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污水处理风机基础知识与C80-1.2型号详解

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:污水处理风机、C80-1.2多级离心鼓风机、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦轴承、碳环密封、风机选型

一、污水处理风机概述与基本原理

污水处理风机是污水处理工艺中的核心设备之一,主要功能是向生化池提供充足的氧气,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。在活性污泥法、生物膜法等主流污水处理工艺中,曝气系统的能耗约占整个污水处理厂能耗的50%-70%,而风机又是曝气系统的能耗主体,因此风机的选型、运行和维护直接关系到污水处理效果和运行成本。

污水处理风机的工作原理基于气体动力学,通过旋转的叶轮将机械能转换为气体的压力能和动能。根据结构和工作原理的不同,污水处理风机主要可分为罗茨风机、多级离心风机和单级高速离心风机等类型。其中,多级离心鼓风机因其效率较高、运行稳定、噪音相对较低、维护方便等特点,在中小型污水处理厂中应用广泛。

污水处理风机的选型主要依据两个关键参数:风量和风压。风量根据污水处理的水量、水质及处理工艺确定,通常按需氧量计算;风压则主要由曝气系统阻力决定,包括曝气器阻力、管道阻力及静水压力,其中静水压力(即污水池水深)是决定风压的最主要因素。例如,对于水深为8米的曝气池,考虑到曝气器阻力和管道损失,通常需要风机提供至少0.08MPa(约0.8公斤/平方厘米)的出风压力。

二、C系列多级离心鼓风机详解与C80-1.2型号说明

“C”型系列多级离心鼓风机是专门为污水处理行业设计的节能型曝气鼓风机,采用多级叶轮串联结构,每级叶轮对气体做功,逐级提高气体压力,最终达到工艺所需的出口压力。该系列风机具有结构紧凑、运行平稳、效率曲线平坦、调节范围宽等特点,非常适合污水处理工况连续运行的要求。

污水处理风机C80-1.2型号全面解析

对于“C80-1.2”这一型号标识,其含义如下:

“C”:代表C系列多级离心鼓风机,该系列采用轴向进气、径向排气的结构,叶轮通常为后弯式,效率较高,整机由底座、轴承箱、机壳、转子、密封系统等组成。 “80”:表示风机在标准进气状态下的额定流量为每分钟80立方米。这里的标准进气状态通常指进气压力为1个标准大气压(101.325 kPa),进气温度为20℃,相对湿度为50%。在实际选型时,需根据污水处理厂的实际海拔、气温、湿度对流量进行修正。流量是风机选型的核心参数之一,需精确匹配生化系统的需氧量,过小会导致曝气不足,处理效果下降;过大会造成能源浪费,甚至可能引起污泥解体。 “-1.2”:表示风机的出口压力为1.2个大气压(表压),即绝对压力约为2.2个大气压。这个压力值主要是由曝气池的水深决定的。根据流体静力学原理,水深每增加10米,静压增加约0.1MPa(约1个大气压)。因此,C80-1.2型号风机适用于静水压约为2米,加上曝气器及管路阻力后,总阻力约为0.02MPa(0.2公斤/平方厘米)的工况。型号中未出现“/”符号,表示风机的进气压力为标准大气压(即常压进气)。若型号中出现“/”,如“C80/1.0-1.2”,则“/”后的“1.0”表示进气压力为1.0个大气压(绝对压力),这种设计常用于有特殊进气要求的场合。

C80-1.2风机在设计点时具有较优的效率,其性能曲线(压力-流量曲线)相对平坦,意味着在一定压力波动范围内,流量变化较小,有利于稳定曝气效果。风机的驱动通常采用电机通过联轴器直联,转速根据电机极对数固定(如2极电机约2900转/分,4极电机约1450转/分),流量调节主要通过进口导叶调节或出口阀门调节实现,现代应用中越来越多采用变频调速,实现更宽范围、更节能的流量调节。

三、污水处理风机核心配件详解

风机的长期稳定运行依赖于各个配件的可靠性和匹配性。以下是C系列多级离心鼓风机的核心配件说明:

