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污水处理风机基础知识及C系列产品详解

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:污水处理风机、C85-1.35型多级离心鼓风机、风机配件、风机修理、工业气体输送、离心鼓风机选型、风机维护

引言:污水处理风机的重要性

在现代化污水处理工艺中,曝气环节是生化处理的核心,其目的是向污水中强制充入空气或氧气,为好氧微生物提供生存和代谢所需的溶解氧。而承担这一气体输送任务的关键设备,便是污水处理风机。它不仅是整个污水处理厂的“肺”,更是能耗大户,其运行的稳定性、效率及选型的合理性直接关系到出水水质、运行成本和系统可靠性。本文将围绕风机基础知识,重点剖析C85-1.35型多级离心鼓风机,并对其配件、维修及工业气体输送应用进行系统说明,以期为同行提供参考。

一、 离心鼓风机主要系列简介

在污水处理领域,根据风压、流量和效率的不同需求,主要选用以下几类离心鼓风机:

“C”型系列多级离心鼓风机:这是污水处理中应用最为广泛的机型之一。其核心特点在于拥有多个叶轮串联在同一根主轴上,气体逐级压缩,因此单机即可获得较高的压比。它具有结构紧凑、运行平稳、效率曲线平坦、调节范围相对较宽等优点,非常适用于中型污水处理厂及水深(对应所需压力)变化不大的工况。本文重点阐述的C85-1.35即属于此系列。 “D”型系列高速高压多级离心鼓风机:可视为C型的升级或高压版本。通常采用齿轮箱增速,使转子达到更高转速,从而在单级叶轮上获得更高能量头。通过多级串联,能够提供比C型风机更高的出口压力。适用于深水曝气、长距离输送或需要更高风压的工业流程。 “AI”型系列单级悬臂加压风机:该系列风机叶轮安装在主轴的一端(悬臂式),结构相对简单。通常为单级叶轮,通过高转速(常配增速齿轮箱)来实现所需压力。其特点是流量范围较大,结构轻便,但适用于压力要求不极端高的场合,且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:采用单级叶轮,转子两端均有轴承支撑,运行稳定性优于悬臂式。通过高速设计(通常与电机直连或通过增速箱)获得高压。其流道设计常针对高效率优化,结构上介于悬臂和多级之间,适用于特定流量和压力区间的高效需求。 “AII”型系列单级双支撑加压风机:与S型类似,同为双支撑结构,但可能在气动设计、轴承形式或整体结构侧重上有所不同,强调更广的工况适应性或特定的可靠性设计。

二、 污水处理风机型号C85-1.35详解

1. 型号解读
以“C85-1.35”为例,其命名规则清晰反映了核心性能参数:

“C”:代表风机系列,即C型系列多级离心鼓风机。 “85”:代表风机在设计进气状态下的额定流量,单位为立方米每分钟。即该风机每分钟可输送85立方米的空气(标准进气条件通常指:压力为1个标准大气压,温度为20摄氏度,相对湿度50%的空气)。 “-1.35”:代表风机的出口绝对压力(或表压+当地大气压),单位为千克力每平方厘米或巴(工程上常俗称“公斤”),此处1.35意指出口绝对压力为1.35公斤力每平方厘米,换算成表压约为0.35公斤力每平方厘米(即约34.3kPa)。这个压力值是根据污水处理中曝气系统的总阻力(主要由曝气器淹没水深、管路阻力、曝气器阻力构成)来确定的。例如,若曝气头置于水下3.5米深处,则至少需要约0.35公斤力每平方厘米的表压来克服静水压,剩余压力用于克服管路及设备阻力。

值得注意的是:在部分型号标示中,若出现如“C90-1.6/0.98”的格式,“/”后的“0.98”表示进气压力为0.98个绝对大气压。对于标准型号C85-1.35,未标注进气压力,则默认为在1个标准大气压下进气。

