浮选风机技术基础与C150-1.198/0.998型风机解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：浮选风机、C150-1.198/0.998、多级离心鼓风机、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、碳环密封、转子总成

第一章 浮选风机技术概述与应用领域

浮选风机是矿物浮选工艺中的关键动力设备，其主要功能是向浮选槽提供稳定、连续且压力适宜的空气流，使矿浆中目标矿物颗粒与气泡充分附着，实现矿物分离。在选矿厂中，浮选风机的性能直接影响到浮选效率、精矿品位和回收率等核心生产指标。

浮选工艺对风机有着特殊要求：首先，需要提供稳定的风压以克服矿浆静压和管道阻力；其次，风量需可调以适应不同矿种和工况变化；再者，要求运行平稳可靠，能够适应连续生产环境；此外，还需具备良好的耐腐蚀性和密封性，尤其在处理可能含有腐蚀性成分的工业气体时。

目前工业领域中常用的离心鼓风机系列包括：“C”型系列多级离心鼓风机，适用于中等流量和压力场合；“CF”型系列专用浮选离心鼓风机，专门针对浮选工艺优化设计；“CJ”型系列专用浮选离心鼓风机，在特定浮选场景中有优势；“D”型系列高速高压多级离心鼓风机，适用于更高压力需求；“AI”型系列单级悬臂加压风机，结构紧凑；“S”型系列单级高速双支撑加压风机，稳定性好；“AII”型系列单级双支撑加压风机，适用于特殊工况。

这些风机可输送的气体介质十分广泛，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)以及各种混合无毒工业气体。不同气体介质的物理性质差异较大，如密度、粘度、比热容和腐蚀性等，因此在风机选型、设计和运行时需充分考虑介质特性。

第二章 C150-1.198/0.998型浮选风机详解

2.1 型号解读与基本参数

“C150-1.198/0.998”这一完整型号包含了该浮选风机的系列归属和主要性能参数：

该型号风机的压力升高值为出口压力与进口压力之差，约为0.2个大气压，这一压升能够满足大多数浮选工艺的气压需求。流量与压力的匹配关系遵循风机的基本特性曲线，在选型时需根据浮选槽的深度、矿浆密度、气泡尺寸要求以及管道布置等因素综合确定。

2.2 结构特点与工作原理

C150-1.198/0.998型浮选风机作为C系列多级离心鼓风机的典型代表，其核心结构和工作原理如下：

该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。气体从进气口进入首级叶轮，在高速旋转的叶轮作用下获得动能和静压能，随后流经导叶转换部分动能为静压能，并引导气体以合适角度进入下一级叶轮。如此逐级传递，最终在末级出口达到设计压力。

多级设计相较于单级风机的优势在于，在相同压比要求下，每级叶轮只需承担部分压升，降低了单级叶轮的转速和应力水平，提高了转子稳定性和轴承寿命，同时使效率曲线更加平缓，拓宽了高效工作区。

C系列风机的机壳通常采用水平剖分式设计，便于检修时无需拆卸进出口管道即可打开上壳体，对内部组件进行检查和维护。叶轮与主轴采用过盈配合加键连接，确保高速旋转下的可靠传递扭矩。级间密封采用迷宫密封或碳环密封，减少级间泄漏，保持级间压差。

风机驱动通常采用电动机通过联轴器直联或皮带传动，转速根据电机极数和传动比确定。对于C150-1.198/0.998这类参数的风机，一般采用4极或6极电机直接驱动，转速在1500-3000转/分范围内。

第三章 浮选风机核心配件详解

3.1 转子系统组件

风机主轴：作为传递扭矩和支撑旋转部件的核心零件，主轴材料通常选用高强度合金钢如40Cr、42CrMo等，经调质处理获得良好的综合机械性能。主轴加工精度要求极高，特别是轴承档、叶轮档和密封档的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度，直接影响转子动平衡精度和运行稳定性。主轴设计需进行严格的强度校核和临界转速计算，确保工作转速远离临界转速区，一般要求工作转速低于一阶临界转速的70%或高于二阶临界转速的130%。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器毂等旋转部件的组合体。转子组装前，每个叶轮需单独进行静平衡测试；组装后，整体进行高速动平衡校正，使不平衡量控制在标准允许范围内，通常要求平衡精度达到G2.5级或更高。转子总成的装配质量直接影响风机振动水平、轴承寿命和整体性能。