风机主轴:主轴是风机的核心传动部件,承载着所有旋转零件的重量和传递扭矩。通常采用高强度合金钢(如40Cr、35CrMo)锻造而成,经过调质处理获得良好的综合机械性能。主轴上安装叶轮、平衡盘、联轴器等部件,其加工精度要求极高,各安装部位的径向跳动、轴向跳动必须严格控制,以确保转子动平衡精度和运行稳定性。 风机轴承与轴瓦:C系列风机常采用滑动轴承(轴瓦)支撑转子。滑动轴承具有承载能力强、运行平稳、耐冲击、寿命长等优点。轴瓦通常为剖分式,内衬巴氏合金(一种耐磨减摩的锡锑铜合金)。运行中,润滑油在轴与轴瓦之间形成稳定的油膜,实现液体摩擦。轴承的润滑至关重要,通常采用强制循环油润滑系统,确保供油压力、温度、清洁度符合要求。 风机转子总成:转子总成是风机做功的核心部件,包括主轴、多个叶轮、平衡盘、推力盘、轴套等。叶轮是多级离心风机的关键部件,一般采用高强度铝合金精密铸造或不锈钢焊接而成,型线为后弯式,以保证高效率。每个叶轮安装在独立的扩压器流道中。平衡盘用于平衡转子由于各级叶轮压力不对称产生的轴向推力,其设计和工作状态直接影响推力轴承的负荷和寿命。转子总成在装配完成后,必须进行高速动平衡校正,将不平衡量控制在标准(如G2.5级)以内,这是保证风机低振动运行的关键。 气封与碳环密封:为防止级间气体泄漏和气体向轴承箱泄漏,风机设有密封系统。在级间和轴端,常采用迷宫密封或碳环密封。碳环密封由多个分裂式石墨环组成,靠弹簧力抱紧在轴上,具有良好的自润滑性和密封性,并能适应一定的轴跳动。相比于传统迷宫密封,碳环密封的泄漏量更小,有助于提升风机效率,尤其在输送有价值或有害气体时优势明显。 油封:安装在轴承箱两端,用于防止润滑油外漏和外部杂质进入轴承箱。常用骨架油封或机械密封,要求耐温、耐磨、与润滑油相容。 轴承箱:是容纳和支撑主轴轴承的部件,为轴承提供精确的定位和良好的润滑环境。轴承箱内设有油路、油槽,确保润滑油能充分到达轴承工作面。轴承箱的刚性、散热设计以及对中精度,都直接影响轴承寿命和风机振动水平。

四、污水处理风机常见故障与修理要点

风机在长期运行中会出现磨损、疲劳、对中变化等问题,及时的维护和修理是保障其寿命和效能的关键。

振动超标:这是最常见的故障。原因可能包括:转子动平衡破坏(叶轮结垢、磨损不均、部件松动);轴承磨损或巴氏合金脱落;联轴器对中不良;地脚螺栓松动;基础刚性不足;进入喘振区运行等。修理时,需重新进行现场动平衡校准,检查更换轴承,重新精确对中,紧固地脚螺栓。应定期检查振动值,做好趋势记录。 轴承温度高:原因可能是润滑油量不足、油质脏污变质、油路堵塞、冷却效果差、轴承间隙过小或过大、轴向推力过大(平衡盘失效或堵塞)等。修理需检查润滑系统,清洗滤网、换热器,更换合格润滑油,调整轴承间隙,检查平衡盘及平衡管是否畅通。 风量或压力不足:可能原因有:进口过滤器堵塞导致进气不足;密封间隙(如迷宫密封、碳环密封)因磨损过大,内部泄漏严重;叶轮腐蚀、磨损或严重结垢,效率下降;电机转速不足;管网阻力增大(如曝气头堵塞)。修理需要清洗或更换过滤器,检查并调整更换密封件,清理或更换叶轮,检查电机和变频器,清理曝气系统。 异响:包括轴承损坏的连续或间歇性敲击声,叶轮与机壳摩擦的刮擦声,喘振时的周期性吼叫声等。需立即停机检查,确定声源,针对性更换轴承、调整间隙或调整运行工况避开喘振区。 润滑油泄漏:检查油封是否老化磨损,轴承箱结合面密封是否完好,油位是否过高,回油管路是否畅通。更换失效的密封件。