2. C85-1.35在污水处理中的应用
该型号风机流量85立方米每分钟,出口压力1.35绝对压力,是一个典型的适用于中型污水处理厂或作为大型厂分区供气的机型。其选型依据主要基于:

生化池需氧量(OUR):通过水质参数(如BOD5、氨氮去除负荷)计算得出理论需氧量,再结合氧转移效率(SOTE)折算成标准状态下的空气需求量。 系统总压力损失系统总压力损失等于曝气头淹没水深对应的静压加上空气管路沿程阻力与局部阻力之和,再加上曝气头本身的阻力损失。C85-1.35提供的压力必须大于此总损失,并留有适当余量(通常10%-15%)。 流量调节需求:污水处理厂的水量、水质存在波动,风机需具备流量调节能力。C系列风机常通过进口导叶调节、变频调速等方式来改变工况点,以适应需氧量的变化,保持高效运行。

三、 风机核心配件功能与维护要点

一台可靠的离心鼓风机,离不开其精密的核心配件。以C系列多级离心鼓风机为例,主要配件包括:

风机主轴:作为整个转子系统的核心承力与传动部件,要求极高的强度、刚性和动平衡精度。通常由优质合金钢锻件经多道工序加工而成。维护中需定期检查其直线度,防止因长期运行或异常力(如不对中、喘振)导致弯曲。 风机转子总成:由主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘(如有)、锁紧螺母等组件构成。叶轮是赋予气体能量的关键部件,其型线、材料和制造精度直接决定风机效率和性能。转子总成在高速旋转时必须保持极高的动平衡等级(通常要求达到G2.5或更高),任何不平衡都会导致振动超标,损坏轴承。 风机轴承与轴瓦:C系列风机常采用滑动轴承(轴瓦),因其承载能力强、阻尼性能好、适合高速重载。轴瓦内衬巴氏合金。运行中依靠压力油形成油膜,将转子“托起”,实现液体摩擦。维护重点是保证润滑油的清洁度、合适的粘度、油温及供油压力,定期检查轴瓦间隙和巴氏合金表面磨损、疲劳剥落情况。 气封与碳环密封:安装在机壳与转子之间,用于减少高压气体向低压端的泄漏(级间密封和轴端密封)。碳环密封因其自润滑、耐高温、磨损后自动补偿的特点被广泛应用。需定期检查碳环的磨损量,确保密封间隙在允许范围内,否则会显著降低风机效率。 油封:主要用于轴承箱等部位,防止润滑油泄漏和外部杂质进入。常见的有迷宫密封、骨架油封等。需关注其老化、磨损情况。 轴承箱:容纳并支撑轴承(轴瓦),为其提供稳定的润滑和冷却环境。需保持轴承箱外部清洁,内部油路畅通,冷却水(如有)供应正常。

四、 风机常见故障与修理要点

风机的定期维护和及时修理是保障污水处理厂连续稳定运行的关键。常见故障及处理如下:

振动超标可能原因:转子积垢(不平衡)、叶轮磨损或腐蚀、主轴弯曲、联轴器对中不良、轴承(轴瓦)磨损间隙过大、基础螺栓松动。 修理要点:首先进行振动频谱分析,定位故障源。对转子进行现场动平衡或返厂做高速动平衡校正。检查并重新调整对中(激光对中仪是理想工具)。测量并调整轴瓦间隙至设计值。紧固地脚螺栓。 排气压力或流量不足可能原因:进口过滤器堵塞、密封间隙(特别是碳环密封)磨损过大导致内泄漏严重、转速未达额定值(变频器问题或皮带打滑)、管路系统泄漏或曝气头堵塞。 修理要点:清洁或更换过滤器。解体检查各级气封、碳环密封,更换磨损超差部件。校验仪表和变频器输出。排查系统管路和曝气设备。 轴承温度过高可能原因:润滑油量不足或变质、油冷却器效率下降、轴瓦间隙过小、润滑油牌号错误、轴承安装不当或损坏。 修理要点:检查油位,化验润滑油,必要时更换。清理油冷却器水侧和油侧污垢。检测并调整轴瓦间隙。确保使用规定牌号的润滑油。 异常噪音可能原因:喘振(在低流量高压比区域运行)、轴承损坏、转子与静止件摩擦、齿轮箱(如有)故障。 修理要点:立即调整工况点,远离喘振区(检查并设置防喘振阀)。停机检查内部动静部件间隙。重点检查轴承和齿轮啮合情况。