叶轮：作为能量转换的核心部件，叶轮设计决定了风机的压力-流量特性、效率和稳定工作范围。C系列风机叶轮多采用后弯式叶片，这种设计虽然单级压比较低，但效率高、高效区宽、性能曲线平坦，不易出现喘振。叶轮材料根据输送介质选择：输送空气时可用普通碳钢或低合金钢；输送腐蚀性气体时需采用不锈钢或特种合金；高速叶轮可能采用高强度铝合金或钛合金以减轻重量。叶轮制造工艺包括铆接、焊接和整体铸造/加工，现代多级离心风机叶轮趋向于采用焊接结构，保证强度和流道精度。

3.2 轴承与润滑系统

风机轴承用轴瓦：C系列风机多采用滑动轴承（轴瓦），相比滚动轴承，滑动轴承具有承载能力大、耐冲击、寿命长、阻尼特性好等优点，特别适用于连续运转的重载场合。轴瓦通常由钢背衬和轴承合金层（巴氏合金）组成，巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗咬合性。轴瓦间隙是关键参数，一般取轴径的0.1%-0.15%，间隙过小可能导致温升过高甚至烧瓦，间隙过大则振动加剧。轴瓦需设置适当的供油槽和油楔，确保形成完整的润滑油膜。

轴承箱：作为支撑转子和容纳轴承的部件，轴承箱不仅要有足够的强度和刚度，还需设计合理的润滑和冷却结构。轴承箱通常分为上、下两半，便于安装和检修。箱体内设有进油口、回油口、油位计、温度测点等。对于高速风机，轴承箱还可能配备油雾分离器和呼吸器，防止油雾泄漏和外部杂质进入。

3.3 密封系统

气封：主要用于减少机壳内高压气体向低压区的泄漏，在级间和轴端均有设置。C系列风机常采用迷宫密封，由一系列环形齿片与轴（或轴套）形成微小间隙和膨胀腔，气体通过时产生节流和涡流消耗能量，从而减少泄漏。迷宫密封设计需考虑齿形、齿数、间隙值等参数，间隙一般取轴径的0.0005-0.001倍，并在热态下留足膨胀余量。

碳环密封：这是一种接触式密封，由多个碳环组成，依靠弹簧力使碳环内孔与轴（或轴套）保持轻微接触。碳环密封的优点是泄漏量极小，几乎为零泄漏，适用于有毒、有害或贵重气体的密封。但碳环密封会产生摩擦热，需要良好的冷却和润滑，且对轴的表面硬度和光洁度要求极高，通常需要配合硬质轴套使用。

油封：主要用于防止轴承润滑油向外泄漏，同时阻止外部灰尘、水分进入轴承箱。常用油封包括唇形密封、机械密封等。唇形密封结构简单、成本低，但寿命相对较短；机械密封泄漏量小、寿命长，但结构复杂、成本高。选择时需根据转速、介质温度、压力等因素综合考虑。

第四章 浮选风机常见故障与修理技术

4.1 振动异常分析与处理

风机振动是运行中最常见的故障现象，原因复杂多样：

转子不平衡：这是最常见原因，表现为振动频率与转速频率一致（1倍频突出）。可能由叶轮积垢、磨损不均、部件松动或原始平衡被破坏引起。处理方法是停机清洁叶轮、检查紧固件、重新进行动平衡校正。现场动平衡技术可在不拆卸转子的情况下，通过试加重和相位测量，计算并添加/去除配重，恢复平衡状态。

对中不良：电机与风机轴中心偏差过大，导致联轴器处产生附加力和力矩，振动特征为轴向振动较大且2倍频成分明显。需重新进行对中调整，使用激光对中仪可大幅提高对中精度和效率，冷态对中时需考虑热膨胀的影响，预留适当偏移量。

轴承故障：轴瓦磨损、巴氏合金脱落或损伤时，振动会增大且可能出现高频成分。需检查轴承间隙、接触斑点、表面状况，磨损超标或损伤严重时应更换轴瓦。安装新轴瓦时需刮研，确保接触面积达到70%以上且分布均匀。