大修流程通常包括:解体风机,清洗所有部件;检查测量主轴直线度、叶轮口环间隙、轴承间隙、密封间隙等关键尺寸;更换所有易损件(轴承、油封、密封环);检查叶轮、机壳等承压件有无裂纹、腐蚀;重新组装,严格按标准进行对中;单机试车,检测振动、温度、压力、流量等参数是否正常。

五、输送工业气体的风机选型与应用扩展

除了输送空气用于污水处理曝气,离心鼓风机在工业生产中还广泛应用于输送各种特殊气体。不同气体的物理性质(分子量、密度、比热容、爆炸极限、腐蚀性、毒性等)差异巨大,对风机的设计、材料选择和安全措施提出了特殊要求。

风机系列与气体适配性“C”型系列多级离心鼓风机:如前所述,适用于中低压、较大流量的洁净或含尘量较低的气体输送,如空气、氮气、二氧化碳等。 “D”型系列高速高压多级离心鼓风机:采用齿轮箱增速,转子转速更高,单级压比大,可用更少的级数达到更高的出口压力,结构紧凑。适用于需要较高压力的工业气体输送场合,如高炉鼓风、气力输送等。 “AI”型系列单级悬臂加压风机:叶轮悬臂安装,结构简单。适用于中低压、中等流量的洁净气体。输送腐蚀性气体时,需特别注意材质选择。 “S”型系列单级高速双支撑加压风机:采用高速电机直驱或齿轮箱增速,叶轮为单级悬臂或双支撑(此处S型通常指高速单级),转速可达每分钟数万转,效率高,调节范围广。适用于中等流量、压力要求较高的工艺,如物料干燥、工艺气体循环。 “AII”型系列单级双支撑加压风机:叶轮置于两轴承之间,转子稳定性好,适用于较大流量、中低压的工况,常用于电站、矿山等领域的通风或气体输送。 输送不同工业气体的特殊考量空气:最常输送介质,按常规设计即可。但若用于富氧环境或高温空气,需考虑材料的抗氧化性和热膨胀。 工业烟气:通常温度高、含尘、可能具有腐蚀性。风机需选用耐热钢(如304、316不锈钢),设计冷却结构(如水冷夹套),前置高效除尘设备,密封需能防止粉尘侵入轴承,过流部件应考虑防磨措施(如喷涂耐磨涂层)。 二氧化碳(CO₂)氮气(N₂)氩气(Ar)等惰性或窒息性气体:重点在于密封的可靠性,防止气体外泄造成环境缺氧风险。通常要求采用干气密封、双端面机械密封等泄漏量极少的密封形式。材料一般无特殊要求。 氧气(O₂):强氧化性,尤其在高压力下危险性剧增。所有与氧气接触的部件必须彻底去油脱脂,禁油。材料应选用铜合金、不锈钢(如304、316)等不易发生火花且抗氧化性好的材料。流速需严格控制,防止静电积聚。设计需符合严格的氧压设备规范。 氢气(H₂)氦气(He)氖气(Ne):分子量小,密度低。输送这类气体时,风机所需的压头高,功耗大。叶轮型线需要特殊设计以适应低密度气体。氢气还具有易燃易爆、渗透性强等特点,对密封(通常用高性能干气密封)和防爆要求极高,电气部件需防爆设计。 混合无毒工业气体:需明确混合气体的具体组分、比例、温度、压力等条件,计算其平均分子量、绝热指数等关键参数,作为风机设计和选型的依据。需注意气体组分是否会在运行条件下发生冷凝,冷凝液是否具有腐蚀性。

总结而言,污水处理风机C80-1.2作为C系列多级离心鼓风机的典型代表,其选型、配件认知和维护修理知识是风机技术人员的基础。同时,技术视野应扩展到更广泛的工业气体输送领域,深刻理解不同风机系列的结构特点与不同气体介质物性对风机设计的深刻影响,才能做到精准选型、安全运行和高效维护。随着节能环保要求的提高和智能控制技术的发展,未来风机将向着更高效率、更宽调节范围、更智能化的状态监测与故障预警方向发展,这要求技术人员不断更新知识,跟上技术进步的节奏。

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