浮选风机基础与应用解析：以C130-1.7型风机为核心的全面技术说明

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：浮选风机、C130-1.7、多级离心鼓风机、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、转子总成、碳环密封

一、浮选风机概述与技术体系

浮选风机是矿物浮选工艺中的核心动力设备，其主要功能是向浮选槽提供稳定、可控的气流，通过气泡与矿粒的附着实现矿物分离。在现代化选矿厂中，浮选风机的性能直接影响浮选效率、精矿品位和回收率，是决定选矿经济效益的关键设备之一。

根据结构和工作原理的不同，浮选风机主要分为以下几大系列：

“C”型系列多级离心鼓风机是浮选工艺中最常用的机型，采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压实现较高的压力输出。该系列风机效率较高，运行平稳，压力范围广泛，特别适用于大中型浮选厂的供气需求。

“CF”型系列专用浮选离心鼓风机是针对浮选工艺特殊要求开发的专用机型，在气量调节、压力稳定性和抗堵塞方面进行了优化设计，能更好地适应浮选药剂环境和矿浆泡沫的影响。

“CJ”型系列专用浮选离心鼓风机则是在CF型基础上进一步改进的机型，通常具有更高的效率和更宽的工况调节范围，适用于对能耗控制要求严格的现代化选矿厂。

“D”型系列高速高压多级离心鼓风机采用高转速设计，在相同体积下能够提供更高的压力和流量，适用于需要高压供气的特殊浮选工艺或大型深槽浮选系统。

“AI”型系列单级悬臂加压风机结构紧凑，安装维护方便，适用于中小型浮选厂或作为辅助供气设备。其单级叶轮设计使得维护相对简单，但在高效率和大流量方面有一定限制。

“S”型系列单级高速双支撑加压风机采用高速设计和双支撑结构，兼顾了结构刚性和运行稳定性，适用于需要较高压力但空间受限的场合。

“AII”型系列单级双支撑加压风机则在AI型基础上增加了支撑点，提高了转子系统的稳定性，适用于中等流量和压力的浮选工艺。

这些风机系列可输送多种工业气体，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。不同气体介质对风机的材料选择、密封设计和运行参数有特殊要求，这将在后续章节详细说明。

二、C130-1.7型浮选风机详解

2.1 型号解读与技术参数

浮选风机型号“C130-1.7”按照行业标准进行编码，每一部分都包含重要的技术信息：

“C”表示该风机属于C系列多级离心鼓风机。C系列风机通常采用多级叶轮串联设计，每级叶轮都对气体做功，逐级提高气体压力。这种设计使得风机能够在效率较高的情况下实现较大的压力提升，特别适合浮选工艺对稳定压力和流量的要求。

“130”表示风机在设计工况下的流量为每分钟130立方米。这是风机最重要的参数之一，直接决定了风机能够服务的浮选槽数量和规模。流量参数是基于标准进口条件（温度20℃，压力101.325kPa，相对湿度50%）下的空气介质测定的。当输送气体密度与空气不同时，实际流量需要进行换算。

“-1.7”表示风机出口压力为1.7个大气压（表压）。这里需要特别注意的是，在风机型号标注中，如果没有“/”符号，则表示进口压力为1个大气压（绝对压力）。因此，C130-1.7表示风机进口压力为1个大气压（绝对），出口压力为1.7个大气压（绝对），净压升为0.7个大气压。如果型号中有“/”符号，如“C130/1.2-1.7”，则表示进口压力为1.2个大气压，出口压力为1.7个大气压。

与参考型号“C200-1.5”相比，C130-1.7具有更小的流量（130m³/min vs 200m³/min）和更高的出口压力（1.7atm vs 1.5atm），这意味着C130-1.7适用于需要较高压力但流量需求相对较小的浮选系统。这种型号通常服务于中型浮选厂或作为大型浮选系统中对压力有特殊要求的部分工艺环节。