共振现象：当风机工作转速接近系统固有频率时发生共振，振动急剧增大。需通过振动测试分析确定固有频率，采取措施如改变支撑刚度、增加阻尼或调整工作转速避开共振区。

4.2 性能下降原因与恢复

流量不足或压力降低：可能原因包括：进出口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏增加、叶轮磨损腐蚀使型线改变、转速下降等。应检查并清洗滤网，测量密封间隙并与标准值对比，检查叶轮状态，校核转速。对于磨损叶轮，可考虑采用耐磨涂层修复或更换。

效率下降能耗增加：除上述原因外，还可能因管网阻力变化导致工作点偏离高效区、气体介质温度或密度变化、多级风机中间级损坏等引起。应重新测试性能曲线，调整工况点，检查各级叶轮和导叶状态。

4.3 关键部件维修技术

主轴修复：主轴轴颈磨损、划伤时，可采用磨削修复（当磨损量较小时）或喷涂（如电弧喷涂、等离子喷涂）后加工修复。修复后需检查形位公差，确保与轴承的配合要求。

叶轮修复：叶片磨损、腐蚀或开裂时，对于焊接叶轮可采用补焊后修磨型线；对于铆接叶轮，严重时需更换叶片或整体叶轮。修复后必须重新进行静平衡测试。

机壳与静止件修复：密封部位磨损形成沟槽时，可采用镶套或堆焊后加工的方法修复。导叶片损坏或变形时，需校正或更换。

所有维修工作完成后，必须进行全面的检测和试运行，包括：尺寸检查、无损探伤（特别是焊接部位）、静平衡/动平衡测试、机械运转试验（测量振动、温度、噪声等参数），有条件时应进行性能测试，确保达到设计指标。

第五章 工业气体输送风机技术要点

5.1 不同气体介质的特性与影响

输送工业气体时，风机设计和运行必须考虑气体物理化学性质的差异：

气体密度：直接影响风机压升和功率。输送密度大于空气的气体（如CO₂、O₂）时，在相同体积流量下质量流量增加，所需功率增大；输送轻质气体（如H₂、He）时则相反。风机选型时需按实际气体密度换算性能参数。

气体粘度：影响流动阻力和效率。高粘度气体（如某些工业烟气）流动损失大，可能需特殊设计的流道或提高转速补偿。

腐蚀性：如O₂的强氧化性、酸性烟气的腐蚀性等，要求材料选择必须考虑耐腐蚀性能，如采用不锈钢、特种合金或防腐涂层。

爆炸危险性：输送可燃气体（如H₂）或与空气混合后可能爆炸的气体时，风机需采用防爆设计，包括防爆电机、消除静电措施、防止泄漏结构等。

温度与湿度：高温气体会降低气体密度、影响材料强度、引起热膨胀问题；潮湿气体可能导致冷凝腐蚀或结垢。需要考虑冷却、保温或特殊表面处理。

5.2 特殊气体输送风机的设计考虑

氧气输送风机：氧气助燃且高纯氧对油脂有剧烈反应，因此氧压机必须绝对禁油。所有与氧气接触的部件需彻底脱脂清洗，采用无油润滑轴承或特殊密封结构，材料选择避免使用易与氧反应的物质，流道设计应避免局部高温产生。

氢气输送风机：氢气密度小、渗透性强、易爆炸。设计重点在于防止泄漏（采用多重密封、焊接壳体）、防止静电积聚（材料导电处理）、防爆结构。由于氢气密度低，相同压升所需级数可能更多或转速更高。

腐蚀性气体输送风机：材料选择是关键，需根据气体成分、浓度、温度、湿度等选择合适的不锈钢（如316L）、镍基合金（如哈氏合金）或非金属涂层。结构上应避免死角积液，表面光洁度高以减少附着腐蚀。

高温气体输送风机：需考虑材料高温强度、热膨胀差异、冷却系统设计。可能采用水冷壳体、隔热层、高温轴承和密封材料。转子设计需计算热态变形，确保冷态对中时预留适当偏移。

5.3 密封系统的特殊要求

工业气体输送对密封有更高要求，往往需要组合密封：

对于有毒、有害气体：通常采用“迷宫密封+碳环密封+氮气密封”的组合形式。迷宫密封作为第一道防线减少大部分泄漏；碳环密封实现接近零泄漏；氮气密封在碳环外侧通入略高于机内压力的氮气，即使有微量泄漏也是氮气而非工艺气体，同时氮气可吹扫碳环摩擦热。

