硫酸风机AI165-1.05基础知识、配件解析与修理技术探讨

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：硫酸风机、AI165-1.05、型号解释、离心鼓风机、风机配件、风机维修、二氧化硫气体

引言

在硫酸生产的核心工艺流程中，无论是硫铁矿的焙烧还是硫磺的焚烧，所产生的二氧化硫（SO₂）气体都必须经过净化、干燥、转化、吸收等一系列工序，最终制成硫酸。在整个过程中，为工艺气体提供流动动力，克服系统阻力，并确保系统始终处于微负压状态以防止SO₂泄漏的关键设备，就是硫酸离心鼓风机。它被誉为硫酸装置的“心脏”，其运行稳定性、效率及调节性能直接关系到整个生产系统的安全、能耗和产量。本文将以AI165-1.05这一典型型号为例，系统阐述硫酸离心鼓风机的基础知识，深入解析其型号含义、核心配件构成及常见的修理维护技术。

第一章：硫酸离心鼓风机基础知识

一、 工作原理与特殊性

硫酸离心鼓风机的工作原理与常规离心风机无异，都是基于惯性离心力和动能向静压能的转化。电机通过联轴器驱动风机叶轮高速旋转，叶轮叶片间的气体在离心力作用下被甩向叶轮外缘，流速增大，动能增加。随后，高速气体进入截面逐渐扩大的蜗壳，流速降低，部分动能转化为静压能，最终以高于进口的压力排出。

其特殊性在于输送的介质—二氧化硫气体。SO₂气体具有强腐蚀性，尤其在遇到水分形成亚硫酸后，腐蚀性急剧增强。因此，硫酸风机在设计、材料选择、制造工艺及运行维护上有一系列严格要求：

卓越的耐腐蚀性能：所有与腐蚀性气体接触的部件（如机壳、叶轮、密封、主轴等）必须采用高等级耐腐蚀材料，如316L不锈钢、904L超级奥氏体不锈钢、哈氏合金C-276，甚至更高级别的特种合金。 极高的密封可靠性：必须防止有毒有害的SO₂气体向外泄漏污染环境，也必须防止外界空气进入风机内部稀释气体或引起不必要的化学反应。通常采用迷宫密封、浮环密封或干气密封等高效密封形式。 严格的动平衡要求：风机转子（叶轮与主轴组件）必须在高精度动平衡机上进行校正，以确保在高速运转下的平稳性，降低振动和噪音，延长轴承和密封寿命。 特殊的结构设计：考虑热膨胀、酸性冷凝液的排放、在线清洗等需求。

二、 主要机型系列简介

根据不同的工艺需求（如流量、压力），硫酸风机发展出了多种结构形式的系列，如您提供的资料所示：

“C”型系列多级离心硫酸风机：通过多个叶轮串联工作，逐级提高气体压力，适用于中高压力、中等流量的工况。结构相对复杂，轴向长度较长。 “D”型系列高速高压硫酸风机：通常采用齿轮箱增速，使叶轮获得极高的转速，从而单级叶轮就能产生很高的压头。适用于高压、流量范围较广的场合，效率高，但制造和维护要求也高。 “AI”型系列单级悬臂硫酸风机：本文重点讨论的机型。其特点是叶轮悬臂安装在主轴的一端，结构紧凑，维护方便。适用于中低压力、大流量的工况。轴承箱与介质隔离，避免了轴承受到腐蚀气体的影响。 “S”型系列单级高速双支撑硫酸风机：叶轮安装在两个支撑轴承之间，转子稳定性好，适用于更高转速和更大功率的场合。 “AII”型系列单级双支撑硫酸风机：同样是双支撑结构，但与S型可能在具体结构、驱动方式上有所区别，适用于类似的工况。

第二章：AI165-1.05风机型号深度解析

参照您提供的风机型号解释范例“C300-1.14/0.987”，我们可以对AI165-1.05进行详细的解读。

“AI165-1.05”

“AI”：
系列代号：代表这是“单级悬臂式”硫酸离心鼓风机。这是该型号风机最核心的结构特征。 结构含义：“A”通常代表离心通风机或鼓风机，“I”在此处意指“单级、悬臂”结构。叶轮像伸出的手臂一样固定在主轴的一端，主轴的另一端由轴承箱支撑。这种设计使得气体只从叶轮的一侧进入，轴向推力相对易于控制，且检修时无需拆卸进出口管道和机壳，只需打开轴承箱端盖即可将整个转子组件抽出，维护便捷性极高。
“165”：
流量参数：表示风机在额定工况下的设计流量为每分钟165立方米。这是一个非常重要的性能参数，直接关系到硫酸系统的生产能力。单位是“立方米/分钟”。这意味着这台风机每分钟能将165立方米的SO₂气体（在进口状态条件下）输送到系统中。
“-1.05”：
压力参数：表示风机的出口压力为1.05个大气压（绝对压力）。根据范例，当型号中未出现“/”符号时，默认进口压力为1个标准大气压。 压升计算：因此，这台风机产生的压力升高（或称压升、升压）为：出口绝对压力减去进口绝对压力，即 1.05 - 1.00 = 0.05 个大气压。换算成常用的千帕（kPa）单位，约为 5 kPa （因为1 atm ≈ 101.3 kPa，故 0.05 atm ≈ 5.065 kPa）。 工况判断：0.05 atm的升压属于相对较低的压升范围，这符合AI系列单级悬臂风机常用于克服系统阻力不大、但需要较大流量的工况特点，例如在中小型硫酸装置中，用于输送经过干燥塔后的干燥SO₂气体进入转化系统。