2.2 结构与工作原理

C130-1.7型浮选风机作为多级离心鼓风机，其核心工作原理是动能转换为压力能。气体从进气口进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮作用下获得动能，随后进入扩压器，在这里气体速度降低，动能转换为压力能。然后气体进入下一级叶轮，重复这一过程，每级都会增加气体的压力。

风机的主要结构包括：

进气室：引导气体均匀进入第一级叶轮，避免气流不均匀导致的效率损失和振动问题。进气室通常设计为渐缩形状，使气体在进入叶轮前适当加速。

多级叶轮：C130-1.7通常包含3-5级叶轮，具体级数根据设计压力和效率要求确定。每级叶轮都安装在同一根主轴上，由电动机通过增速齿轮箱驱动。叶轮通常采用后弯叶片设计，这种设计虽然单级压比较低，但效率高，工作点稳定，不易进入喘振区。

扩压器与回流器：每级叶轮后都配有扩压器，将气体动能转换为压力能。扩压器后是回流器，引导气体以适当的角度进入下一级叶轮入口。扩压器和回流器的设计对风机效率有重要影响。

蜗壳与排气口：最后一级的气体进入蜗壳，进一步将速度能转换为压力能，然后通过排气口排出。蜗壳设计需要考虑气体流动的均匀性和最小化流动损失。

轴承与密封系统：支撑转子系统并防止气体泄漏和润滑油污染。这部分将在配件章节详细说明。

C130-1.7型浮选风机的性能曲线通常呈现以下特点：在额定转速下，流量与压力成反比关系，即随着流量增加，出口压力逐渐降低；功率消耗随流量增加而增加；效率曲线呈抛物线形，有一个最高效率点，设计工况通常就选在最高效率点附近。在实际运行中，需要根据浮选工艺的气量需求调节风机工况，使之尽可能运行在高效区。

三、浮选风机关键配件详解

3.1 风机主轴系统

风机主轴是传递动力和支撑旋转部件的核心零件，其设计和制造质量直接关系到风机的运行可靠性和寿命。C130-1.7型风机的主轴通常采用高强度合金钢制造，经过调质处理获得良好的综合机械性能。

主轴的临界转速计算是设计中的重要环节。临界转速是指转子系统的固有频率与旋转频率一致时的转速，此时会发生共振，导致振幅急剧增大。风机工作转速必须避开临界转速，通常设计在一阶临界转速以下（刚性轴设计）或在一阶和二阶临界转速之间（柔性轴设计）。C130-1.7通常采用刚性轴设计，工作转速低于一阶临界转速的70%。

主轴上的主要装配部件包括各级叶轮、平衡盘、推力盘和联轴器。叶轮与主轴的配合通常采用过盈配合加键连接，确保在高转速下不会松动。平衡盘用于平衡多级叶轮产生的轴向力，减少推力轴承的负荷。推力盘则将剩余的轴向力传递给推力轴承。

3.2 轴承与轴瓦系统

C130-1.7型浮选风机通常采用滑动轴承，具体为轴瓦形式。与滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力大、抗冲击性能好、寿命长等优点，特别适合高速重载的风机应用。

径向轴承轴瓦：支撑主轴径向负荷，通常采用上下两半结构，便于安装和维护。轴瓦内表面浇铸巴氏合金，这种材料具有优异的嵌入性和顺应性，能在润滑油膜不完整时提供临时保护，防止轴颈损伤。巴氏合金的厚度通常为1-3毫米，过厚会影响热传导，过薄则影响使用寿命。

轴瓦与轴颈的间隙设计至关重要，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油膜不稳定。间隙值通常按轴颈直径的千分之一到千分之一点五选取，具体值根据轴颈尺寸、转速和负荷确定。

