浮选风机技术基础详解与CJ350-1.52型号应用实践

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：浮选风机、CJ350-1.52、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

一、浮选风机技术概述与分类体系

浮选风机作为矿物加工浮选工艺中的核心动力设备，承担着向浮选槽提供稳定、适宜气流的重任。其性能直接影响浮选效率、精矿品位和能源消耗。浮选风机通过向矿浆中充入空气或特定气体，使疏水性矿物颗粒附着于气泡并上浮至矿浆表面，实现矿物的分离与富集。这一过程对风机的压力稳定性、流量调节范围、气体纯净度和运行可靠性提出了极高要求。

根据结构特点与应用场景，现代工业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采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压实现中高压力的稳定输出，其特点是效率曲线平缓，调节范围宽，适用于对压力稳定性要求较高的浮选工况。该系列风机通常采用双支撑结构，转子动力学特性稳定，振动值低，适合长时间连续运行。

“CF”型系列专用浮选离心鼓风机是针对浮选工艺特点专门优化设计的机型。它在C系列基础上强化了抗堵塞能力，优化了叶轮流道设计，减少了矿物颗粒在流道内沉积的可能性。同时，CF系列在密封系统上做了特殊处理，能够更好地适应浮选车间潮湿、多尘的环境。

“CJ”型系列专用浮选离心鼓风机则是本文重点讨论的型号系列，它在CF系列基础上进一步优化，特别强化了耐腐蚀设计和变工况适应能力。CJ系列风机通常采用更高级别的材质和更精密的制造工艺，以满足大型现代化选矿厂对设备可靠性、能效和自动化控制的高标准要求。

“D”型系列高速高压多级离心鼓风机采用齿轮增速设计，转速可达每分钟数万转，能够在单台机组上实现更高压比。该系列风机结构紧凑，占地面积小，但制造精度和维护要求较高，通常用于对出口压力有特殊要求的浮选系统或需要输送高密度气体的场合。

“AI”型系列单级悬臂加压风机结构简单，维护方便，适用于中小型浮选厂或作为辅助供气设备。其悬臂设计取消了进气侧轴承，减少了密封点，但转子刚性相对较弱，不适合大流量高压力的工况。

“S”型系列单级高速双支撑加压风机结合了高速设计和高刚性转子的优点，采用两端支撑结构，运行平稳，振动小，适用于中等流量和压力的浮选系统。其增速齿轮箱通常采用精密的斜齿轮设计，传动效率高，噪声相对较低。

“AII”型系列单级双支撑加压风机在AI系列基础上增加了进气侧支撑，显著提高了转子刚性，能够适应更宽的流量范围和更高的压力要求。该系列风机在保持结构相对简单的同时，提高了运行的稳定性和可靠性。

浮选风机可输送的气体种类多样，包括空气、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。不同气体物性（密度、粘度、腐蚀性、爆炸性等）对风机的设计、材质选择和运行参数有着决定性影响，必须在选型和设计中充分考虑。

二、CJ350-1.52型浮选风机深度解析

2.1 型号命名规则与技术含义

以“CJ350-1.52”这一完整风机型号为例，其命名遵循了行业通用规则，每个字符和数字都蕴含着明确的技术信息：

“CJ”代表风机系列，特指专为浮选工艺优化设计的CJ系列多级离心鼓风机。与基础C系列相比，CJ系列在材质选择、密封形式、轴承配置和控制系统等方面进行了针对性强化，更加适应浮选车间恶劣的工况环境。

“350”表示风机在标准进气状态下的额定容积流量为每分钟350立方米。需要特别注意的是，此流量值为进口状态下的实际体积流量，当输送气体不是标准空气或进气条件（温度、压力、湿度）发生变化时，风机的质量流量和实际排气量将相应改变。在浮选工艺中，充气量是核心工艺参数，必须根据矿石性质、矿浆浓度、浮选机型号和流程阶段精确确定，CJ350提供的流量范围能够满足大多数中型浮选系统的需求。