修理通用流程:停机泄压→断电挂牌→拆除关联管路/仪表→吊装解体→清洗检查所有部件→测量关键尺寸(如间隙、跳动)→更换损坏件→严格按照装配工艺回装(特别注意对中、间隙调整)→单机试车(检查振动、温度、噪声)→联动试车。

五、 输送工业气体的风机特别说明

前述风机系列(C, D, AI, S, AII)不仅用于输送空气,经过特殊设计和材料选择,同样可广泛应用于化工、冶金、空分等领域,输送多种工业气体。可输送气体包括但不限于: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)以及混合无毒工业气体。

输送工业气体时,选型与设计需特别关注以下要点:

气体物性参数:这是选型计算的基础。必须明确: 气体密度:直接影响风机压升和轴功率。风机性能曲线基于标准空气,输送其他气体时需根据气体密度与空气密度的比值,进行性能换算绝热指数(比热容比):影响压缩过程的温升和功率计算。 压缩性系数:对于高压或特殊气体,需考虑其对理想气体状态的偏离。 材料相容性与防腐氧气(O₂):要求极高的洁净度和禁油处理。所有流道、密封部件必须进行严格的脱脂清洗,材料需选用抗氧化、不起火花的铜合金或不锈钢,并禁绝使用润滑油(需采用无油润滑或特殊的隔离密封)。 二氧化碳(CO₂)、湿性工业烟气:常具有腐蚀性,尤其是当含有水分时。叶轮、机壳等过流部件需选用不锈钢(如316L)或更高等级的抗腐蚀材料,并可能需做防腐涂层。 氢气(H₂):密度小、渗透性强、易燃易爆。对密封系统(如干气密封)要求极高,防止泄漏。结构设计需考虑防爆要求。 密封系统特殊设计: 对于贵重、有毒或危险气体,必须采用极低泄漏的密封形式,如干气密封串联式碳环密封配以惰性气体阻塞等,确保工艺气体不外泄,空气不内侵(对于忌氧气体)。 安全性考虑: 必须清楚了解气体的爆炸极限、毒性、化学活性。风机设计需符合相应的防爆、防火、防毒规范。仪表选型(如振动、温度探头)也需符合危险区域划分要求。 性能换算公式(核心): 当输送气体密度(ρ_g)与标准空气密度(ρ_a)不同时,在相同转速和风机尺寸下: 压力(压比)换算关系为:风机产生的压比保持不变,但压差(出口压力减进口压力)与气体密度成正比。 轴功率换算关系为:轴功率与气体密度成正比。 流量(容积流量):在进口状态相同时,风机输送的容积流量大致相同。

因此,选型时首先要根据工艺要求的质量流量和进口状态计算出实际需要的容积流量,再根据气体物性对样本(基于空气)的性能曲线进行换算,或委托制造商进行专门的气动设计。

结语

污水处理风机,特别是如C85-1.35这样的多级离心鼓风机,是污水厂稳定高效运行的心脏设备。深入理解其型号含义、工作原理、核心配件及维护修理要点,是实现其长周期、低成本、安全运行的基础。同时,认识到同一风机平台通过材料、密封和设计的调整,可广泛应用于各类工业气体输送领域,这拓展了设备的应用边界,也对技术人员提出了更高的知识要求。作为风机技术人员,我们应持续学习,精细维护,确保每一台风机都在其最佳工况下稳定运行,为污水处理和工业生产保驾护航。

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