推力轴承轴瓦：承受风机运行中产生的轴向力。多级离心风机由于每级叶轮两侧压力不同，会产生指向进气方向的轴向力。虽然平衡盘可以平衡大部分轴向力，但仍有残余轴向力需要推力轴承承受。推力轴承通常由多个扇形推力瓦块组成，瓦块背面有支点，使其能随负荷变化自动调整倾角，形成理想的油楔。

3.3 转子总成

转子总成是风机的核心旋转部件，包括主轴、各级叶轮、平衡盘、推力盘、套筒等所有旋转零件。转子总成的平衡精度直接决定风机的振动水平。

转子平衡分为静平衡和动平衡。静平衡是检查转子重心是否与旋转轴线重合，通常用于盘状零件。动平衡则是在旋转状态下检查和校正不平衡，对于像风机转子这样的长径比较大的部件，动平衡是必需的。

C130-1.7型风机的转子通常进行双面动平衡，校正平面选在转子两端。平衡精度等级根据风机转速和工作要求确定，通常达到G2.5或更高等级。平衡后剩余不平衡量的计算公式为：允许剩余不平衡量等于平衡精度等级乘以转子质量再除以角速度。例如，对于质量500kg、转速3000rpm、要求G2.5平衡精度的转子，允许剩余不平衡量为每平面允许多少克毫米。

转子总成的装配需要严格控制各零件的轴向和径向位置，确保各级叶轮和密封环的对中度。装配后还需要进行跳动检查，确保各关键部位的径向和端面跳动在允许范围内。

3.4 密封系统

浮选风机的密封系统主要包括气封、油封和碳环密封，其作用是防止气体泄漏和润滑油污染。

气封：又称迷宫密封，安装在各级叶轮进口和平衡盘处，减少级间和轴向泄漏。气封由一系列梳齿状的密封片组成，气体通过狭窄的间隙时产生节流效应，压力降低，流速增加，但随后在密封腔室内突然扩大的空间内产生涡流，将动能耗散为热能，从而减少泄漏量。气封间隙通常很小，只有0.2-0.5毫米，需要在安装时精确调整。

油封：防止润滑油从轴承箱泄漏。常用的油封形式包括迷宫油封、甩油环和接触式油封。迷宫油封原理与气封类似，通过一系列迂回的路径阻止油泄漏。甩油环利用离心力将试图外泄的润滑油甩回轴承箱。接触式油封如骨架油封则通过弹性材料与轴颈的紧密接触实现密封。

碳环密封：是一种特殊的接触式密封，由多个碳环组成，靠弹簧力使碳环内孔与轴颈保持轻微接触。碳材料具有自润滑性，即使与轴颈接触也不会产生过多热量和磨损。碳环密封的密封效果比迷宫密封好得多，但成本也更高，通常用于密封有害或贵重气体。

轴承箱：是容纳轴承和润滑系统的部件，需要具有良好的刚性和密封性。轴承箱通常设计有观察窗、温度测点接口、润滑油进出口等。箱体与箱盖的接合面需要精加工，并涂密封胶防止漏油。

四、浮选风机修理与维护

4.1 常见故障与诊断

浮选风机在运行中可能出现的故障包括振动异常、温升过高、流量压力异常、异常声响等。这些故障往往是更深层次问题的表现，需要系统性地诊断。

振动异常：是风机最常见的故障。振动可能由转子不平衡、对中不良、轴承磨损、松动、共振等原因引起。振动分析是诊断故障的重要手段，通过测量振动的频率、振幅和相位，可以判断故障类型。例如，1倍频振动通常表示不平衡，2倍频可能表示对中不良，高频振动可能表示轴承损坏。