“-1.52”表示风机出口绝对压力为1.52个大气压（即152kPa）。这里采用“-”连接而非“/”，按照行业约定俗成的表示法，表明风机进气压力为标准大气压（101.325kPa）。如果型号中出现“/”符号，如“C350/0.8-1.52”，则“/”后的数字表示进气绝对压力（0.8个大气压），这种表示法常见于高原地区或特殊工艺要求的场合。出口压力1.52个大气压意味着风机能够提供约0.52个大气压的压力提升（表压约52kPa），这一压力值足以克服浮选槽液位阻力、管道沿程阻力和局部阻力，确保气体能够均匀弥散于矿浆中。

2.2 CJ350-1.52的结构特点与性能优势

CJ350-1.52型浮选风机通常采用多级离心式结构，级数一般为2-4级，通过多级叶轮串联实现所需压力提升。其主要结构特点包括：

机壳设计：采用水平剖分式结构，便于转子组件的安装、检修和维护。机壳材质通常为高强度铸铁或铸钢，内表面经过防腐蚀处理，以抵抗矿浆蒸汽和化学药剂的侵蚀。进出风口方向可根据现场管道布置进行定制，常见配置为上进下出或水平进垂直出。

转子系统：转子采用高强度合金钢锻件一体化加工而成，保证在高速旋转下的动平衡精度和长期运行的稳定性。叶轮采用后弯式叶片设计，这种设计虽然单级压比较低，但效率高、性能曲线平坦、稳定工作范围宽，非常适合浮选工艺中可能出现的工况波动。叶轮与主轴采用过盈配合加键连接，确保扭矩传递可靠。每个叶轮都经过严格的动平衡校正，剩余不平衡量控制在极低范围内。

密封系统：CJ350-1.52在轴端密封上通常采用组合式密封方案。级间密封和轴端主密封多采用迷宫密封或碳环密封，这类非接触式密封功耗小、寿命长、可靠性高。对于有特殊防泄漏要求的场合（如输送有毒或贵重气体），可升级为干气密封或机械密封。密封系统的设计充分考虑了浮选车间多尘、潮湿的环境特点，设置了有效的防尘和排水结构。

轴承与润滑：根据转速和载荷情况，CJ350-1.52可选择滚动轴承或滑动轴承配置。对于较高转速和较大功率的机型，多采用滑动轴承（轴瓦），其承载能力大、阻尼特性好、适合高速运转。润滑系统通常采用强制循环油润滑，配备油泵、冷却器和精密过滤器，确保轴承在各种工况下都能得到充分润滑和冷却。

调节与控制：为适应浮选工艺中充气量的变化需求，CJ350-1.52配备多种调节手段。进口导叶调节是最常用的方式，通过改变进气角度来调节流量和压力，这种方法调节范围宽、效率高。此外，还可通过变频调速实现更宽范围、更高精度的调节，节能效果显著。现代CJ系列风机通常配备智能控制系统，可根据浮选工艺参数自动调节风机运行状态，实现与整个选矿厂DCS系统的无缝对接。

性能特性：CJ350-1.52的性能曲线呈现出典型的离心风机特征:在额定点附近效率最高，向小流量或大流量方向偏离时效率逐渐下降。其稳定工作范围较宽，不易进入喘振区，这对浮选工艺的稳定运行至关重要。风机噪声经过优化控制，通常配备消声器和隔声罩，满足工业厂区的环保要求。

三、浮选风机核心配件详解

浮选风机的长期稳定运行离不开高质量配件的支持。了解主要配件的功能、材质和维护要点，对风机的正确使用和故障预防具有重要意义。

风机主轴：作为转子的核心支撑和动力传递部件，主轴必须具有极高的强度、刚性和疲劳抗力。CJ系列风机主轴通常采用42CrMo、35CrMo等优质合金结构钢，经过调质处理和精密加工，确保尺寸精度和表面硬度。主轴与叶轮、联轴器等配合部位采用过盈配合或过渡配合，配合面粗糙度要求极高（通常Ra≤0.8μm）。主轴上的轴承档、密封档等关键部位经过高频淬火或氮化处理，提高耐磨性和抗疲劳能力。主轴的直线度、同轴度和动平衡精度直接影响整机振动水平，在制造和维修中必须严格控制。

