浮选(选矿)专用风机C70-1.25基础知识与深度解析
作者:王军(139-7298-9387)
关键词:浮选风机、多级离心鼓风机、C70-1.25型号解析、风机配件、风机维修、选矿设备
引言
在矿物加工领域,浮选工艺是实现矿物有效分离的核心技术之一。该工艺依赖于向矿浆中充入大量细小、均匀的空气气泡,使目标矿物颗粒选择性附着于气泡并上浮至液面,从而实现与脉石矿物的分离。在这一过程中,为浮选槽提供稳定、足量且压力适宜的空气动力源,是决定浮选效率与精矿品质的关键环节。浮选(选矿)专用多级离心鼓风机,正是为此关键任务而设计的核心设备。它不同于普通的通风或引风机,对风量稳定性、出口压力、运行可靠性及能耗控制有着极其苛刻的要求。本文将围绕浮选工艺中广泛应用的C70-1.25型多级离心鼓风机,从其型号内涵、工作原理、核心配件构成到常见的故障诊断与维修保养,进行系统性的深入解析,旨在为风机技术同仁及选厂设备管理人员提供一份实用的技术参考。
第一章 浮选工艺对风机的特殊要求与多级离心风机概述
浮选过程本质上是气、液、固三相的复杂物理化学过程。风机作为“气”相的供给者,其性能直接影响浮选效果。
1.1 浮选工艺对风机的核心要求
稳定的风量供给: 浮选槽内的气泡生成速率和分布均匀性直接依赖于供气量的稳定。风量的波动会导致气泡大小、数量不均,严重破坏浮选动力学环境,造成回收率下降和精矿品位波动。因此,风机必须具备在管网阻力变化时,仍能保持风量相对稳定的特性。
适宜的出口压力: 风机产生的压力(风压)主要用于克服以下几个部分的阻力:进气过滤系统的阻力、风管沿程摩擦阻力与局部阻力、液位静压(即风管出口至浮选槽液面的深度)、以及充气器(如陶瓷扩散罩、橡胶膜片等)的微孔阻力。压力不足,气体无法有效穿透液层和充气器,导致“喘振”或充气不均;压力过高,则能耗增加,且可能损坏充气器或造成液面翻花。浮选所需风压通常在0.8至1.5个大气压(表压,即超出标准大气压的部分)范围内。
高运行可靠性: 浮选车间通常是选矿厂的连续生产环节,风机一旦停机,将导致全线停产,造成巨大经济损失。因此,浮选风机必须设计坚固、运行平稳、故障率低,且易于维护。
良好的调节性能: 随着矿石性质、处理量、药剂制度的变化,浮选各作业段所需的风量也需相应调整。风机应具备方便、灵敏的风量调节能力,如进口导叶调节、出口节流调节或变频调速等,以适应工艺变化。
较高的运行效率: 风机是选矿厂的能耗大户,其运行效率直接关系到生产成本。高效的风机设计能显著降低吨矿能耗。
1.2 多级离心鼓风机的工作原理与优势
离心式风机的工作原理是基于离心力。当叶轮被电机驱动高速旋转时,气体从叶轮中心(进口)被吸入,在叶片的作用下获得动能和压力能,并被高速甩向叶轮外缘,进入蜗壳或扩压器。在扩压器中,气体的部分动能转化为压力能,最终以较高的压力从出口排出。
单级离心风机由于单级叶轮所能提供的压头有限,难以满足浮选工艺所需的较高压力。多级离心鼓风机则将多个单级叶轮串联在同一根主轴上,气体依次通过每一级叶轮和导叶(或扩压器),每经过一级,压力就得到一次提升。因此,通过增加级数,可以在不显著增大叶轮直径(即转速和体积可控)的情况下,获得满足浮选要求的总压头。
相比于罗茨鼓风机(另一种常用于浮选的气源设备),多级离心鼓风机在中等至大风量、中压的应用场景下具有显著优势:
运行平稳、噪音低: 离心式作连续流动,无脉动,振动和噪音较小。
效率高: 在设计工况点附近,效率通常高于罗茨风机。
无内压缩、对粉尘不敏感: 结构上无相互接触的刚性部件,对空气中可能含有的少量油雾、水汽及微小粉尘的耐受性相对较好。
维护量相对较小: 主要运动部件为转子总成,支撑在滑动轴承上,寿命长。
C70-1.25型号机正是基于上述优势,为中小规模浮选生产线设计的典型多级离心鼓风机。
