根据流体静力学原理，水柱压力等于水的密度乘以重力加速度乘以水深，因此曝气系统所需最小压力必须克服水深产生的静压损失以及管道沿程阻力、局部阻力和曝气器阻力等。

二、C系列多级离心鼓风机与C33-1.5型号详解

（一）C型系列多级离心鼓风机特点

C型系列多级离心鼓风机是专门为污水处理行业设计的中低压鼓风机，采用多级叶轮串联结构，每级叶轮对气体进行逐级增压，最终达到所需的出口压力。该系列风机具有结构紧凑、运行平稳、效率较高、维护相对简便等特点，适用于中小型污水处理厂及工业废水处理设施。

多级离心鼓风机的压力提升遵循能量叠加原理，即总压力等于各级叶轮提升压力之和。每级叶轮的压升取决于叶轮转速、叶轮直径、叶片形状和气体性质等因素。由于单级叶轮压升有限，通过多级串联可有效提高整机压力，同时保持较高的运行效率。

（二）污水处理风机C33-1.5完整解析

污水处理风机C33-1.5是C系列中的一款典型产品，其型号含义需从结构标识、性能参数两方面理解：

型号标识解读： “C”：表示该风机属于C系列多级离心鼓风机 “33”：表示风机在标准进气条件下的设计流量为每分钟33立方米 “-1.5”：表示风机出口设计压力为1.5个大气压（表压），即相对压力为0.5公斤力每平方厘米或约50千帕 性能特点与应用：
C33-1.5风机适用于水深5-6米的污水处理曝气系统，其流量和压力参数可满足日处理量约5000-8000立方米污水厂的供氧需求。该型号风机通常采用4-6级叶轮串联结构，每级压升约0.1-0.15大气压，通过合理分配各级压比，优化整机效率。

风机选型时需注意，污水处理实际需氧量随进水负荷、水温、污泥浓度等因素动态变化，因此风机应具备一定的调节能力。C33-1.5通常配套进口导叶调节或变频调速装置，实现流量和压力的无级调节，适应工艺变化，降低能耗。

运行条件说明：
型号中未标注“/”符号，表示风机进气压力为标准大气压（101.325千帕），进气温度为20摄氏度，相对湿度为50%，进气介质为清洁空气。若输送气体条件或进气压力变化，风机性能将相应改变，需根据气体状态方程进行换算修正。

三、风机核心部件结构与功能

（一）风机主轴与轴承系统

风机主轴是传递动力和支撑旋转部件的关键零件，通常采用高强度合金钢锻造而成，经调质处理、精加工和动平衡校正，确保在高转速下稳定运行。C33-1.5风机主轴设计需考虑临界转速避开工作转速范围，防止共振现象。

轴承系统采用滑动轴承（轴瓦）结构，相比于滚动轴承，滑动轴承具有承载能力强、阻尼性能好、寿命长等优点，特别适用于高速重载的离心鼓风机。轴瓦材料通常为巴氏合金，其具有优良的嵌入性和顺应性，可在油膜润滑下形成良好的摩擦副。

轴瓦与轴颈间隙是轴承系统的关键参数，间隙过小会导致润滑不良和温升过高，间隙过大会引起振动和稳定性下降。C33-1.5风机的轴瓦径向间隙通常控制在轴颈直径的千分之一到千分之一点五之间，需根据实际运行温度和转速精确调整。

（二）风机转子总成

转子总成是风机的核心做功部件，由主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等零件组成。叶轮采用后弯式叶片设计，效率高、性能曲线平坦。每个叶轮均经过精密加工和单独动平衡，组装后还需进行整体动平衡校正，确保残余不平衡量符合标准要求。

多级风机转子设计需考虑轴向力平衡问题，C33-1.5采用平衡盘结构自动平衡轴向推力。平衡盘两侧分别承受高压侧和低压侧气体压力，通过压差产生与叶轮轴向力方向相反的平衡力，减少推力轴承负荷，提高运行可靠性。

（三）密封系统

气封装置：安装在叶轮与机壳之间，减少级间气体泄漏。迷宫密封是最常用的非接触式气封，通过一系列节流间隙和膨胀空腔形成流动阻力，降低泄漏量。密封间隙的大小直接影响风机效率，通常控制在0.2-0.4毫米范围内。 油封系统：防止润滑油从轴承箱泄漏并阻止外部杂质进入。C33-1.5风机采用组合式密封，包括甩油环、毡圈密封和骨架油封等多重防护，确保润滑系统清洁和可靠。 碳环密封：对于输送特殊气体或要求零泄漏的场合，采用碳环密封作为轴端密封。碳环材料具有自润滑性，可在少量密封气条件下实现微泄漏密封。碳环密封系统包括多个碳环串联、弹簧压紧装置和密封气控制系统，是风机安全运行的重要保障。

（四）轴承箱与润滑系统

轴承箱是支撑转子并容纳轴承的部件，其刚性直接影响风机振动水平。C33-1.5风机轴承箱采用铸铁或铸钢整体铸造，内设油槽和冷却腔，保证轴承充分润滑和散热。

润滑系统通常采用强制循环油润滑，包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、滤油器和油箱等组件。润滑油不仅减少摩擦磨损，还带走摩擦产生的热量，维持轴承合适的工作温度。润滑油粘度选择需综合考虑转速、负荷和温度等因素，ISO VG32或VG46透平油是常用选择。