风机轴承与轴瓦：对于CJ350-1.52这类中型浮选风机，滑动轴承（轴瓦）应用较为普遍。轴瓦通常由瓦背和衬层组成，瓦背材料为低碳钢或铸钢，提供结构支撑；衬层材料为巴氏合金（锡基或铅基），具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。轴瓦与轴颈的配合间隙是关键技术参数，一般为轴颈直径的千分之一点二到千分之一点五。间隙过小可能导致润滑不良和温升过高，间隙过大会引起振动增大和油膜失稳。轴瓦的进油槽、排油槽和油楔形状经过精心设计，确保形成稳定的动压油膜。日常维护中需定期检查轴瓦温度、振动和润滑油质，发现异常及时处理。

风机转子总成：转子总成包括主轴、各级叶轮、平衡盘（如有）、联轴器轮毂等旋转部件的组合体。转子在组装前，每个部件都需经过单独平衡校正；组装后，需进行整体动平衡，将不平衡量控制在G2.5级或更高标准。转子总成的临界转速必须避开工作转速的±20%范围，避免共振发生。在CJ系列多级风机中，轴向力平衡是一个重要问题，通常采用平衡盘或平衡鼓结构来抵消大部分轴向力，剩余轴向力由推力轴承承担。转子总成的保存和运输必须采取防锈、防变形措施，直立放置时需有专用支架支撑。

气封与油封：气封主要用于防止级间窜气和轴端气体泄漏。迷宫密封是最常见的气封形式，由一系列环状齿片与轴（或轴套）构成微小间隙，气体通过多次节流膨胀达到密封效果。迷宫密封的非接触特性使其寿命长、可靠性高，但有一定泄漏量。对于要求零泄漏的场合，可采用碳环密封:由多个碳环组成的密封环在弹簧力作用下轻微抱轴，既控制泄漏又避免过度磨损。油封主要用于防止轴承箱润滑油泄漏，常见的有骨架油封、迷宫式油封和间隙密封等。选择油封时需考虑润滑油性质、轴颈线速度和工作温度等因素。

轴承箱：轴承箱是容纳轴承、提供精确安装位置和密封润滑空间的关键部件。其结构刚性和热变形特性直接影响轴承对中精度和运行稳定性。CJ系列风机的轴承箱通常为铸铁或铸钢件，内孔经镗床精密加工，确保轴承座孔的尺寸精度、圆度和同轴度。轴承箱与机壳的定位通常采用止口配合加螺栓连接，确保转子与静子部件的同心度。轴承箱上设有油位计、温度计接口、呼吸器等附件，方便运行监控和维护。

碳环密封：作为高端密封选项，碳环密封在CJ系列风机中应用日益广泛。碳环由特殊石墨材料制成，具有良好的自润滑性、耐热性和化学稳定性。多个碳环串联安装，每个环被分割成几个弧段，由弹簧箍紧在轴上形成动态密封。碳环密封的泄漏量远小于迷宫密封，接近零泄漏水平，且能够适应一定的轴跳动和偏摆。但碳环对轴套的硬度、粗糙度和冷却要求较高，安装时需保证清洁度，避免颗粒物进入密封面。

其他重要配件：包括进口导叶调节机构、联轴器及防护罩、润滑油系统（油泵、冷却器、过滤器、油箱）、进出口膨胀节、底座和地脚螺栓等。这些配件虽非核心旋转部件，但对风机的性能、可靠性和使用寿命同样具有重要影响。