第二章 C70-1.25型号机型号深度解析
参考提供的型号命名规则,我们对C70-1.25进行逐项解读。
2.1 型号构成:C70-1.25
系列代号 “C”: 此处的“C”具有双重含义。首先,它明确标识了这是一台离心式(Centrifugal)鼓风机。其次,在特定的浮选风机命名体系中(如类比“CJ”或“CF”),它可能进一步指明了该系列风机是专为选矿(Concentration) 工艺,特别是浮选工况设计和优化的。这意味着该风机在材料选择、结构强度、密封形式、冷却方式等方面都针对选矿车间可能存在的潮湿、粉尘、连续运行等环境进行了特殊考量。
流量参数 “70”: 这表示该风机在标准进气状态(通常指进口压力为1个标准大气压,温度20摄氏度,相对湿度50%)下的额定容积流量为每分钟70立方米。这是风机最重要的选型参数之一,直接对应浮选生产线所需的总空气量。选厂设计时,需要根据浮选槽的总容积、充气量要求(单位槽容积每分钟所需的空气量,如1.0
- 1.5 m³/m³·min)来计算出总风量,并据此选择流量匹配的风机型号。C70的流量适用于中小型浮选厂或大型浮选厂的单个系列。
压力参数 “-1.25”: 此参数定义了风机的出口绝对压力为1.25个大气压。这是一个至关重要的性能指标。需要明确的是:
绝对压力与表压的关系: 我们通常仪表上读取的压力是表压,即设备内部压力与外部大气压力的差值。绝对压力
= 大气压力 + 表压。在标准大气压(1.013
bar ≈ 1 atm)下,出口绝对压力为1.25 atm,换算成出口表压约为
1.25 - 1 = 0.25 atm,或约等于25 kPa(千帕),或2500
mmH₂O(毫米水柱)。这个压力值是为克服前述的管网总阻力而设计的。
进风口压力隐含信息: 根据规则,型号中未使用“/”来特别指明进风口压力,这意味着其默认进风口压力为1个标准大气压。这是在风机进口未安装增压或减压装置,且进气过滤器通畅情况下的正常假设。
综上所述,C70-1.25型号机的完整性能定义是:一台选矿专用的多级离心鼓风机,在标准进气条件下(1
atm),能够提供每分钟70立方米的空气流量,并将这些空气压缩至1.25个绝对大气压后输出。
2.2性能曲线与工况点
每一台离心风机都有其独特的性能曲线,表示在固定转速下,风量、风压、轴功率和效率之间的关系。
风压-风量曲线(P-Q曲线): 通常是一条从左上向右下倾斜的曲线。表明风量增大时,风压会下降。风机实际运行的工作点(工况点)是这条曲线与管网阻力曲线的交点。管网阻力曲线表示克服阻力所需压力与流量的关系,通常近似为一条抛物线。
功率-风量曲线(N-Q曲线): 离心风机的轴功率随流量增加而增大。因此,在低流量运行时(如通过关小阀门节流),虽然压力可能升高,但电机负载并非最小,需注意电机选型避免过载。
效率-风量曲线(η-Q曲线): 是一条拱形曲线,存在一个最高效率点。风机应尽可能运行在高效区附近,以实现节能。
理解这些曲线对于风机的选型、操作和故障分析至关重要。C70-1.25的额定点(70
m³/min, 1.25 atm abs)应设计在其高效区内。
第三章 C70-1.25风机核心配件解析
一台多级离心鼓风机是由数百个零部件精密装配而成。了解核心配件的功能、材质和常见问题,是进行维护和修理的基础。
3.1 转子总成(Rotating
Assembly)
这是风机的“心脏”,是产生风压的核心部件。
主轴(Shaft): 采用高强度合金钢(如40Cr、42CrMo)经调质处理制成,具有高韧性、高疲劳强度,确保在高速旋转下不变形、不断裂。轴上有多处轴颈用于安装轴承,以及各级叶轮的安装位,通常采用过盈配合加键连接。