轴承温度过高：可能由润滑油问题（油质劣化、油量不足）、轴承间隙不当、负荷过大等原因引起。需要检查润滑油质量、油路是否通畅、冷却系统是否正常。

性能下降：流量或压力低于设计值，可能由密封间隙过大、叶轮磨损、转速下降、进口过滤器堵塞等原因引起。需要检查风机内部间隙、叶轮状态和驱动系统。

4.2 拆卸检查与维修

风机维修需要按照规范程序进行，确保安全和维修质量。

拆卸前准备：记录风机运行参数、振动数据；切断电源并锁定；准备维修工具和起重设备；清理工作现场。

拆卸顺序：先拆卸进出口管道和附属管路，然后拆卸联轴器护罩和联轴器螺栓，接着拆卸轴承箱上盖，测量并记录轴承间隙和瓦背紧力，之后吊起转子，拆卸下半轴承和密封部件。

检查要点：

维修方法：

重新装配：按照与拆卸相反的顺序进行装配，特别注意以下几点：

4.3 试运行与验收

维修完成后需要进行试运行，验证维修效果。

试运行前检查：确认所有紧固件已拧紧；手动盘车检查有无卡阻；检查润滑油系统；检查冷却系统；检查仪表和控制系统。

空载试运行：短暂启动，检查旋转方向是否正确；无异响后正式启动，逐步升速至额定转速。监测振动、温度、电流等参数，运行2-4小时，各项参数稳定后方可进行负载试运行。

负载试运行：逐渐增加负载至额定工况，监测各项参数。连续运行24小时，记录完整运行数据。负载试运行中应检查有无泄漏、异响，参数是否达到设计要求。

验收标准：

五、工业气体输送风机特殊考量

5.1 不同气体介质的特性与影响

输送不同工业气体时，风机设计和运行需要特殊考虑，因为气体性质差异会影响风机性能、材料选择和安全性。

气体密度影响：风机产生的压力与气体密度成正比。当输送密度大于空气的气体（如二氧化碳）时，相同转速下风机会产生更高的压力，同时需要更大的功率；反之，输送密度小于空气的气体（如氢气）时，压力和功率需求都会降低。性能换算公式为：新工况压力等于原工况压力乘以新气体密度除以原气体密度；新工况功率等于原工况功率乘以新气体密度除以原气体密度。

气体压缩性影响：对于高压力比的情况，需要考虑气体压缩性。离心风机的基本方程欧拉方程假设流体不可压缩，当压力比超过1.03时，压缩性影响变得显著，需要进行压缩性修正。

气体腐蚀性影响：如氧气、湿氯气等具有腐蚀性的气体，需要选择耐腐蚀材料。氧气风机还需要严格脱脂，防止油脂与高压氧接触引发火灾。

气体危险性影响：氢气、一氧化碳等易燃易爆气体，需要防爆设计和安全措施；有毒气体需要更严格的密封防止泄漏。

气体纯度要求：如电子行业使用的特种气体，需要防止润滑油污染，通常采用无油设计或特殊密封。

5.2 材料选择与特殊设计

针对不同气体，风机的材料选择至关重要：

氧气风机：所有与氧气接触的零件必须采用不燃材料，通常为不锈钢或铜合金。需要严格脱脂处理，油脂含量不超过125mg/m²。密封系统需要特别设计，防止润滑油进入气室。