四、浮选风机常见故障与修理实践

浮选风机在长期运行中可能出现的故障多种多样，及时识别故障征兆、准确分析故障原因并采取正确的修理措施，是保障设备安全、延长使用寿命的关键。

4.1 常见故障类型与诊断

振动异常：振动是风机故障最敏感的指示参数。振动超标可能由以下原因引起：(1)转子不平衡:叶轮结垢、磨损不均或异物附着；(2)对中不良:联轴器对中精度超差或基础沉降不均；(3)轴承损坏:轴瓦磨损、巴氏合金脱落或滚动轴承点蚀；(4)转子弯曲:长期停机未盘车或局部过热；(5)共振:工作转速接近临界转速或基础刚性不足。诊断时需测量振动频率、幅值和相位，结合频谱分析确定故障类型。

轴承温度过高：正常运行时，滑动轴承温度一般不超过70℃，滚动轴承不超过80℃（环境温度40℃基准）。温度过高可能原因包括：(1)润滑油量不足或油质劣化；(2)冷却系统故障；(3)轴承间隙过小或过大；(4)轴瓦接触不良，局部过载；(5)轴向力过大，推力轴承超载。需检查油位、油压、油温和冷却水情况，必要时取样进行油液分析。

性能下降：排气压力不足或流量减小可能原因：(1)进口过滤器堵塞；(2)叶轮磨损、腐蚀或积垢；(3)密封间隙过大，内泄漏严重；(4)转速下降（皮带打滑或变频器故障）；(5)管道系统阻力异常增大。需对比历史性能数据，检查运行参数和系统状况。

异常声响：不同声响对应不同故障：(1)周期性敲击声:可能转子与静子碰擦；(2)连续嘶嘶声:通常为气体泄漏；(3)不规则撞击声:可能有松动部件；(4)高频尖啸:可能进入喘振区。需结合声响特征、发生部位和工况变化进行判断。

4.2 修理流程与技术要求

浮选风机的修理应遵循标准化流程，确保修理质量和安全：

前期准备：收集风机运行记录、故障现象和历史维修档案；准备齐全的图纸、技术资料和维修工具；制定详细的维修方案和安全措施；备齐所需配件和材料，确保其质量符合技术要求。

拆卸与检查：按顺序拆卸进出口管道、联轴器护罩、联轴器、轴承箱盖、密封部件等。拆卸过程中注意标记各部件相对位置，保护好配合面和螺纹。转子吊出时应使用专用吊具，保持水平，避免碰撞。对所有拆下的部件进行彻底清洗和全面检查，重点检查：

修理与更换：根据检查结果确定修理方案：

组装与调试：按拆卸的逆顺序进行组装，注意清洁度，按规定扭矩拧紧螺栓，使用合适的密封材料。组装后手动盘车应灵活无卡涩。调试阶段先进行空载试运行，检查振动、温度、声响等指标；空载正常后进行负载试运行，逐步增加负荷至额定工况，全面监测各项参数。试运行时间不少于4小时，各项指标稳定合格后方可正式投运。

修理验收标准：修理后的风机应达到：(1)振动速度有效值≤4.5mm/s（轴承处测量）；(2)轴承温度≤70℃（滑动轴承）或≤80℃（滚动轴承）；(3)流量、压力达到设计值或历史最佳水平；(4)无异常泄漏和声响；(5)连续运行24小时无故障。

五、工业气体输送风机的特殊考量

当浮选风机用于输送除空气以外的工业气体时，设计、选型、操作和维护都需要特殊考量，以确保安全、高效和可靠运行。

5.1 气体特性对风机设计的影响

气体密度：气体密度直接影响风机的压力能力和功率消耗。输送密度大于空气的气体（如CO₂、O₂）时，在相同转速和流量下，风机出口压力和质量流量增大，所需功率增加；输送轻气体（如H₂、He）时则相反。选型时必须按实际气体密度进行性能换算，电机功率需留足余量。

气体压缩性：对于高压比（如出口/进口压力比大于1.2）或高密度气体输送，气体压缩性影响显著。此时风机性能计算需采用可压缩流体公式，考虑绝热指数、压缩因子等参数的变化。