叶轮(Impellers): 通常为后向或径向叶片设计,采用高强度铝合金或优质碳钢(如Q345)精密铸造或焊接后动平衡校正。每个叶轮的形状、叶片角度和光洁度直接影响级效率和整机性能。叶轮常见的损坏形式包括磨损(因粉尘)、腐蚀(因潮湿酸性气体)和动平衡破坏(因粘附物或腐蚀不均)。
平衡盘(Balance Drum/Piston): 由于多级叶轮串联,会产生相当大的轴向推力。平衡盘通过产生一个反向推力,来抵消大部分轴向力,保护推力轴承。其间隙控制至关重要。
联轴器(Coupling): 连接风机主轴与电机轴,传递扭矩。常用膜片式或齿式联轴器,能补偿一定的径向、角向和轴向偏差,并减振。
3.2 定子组件(Stationary
Components)
机壳(Casing): 通常为灰铸铁(HT250)或铸钢件,是承受内部压力的主体结构。分为水平剖分式或垂直剖分式,C70这类小型风机多为水平剖分,便于检修。机壳内壁设有隔板形成各级流道。
扩压器(Diffusers)与回流器(Return
Channels): 位于每级叶轮出口,固定于机壳隔板上。扩压器将气体动能转化为压力能;回流器则引导气体平稳进入下一级叶轮进口。它们通常由铸铁或不锈钢制成,流道形状要求光滑。
进气室(Inlet Chamber)与出口蜗室(Volute): 引导气体均匀进入第一级叶轮和从最后一级收集气体排出。
3.3 轴承系统(Bearing
System)
支撑轴承(Radial Bearings): 采用滑动轴承(巴氏合金衬里)或滚动轴承(调心滚子轴承)。滑动轴承运行平稳、耐冲击、寿命长,但需强制润滑;滚动轴承维护简单,但噪音和振动可能稍大。它们用于支撑转子重量并保持径向位置。
推力轴承(Thrust Bearings): 用于承受转子剩余的轴向推力,确保转子轴向定位准确。通常是
Kingsbury 型或米切尔型可倾瓦块滑动轴承,或成对安装的角接触球轴承。
3.4 密封系统(Sealing
System)
级间密封(Interstage Seals): 通常为迷宫密封(Labyrinth
Seals),安装在隔板孔与主轴之间,防止高压级气体向低压级泄漏,保证级效率。
轴端密封(Shaft End Seals): 防止机壳内气体沿主轴向外泄漏到大气中,或外部空气吸入(当进口为负压时)。常见形式有:
迷宫密封: 无接触,寿命长,但有微量泄漏。
填料密封(Packing Seal): 传统形式,需少量密封气或水润滑,有磨损。
机械密封(Mechanical Seal): 密封效果好,泄漏量极少,但成本高,安装要求高。
干气密封(Dry Gas Seal): 高端配置,零泄漏,无磨损,用于特殊工艺。
3.5 润滑系统(Lubrication
System)
对于采用滑动轴承的风机,强制润滑系统是生命线。
主油泵(Main Oil Pump): 通常由主轴直接驱动。
辅助油泵(Auxiliary Oil Pump): 电机驱动,在启动前和停机后提供润滑油。
油冷却器(Oil Cooler)、油过滤器(Oil
Filter)、油箱(Oil Reservoir)、安全阀(Relief
Valve)、及一系列温度、压力监控仪表。
3.6 仪表与控制系统(Instrumentation
& Control System)
包括进出口压力表、温度计、轴承温度监测(铂热电阻)、振动探头、润滑油压表等,用于实时监控风机运行状态,联锁保护风机安全。
第四章 C70-1.25风机常见故障诊断与修理解析
风机维修应遵循“先分析、后解体”的原则,避免盲目拆卸。
4.1 风机振动超标
振动是多级离心风机最常见的故障现象。
原因分析:
转子不平衡: 叶轮磨损不均、粘附结垢、平衡块脱落或移位。这是最常见的原因。