氢气风机：由于氢气密度小、扩散性强，需要更严密的密封。氢气还容易引起钢材料氢脆，需要选择抗氢脆材料。防爆设计是必须的，包括防爆电机、防爆仪表等。

腐蚀性气体风机：根据气体性质选择适当的不锈钢、镍基合金或钛合金。湿氯气需要哈氏合金；二氧化硫可选择316L不锈钢；氨气可使用碳钢但需注意应力腐蚀。

高温气体风机：如工业烟气，需要考虑材料的高温强度和抗氧化性，通常采用耐热钢。还需要考虑热膨胀差异，设计适当的膨胀间隙和冷却系统。

5.3 密封系统的特殊要求

工业气体输送对密封系统有更高要求：

有毒有害气体：需要零泄漏或微泄漏密封。可采用干气密封、碳环密封组合、或串联式迷宫密封加抽气系统。对于极度危险气体，可采用双壳体设计，中间通入惰性气体作为屏障。

贵重气体：如氦气、氖气等稀有气体，需要最大限度减少泄漏。可采用效率更高的密封形式，并对泄漏气体进行回收。

纯净气体：防止润滑油污染，可采用磁力驱动无接触传动，或采用隔离套加无油轴承设计。

高压气体：需要承受更高压差的密封。可采用多级迷宫密封，每级之间设泄放孔，将压力逐级降低；或采用浮环密封、干气密封等高压密封形式。

5.4 安全措施与运行监控

工业气体风机的安全运行需要特别措施：

安全监控系统：包括气体泄漏检测、压力和温度超限报警、振动监控、润滑油系统监控等。对于危险气体，还需要设置紧急切断系统。

防火防爆措施：对于易燃气体，所有电气设备需要符合防爆标准；可能产生静电的部位需要接地；设置惰性气体吹扫系统，在启停时吹扫风机内残留的可燃气体。

应急处理预案：制定针对不同气体泄漏、火灾、爆炸等事故的应急预案，包括人员疏散、切断气源、灭火等方法。

定期检查与维护：工业气体风机的检查维护周期通常比空气风机短，特别是密封系统和安全装置需要更频繁的检查。

六、浮选风机选型与运行优化

6.1 选型原则与步骤

浮选风机的正确选型是保证工艺效果和经济运行的基础。选型应考虑以下因素：

工艺需求分析：确定浮选系统所需的总气量、压力波动范围、气体性质（是否含有药剂蒸汽、矿浆泡沫等）。气量需求可根据浮选槽数量、容积、充气强度计算；压力需求需考虑管道阻力、液位高度、气体分布器阻力等。

风机类型选择：根据气量、压力需求选择适当的风机系列。C系列适用于大多数浮选应用；对于高压需求可选择D系列；对于小气量可选择AI系列。考虑效率、维护便利性、成本等因素。

型号确定：在选定系列中选择具体型号，使设计工况点位于风机高效区内。考虑一定裕量，通常流量裕量取10%，压力裕量取15-20%。

驱动方式选择：根据工厂电力情况和控制要求选择电动机类型和启动方式。大功率风机可能需要软启动或变频启动。

辅助系统设计：包括进气过滤器、消声器、润滑油系统、冷却系统、控制系统等。

6.2 运行优化策略

工况调节：浮选工艺的气量需求可能随矿石性质、处理量等因素变化，风机需要进行工况调节。调节方法包括：出口节流（最简单但效率低）；进口导叶调节（部分负荷时效率较高）；变转速调节（效率最高，但投资较大）。

节能措施：风机是选矿厂的主要能耗设备之一，节能潜力巨大。措施包括：选择高效率风机；合理配置，避免大马拉小车；采用变转速控制；定期维护，保持风机在最佳状态；回收利用余热（如压缩机余热可用于采暖或工艺加热）。

预防性维护：制定科学的维护计划，基于运行时间或状态监测进行维护。状态监测技术包括振动监测、温度监测、润滑油分析、性能监测等，可以提前发现故障隐患，避免突发停机。

系统优化：不仅仅是风机本身，整个供气系统都可以优化。包括优化管道布局减少阻力损失；合理设置储气罐稳定压力；优化气体分布器提高气体利用率等。

七、结语

浮选风机作为浮选工艺的核心设备，其性能直接影响选矿指标和经济效益。C130-1.7型多级离心鼓风机以其适中的流量和较高的压力，在中小型浮选厂和特殊高压需求场合有着广泛应用。深入了解风机的结构原理、配件功能、维修方法和特殊应用要求，对于风机的正确选型、高效运行和科学维护至关重要。

随着选矿技术的发展和节能环保要求的提高，浮选风机技术也在不断进步。未来趋势包括更高效率的设计、更智能的控制系统、更可靠的密封技术、更广泛的气体适应能力等。作为风机技术人员，我们需要不断学习新技术，积累实践经验，为选矿工业的发展提供可靠的设备保障。