腐蚀性气体：如输送含SO₂的工业烟气、湿氯气等腐蚀性气体，风机材质需升级为不锈钢（如304、316L）、双相钢、钛合金或采取内衬防腐涂层。密封材料也需相应调整，避免被腐蚀失效。结构设计上应避免死角，减少腐蚀产物积聚。

危险性气体：输送易燃易爆气体（如H₂、含CO的烟气）时，风机需满足防爆要求，采用防爆电机，消除可能的点火源。输送氧气时需严格禁油，所有与氧气接触的部件需进行脱脂处理，采用无油润滑或特殊相容的润滑剂。

有毒气体：输送有毒气体时密封系统至关重要，通常采用双端面机械密封或干气密封，并配备泄漏监测和收集处理装置。维护时需先进行彻底吹扫和气体检测，确保安全。

5.2 特殊气体输送风机的选型要点

确定气体组成和工况参数：明确气体的组分比例、温度、压力、湿度、杂质含量等，这些参数直接影响气体的物理性质和风机的实际性能。

性能换算：将实际气体工况下的流量、压力要求换算到风机标准进气状态（通常为20℃、101.325kPa的干空气），作为选型依据。换算公式涉及气体状态方程、绝热指数等，需谨慎计算。

材质选择：根据气体腐蚀性、温度和压力选择合适的主体材质、密封材料和润滑剂。可参考NACE标准或类似行业规范。

密封形式确定：根据气体危险性、价值和泄漏要求选择合适的密封方案。贵重或有毒气体通常需要零泄漏或近零泄漏密封。

安全防护配置：包括泄漏检测、超温超压保护、防喘振控制、紧急切断等安全系统。对于可能形成爆炸性混合物的气体，需符合ATEX或类似防爆标准。

辅助系统配套：包括气体预处理（过滤、干燥、冷却）、泄漏收集处理、氮气吹扫等系统，确保风机安全稳定运行。

5.3 操作与维护特殊要求

启动前准备：输送危险性气体前，需用惰性气体（如N₂）对风机和管道系统进行彻底吹扫，置换其中的空气或残留气体，直至氧含量或可燃气体浓度达到安全范围。启动前检查所有安全联锁和监测仪表是否正常。

运行监控：除常规参数外，需特别关注气体成分变化（如有在线分析仪）、密封泄漏情况、异常声响和气味。对于氧气风机，需监控润滑油是否被污染，避免形成油氧混合物。

停机处理：正常停机后，应用惰性气体吹扫系统；长期停机需进行充氮保护。输送腐蚀性气体的风机停机后，应及时进行清洁和干燥处理，避免腐蚀加剧。

维护安全：进入受限空间或拆卸风机前，必须进行气体检测，办理作业许可。维护人员需佩戴适当的个人防护装备，熟悉气体安全数据表（MSDS）和应急预案。

备件管理：特殊气体风机的备件材质、规格往往有特殊要求，需提前储备或确认采购渠道，避免因等待备件导致长时间停机。

六、结语

浮选风机作为矿物加工浮选工艺的核心设备，其技术发展日新月异。CJ350-1.52型浮选风机代表了现代多级离心鼓风机在浮选领域的典型应用，其科学合理的型号命名、精心设计的结构配置、高质量的配件选材和规范的维修实践，共同保障了设备的高效、可靠、长周期运行。

随着选矿技术向大型化、智能化、绿色化方向发展，对浮选风机也提出了更高要求：更高效率以降低能耗、更宽调节范围以适应复杂矿石性质、更高可靠性以减少非计划停机、更强耐腐蚀性以应对复杂药剂环境、更智能控制以实现与全厂自动化系统的深度融合。同时，随着非常规矿石处理和二次资源利用的增加，输送特殊工业气体的风机应用也将更加广泛。

作为风机技术人员，我们不仅要深入理解设备本身，更要掌握其与工艺系统的互动关系，从选型设计、安装调试、操作维护到技术改造的全生命周期进行优化管理。只有这样，才能充分发挥浮选风机的性能潜力，为选矿企业创造最大价值，推动我国矿物加工技术不断进步。