四、风机常见故障诊断与维修技术

（一）振动异常分析与处理

风机振动是常见的故障现象，原因多样且复杂。振动诊断首先需测量振动频率、振幅和相位，区分是机械振动还是气流激振。

转子不平衡：表现为工频振动突出，振幅随转速升高而增大。处理方法是重新进行动平衡校正，根据单面或双面平衡原理，在平衡面上添加或去除配重质量，使惯性力系达到平衡状态。 对中不良：联轴器两侧轴心线存在偏差，产生工频和二倍频振动。需使用激光对中仪或百分表重新调整风机与电机的位置，使径向偏差和角度偏差均在允许范围内。 轴承故障：轴瓦磨损或巴氏合金脱落会导致振动增大，频谱中出现高频成分。需检查轴瓦接触情况、间隙尺寸和表面质量，必要时更换新轴瓦并重新刮研。 喘振现象：当风机在小流量工况运行时，可能发生喘振，表现为气流周期性振荡并伴随剧烈振动和噪声。防止喘振的措施包括设置放空阀、采用可调导叶和避免在小流量区运行。

（二）温度过高故障排除

轴承温度或润滑油温度超过允许值（通常为75-85摄氏度）是另一类常见故障。

润滑不良：油量不足、油质劣化或油路堵塞会导致摩擦热增加。应定期检查油位、油质，清洗滤油器，保证润滑油清洁和充足。 冷却失效：油冷却器结垢或冷却水量不足影响散热效果。需清洗冷却器水侧，调整冷却水流量和温度。 装配不当：轴瓦间隙过小或接触不良引起局部过热。需重新调整轴承间隙，保证接触面积达到70%以上且分布均匀。

（三）性能下降原因与恢复

风机运行一段时间后，可能出现风量不足、压力偏低等性能下降问题。

间隙增大：叶轮与机壳、气封等部件磨损导致内部泄漏增加。需测量各部间隙，调整或更换磨损件，恢复设计间隙值。 流道污染：气体中的灰尘、油污在叶轮流道沉积，改变叶片型线，降低气动效率。需定期清洗流道，对于污水处理风机尤其要注意空气中可能携带的水雾和杂质。 转速下降：传动系统打滑或电机故障导致实际转速低于额定值。检查皮带张力或联轴器连接，测量电机电流和转速。

五、其他系列风机简介与工业气体输送

（一）各系列风机特点对比

“D”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮增速箱提高叶轮转速，单级压比高，结构紧凑。适用于需要较高压力的工艺，如深井曝气、气流输送等。 “AI”型系列单级悬臂加压风机：叶轮悬臂安装，结构简单，维修方便。适用于中低压力、中等流量的场合，成本较低。 “S”型系列单级高速双支撑加压风机：叶轮两端支撑，转子刚度好，可达到更高转速和压力。采用三元流叶轮，效率高，性能范围宽。 “AII”型系列单级双支撑加压风机：传统双支撑结构，可靠性高，适用于多种工况，是工业领域应用最广泛的机型之一。

（二）工业气体输送特殊考虑

污水处理风机主要输送空气，而工业气体输送需要考虑气体特性的特殊影响：

气体密度影响：风机压力和功率与气体密度成正比。输送轻气体（如氢气、氦气）时，相同转速下压力显著降低，需提高转速或增加级数；输送重气体（如二氧化碳）时则相反。 气体压缩性：对于高压比场合，需考虑气体压缩引起的温度升高和体积变化，采用多变压缩过程计算公式更准确。 材料兼容性：某些气体具有腐蚀性（如湿氯气）或与材料发生反应（如氧气与油脂），需选择耐腐蚀材料或特殊处理。氧气输送风机必须严格脱脂，防止燃烧危险。 密封要求：有毒、易燃、贵重气体输送必须采用特殊密封，如干气密封、碳环密封等，确保零泄漏。氢气输送还需考虑防爆要求。 安全保护：针对不同气体特性设置相应的安全联锁，如氧气风机的禁油监控、可燃气体的浓度报警、惰性气体的缺氧保护等。

六、污水处理风机维护保养与优化运行

（一）定期维护内容

日常检查：监测振动、温度、压力、流量等运行参数，记录异常变化；检查油位、油温和油压；听诊异常声响。 月度维护：清洗进气滤清器，防止堵塞；检查皮带张力或联轴器状态；测试安全阀和报警装置。 年度大修：全面解体检查，测量各部磨损和间隙；清洗流道和冷却器；更换润滑油和易损件；重新校正对中和平衡。

（二）节能运行措施

工况匹配：避免“大马拉小车”，通过变频调速或导叶调节使风机始终运行在高效区。 系统优化：减少管道阻力损失，合理布置管路，选用高效曝气器，降低系统需求压力。 群控策略：多台风机并联运行时，根据需气量变化智能启停和负荷分配，实现整体能效最优。 热回收利用：对于大型风机，压缩热可通过换热器回收，用于供暖或工艺加热。

（三）状态监测与预测性维护

现代风机维护已从事后维修、定期维修向预测性维护发展。通过在线监测系统实时采集振动、温度、性能等数据，利用大数据分析和人工智能算法，早期识别故障征兆，预测剩余寿命，制定经济合理的维修计划，最大限度减少非计划停机。

七、结论

污水处理风机C33-1.5作为C系列多级离心鼓风机的代表产品，在中小型污水处理厂中发挥着重要作用。正确理解风机型号含义、掌握核心部件结构原理、熟悉常见故障诊断方法，是确保风机安全高效运行的基础。同时，随着工业领域对气体输送需求的多样化，风机技术也在不断发展，新材料、新密封、智能控制等技术的应用，将进一步提升风机的可靠性、效率和适应性。

作为风机技术人员，我们不仅要精通设备维修保养，更应了解工艺需求，参与系统优化，从单纯的设备维护者转变为价值创造者，为污水处理行业的节能降耗和工业生产的可靠运行贡献力量。

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