对于贵重气体：除上述密封外，可能还需要设置回收系统，收集泄漏气体返回工艺流程。

对于高压气体：需采用更多级数的迷宫密封或配合干气密封（一种非接触式机械密封，通过微米级间隙和反向压力槽实现密封）。

密封系统的选择需综合考虑气体特性、压力、温度、转速、成本和安全环保要求，进行专门设计计算。

第六章 浮选风机选型、运行与维护建议

6.1 科学选型要点

浮选风机选型不能简单按铭牌参数选择，需系统考虑：

工艺需求分析：确定实际所需风量（考虑浮选槽数量、尺寸、矿浆特性）、压力（槽深、管道阻力、气泡发生器阻力）、气体介质（空气或特殊气体）、温度条件等。

性能曲线匹配：查阅制造厂提供的性能曲线，确保工作点落在风机高效区内（一般最高效率点的±10%范围），且远离喘振区。对于工况变化大的场合，应选择平坦的性能曲线。

系统阻力计算：准确计算管道、阀门、气泡发生器、液位压差等总阻力，留适当余量（一般10%-15%），但避免过大余量导致低效运行。

特殊要求考虑：如防爆、防腐、低噪音、变频调速等特殊要求应在选型时明确提出。

比较与评估：对不同系列、型号进行技术经济比较，综合考虑初投资、运行能耗、维护成本、可靠性、备件供应等因素。

6.2 高效运行策略

工况点优化：通过调节进口导叶、出口阀门或变频调速，使风机实际工作点尽可能接近设计高效点。变频调速不仅能节能，还能实现软启动，减少机械冲击。

多机并联运行：对于大系统，采用多台风机并联比单台大风机更灵活、可靠。需注意并联运行时的相互影响，避免进入不稳定区。

状态监测与预防性维护：安装在线振动、温度监测系统，定期进行性能测试，建立风机健康档案，预测故障趋势，实现计划性维修而非故障后维修。

操作规范化：制定严格的操作规程，特别是启停程序。启动前必须盘车检查，确保无卡阻；暖机逐步升速；停机后应继续盘车直到机壳温度均匀下降，防止热变形。

6.3 系统化维护体系

日常巡检：检查振动、噪音、温度、油位、油质、过滤器压差等参数，记录运行数据。

定期保养：按运行时间制定保养计划，包括：润滑油定期更换（一般首次运行200小时后换油，以后每6-12个月或按油质检测结果更换）；过滤器清洗/更换；螺栓紧固检查；联轴器对中复查等。

大修周期管理：根据运行小时数或状态监测结果安排大修，通常C系列风机大修周期为2-3年。大修内容应包括：全面解体检查；转子动平衡校验；轴承、密封更换；流道清理；性能复测等。

备件策略：根据风机关键性和供货周期，合理储备易损件（如密封件、轴承）和长周期件（如叶轮、主轴）。与制造商保持良好沟通，获取技术支持和备件供应保障。

人员培训：操作和维护人员必须经过专业培训，理解风机原理、结构、性能特点，掌握基本故障诊断和处理技能。定期组织技术交流和培训更新。

结语

浮选风机作为选矿工艺的关键设备，其技术发展日新月异。从传统的C系列多级离心风机到专门优化的CF、CJ系列浮选专用风机，再到适应各种工业气体的特种风机，技术进步始终围绕提高效率、增强可靠性、扩大适应范围、降低维护成本等核心目标展开。

C150-1.198/0.998型风机作为典型代表，体现了多级离心风机在浮选应用中的平衡之道：适中的效率、可靠的性能、合理的维护性。通过深入理解其结构特点、掌握配件功能和修理技术，并结合具体气体介质的特殊要求进行选型和应用，可以最大限度地发挥设备效能，为浮选工艺稳定高效运行提供坚实保障。

未来浮选风机技术将更加注重智能化、高效化和专用化发展。智能监测与故障诊断系统将普及，实现预测性维护；新材料的应用将提高部件寿命和耐腐蚀性；气动设计的优化将进一步提升效率；与工艺控制的深度集成将实现风量风压的精准匹配。作为风机技术人员，我们需不断学习新知识、掌握新技能，跟上技术发展步伐，为选矿工业的绿色、高效、智能化发展贡献力量。