对中不良: 风机与电机联轴器对中超差,产生附加弯矩。
轴承损坏: 磨损、疲劳剥落、间隙过大。
基础松动或机座变形: 地脚螺栓松动、基础刚性不足。
喘振(Surge): 当风机在小流量、高压比工况下运行,气流在叶道内产生严重分离和倒流,引发剧烈低频振动和噪音。这是离心风机的危险工况。
动静部件摩擦: 如密封件与轴发生接触。
修理步骤:
检查对中与地脚: 首先停机检查联轴器对中情况和地脚螺栓紧固力矩。
振动频谱分析: 使用振动分析仪采集频谱,判断振动主要频率成分。工频(1X)振动大通常指向不平衡;2X可能对中不良;高频可能轴承缺陷;低频可能喘振。
解体检查: 若上述无果,需解体风机。重点检查转子动平衡(可上动平衡机校验)、轴承游隙、密封间隙、叶轮状态。
处理: 重新平衡转子、更换轴承、调整对中、清理叶轮结垢。若是喘振,需通过开大进口导叶或旁通阀,增大运行流量,避开喘振区。
4.2 轴承温度过高
原因分析:
润滑问题: 油量不足、油质劣化(含水、杂质)、油型号不对、油温过高(冷却器效果差)。
轴承本身问题: 轴承磨损、间隙过小、安装不当(如预紧力过大)。
负载过大: 对中不良、转子摩擦、喘振等导致附加负载。
修理步骤:
检查润滑系统: 检查油位、油压、油温。化验润滑油品。清洗或更换油过滤器、检查油冷却器换热效果。
检查轴承: 停机后,测量轴承振动和温度趋势。若判断轴承损坏,需解体更换。更换时确保轴承型号正确,安装工艺规范(加热法、合适的过盈量)。
4.3 风量或风压不足
原因分析:
转速降低: 电网频率波动或皮带传动打滑(若为皮带传动)。
进口过滤器堵塞: 进气阻力增大,导致吸入气量减少。
内部泄漏增大: 密封(特别是级间和轴端密封)磨损,间隙超标,内泄漏严重。
叶轮磨损或腐蚀: 叶片型线改变,效率下降。
管网阻力变化: 实际管网阻力大于设计值,工况点沿性能曲线下移。
修理步骤:
检查进排气系统: 清洗或更换进气过滤器。检查出口阀门和管道是否通畅。
性能测试: 测量实际转速、进出口压力、流量,与性能曲线对比。
解体检查: 重点检查各级密封间隙,使用塞尺测量。检查叶轮表面状况。对磨损的密封件进行更换或修复(如喷涂修复),对严重损坏的叶轮进行更换或修复。
4.4 润滑油消耗量大或油品乳化
原因分析:
泄漏: 油管接头、密封点泄漏。
水冷却器泄漏: 油冷却器管束破裂,水进入油路。
***轴封***失效: 对于某些结构,润滑油可能被吸入机壳或甩出体外。
修理步骤:
查找漏点并紧固。
对油品进行化验,若乳化,需彻底更换润滑油并清洗油箱油路。
对油冷却器进行压力试验,查找并修复漏点。
第五章 风机的日常维护与保养要点
预防性维护远胜于故障后维修。
每日巡检: 听声音、摸振动、看仪表(油压、油温、水压、风压、电流)、查泄漏。
定期维护:
每周: 检查油位,必要时补充。
每月: 清洗进气过滤器粗滤网。
每季度: 取样化验润滑油质。
每半年至一年: 清洗油过滤器、检查联轴器对中情况、检查电机绝缘。
根据运行小时或状态监测结果安排大修: 通常每运行2-4年或振动值持续超标时,应进行解体大修,全面检查清理各部件,更换易损件(密封、轴承、润滑油)。
结语
C70-1.25型浮选专用多级离心鼓风机作为选矿动力源的关键设备,其稳定高效运行是浮选指标达成的基石。深入理解其型号背后的性能参数,掌握其核心配件的结构与功能,并具备系统的故障诊断与维修能力,对于保障选矿生产顺行、降低运维成本、节约能源消耗具有重要意义。风机管理应从事后维修向预测性维护转变,通过精细化的点检、保养和状态监测,及时发现并消除隐患,方能最大限度地发挥设备效能,为企业创造持续价值。
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