综合描述：
硫酸风机AI165-1.05是一款单级悬臂式结构的离心鼓风机，专门设计用于输送二氧化硫介质。其设计流量为165立方米/分钟，在进口压力为1个标准大气压的条件下，能够将气体压缩至出口压力1.05个标准大气压，为系统提供约5 kPa的压升。该机型结构紧凑，易于维护，适用于对流量要求较高而压力要求相对不苛刻的硫酸生产工艺环节。

第三章：风机核心配件解析

一台完整的AI165-1.05风机由数百个零件组成，但其核心配件决定了风机的性能和寿命。

1. 转子组件（核心中的核心）

叶轮：能量转换的核心部件。通常采用闭式后向叶片设计，以保证高效率和高压力稳定性。材料必须为高级耐酸不锈钢（如316L）或特种合金。制造上要求整体精密铸造或数控铣削成型，并经严格的静平衡和动平衡校正。 主轴：传递扭矩、支撑叶轮旋转的关键零件。要求具有高强度、高韧性、良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性。通常采用优质合金钢（如42CrMo）制造，与介质接触的表面需要进行防腐涂层处理（如喷涂哈氏合金）或采用不锈钢材质。 联轴器：连接风机主轴与电机轴，传递动力。常用膜片式联轴器，具有补偿两轴相对偏移能力强、传动效率高、无需润滑、维护简便的优点。

2. 静子组件

机壳（蜗壳）：收集从叶轮出来的气体，并将其动能转化为静压能。通常为铸铁或不锈钢铸造而成，内壁可能衬有耐腐蚀层。结构上分为剖分式和整体式，AI系列多为水平剖分，便于检修。 进气箱/导叶：引导气体平稳、均匀地进入叶轮进口，减少涡流损失。有些型号会配备可调导叶，用于调节风机的流量和压力。

3. 轴承与润滑系统

轴承：采用高精度、长寿命的滚动轴承（深沟球轴承、角接触球轴承）或滑动轴承（椭圆瓦轴承）。对于AI165-1.05这类中型风机，多采用成对的角接触球轴承来承受径向力和剩余的轴向推力。轴承的冷却和润滑至关重要。 润滑系统：可能采用脂润滑或稀油润滑。脂润滑简单，但散热和清洁度不如稀油润滑。稀油润滑系统包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、安全装置等，能为轴承提供持续、清洁、冷却的润滑油，可靠性更高。

4. 密封系统

轴端密封：防止机壳内气体沿主轴泄漏到大气中，是安全环保的关键。对于AI165-1.05，可能采用：
迷宫密封：非接触式密封，依靠多次节流效应达到密封效果，结构简单，但有一定泄漏量，适用于允许微量泄漏的场合。 浮环密封：接触式密封，密封效果优于迷宫密封，但需要复杂的密封油系统。 干气密封：先进的非接触式密封，通过微米级的气膜实现零泄漏或微泄漏，功耗低，可靠性高，是现代风机的优选。
级间密封：对于多级风机尤为重要，AI系列为单级，故无此密封。

5. 监测与控制系统

振动和温度传感器：实时监测轴承座的振动速度和温度、轴承温度，超限时报警或停机，是预测性维护的基础。 差压变送器：监测进气过滤器的压差，提示何时需要清洗或更换过滤器。

第四章：风机修理技术解析

风机修理是一项系统工程，必须遵循严谨的流程和标准。

一、 修理前的准备工作

现场勘查与记录：记录风机停机前的运行数据（振动、温度、电流等），了解故障现象。 安全隔离：切断电源，挂上“禁止合闸”牌；关闭进出口阀门，并进行有效隔断和吹扫置换，确保机内无残留SO₂气体，办理动火、进入受限空间等作业票证。 工具与备件准备：准备齐全的拆装工具、起重设备、测量工具（千分尺、百分表、水平仪等）和可能需要的更换备件。

二、 常见故障与修理方案

1. 振动超标

原因分析：
转子不平衡：叶轮腐蚀、磨损不均或粘附结垢。 对中不良：风机与电机联轴器对中超差。 轴承损坏：磨损、疲劳剥落、间隙过大。 基础松动或共振：地脚螺栓松动或基础刚性不足。
修理方案：
清理与平衡：彻底清理叶轮上的结垢物。若叶轮腐蚀或磨损导致不平衡，需在动平衡机上重新校正。平衡精度等级通常要求达到G2.5或更高。 重新对中：使用激光对中仪进行精确对中，确保径向和轴向偏差在允许范围内。 更换轴承：严格按照规程拆卸旧轴承，测量轴颈尺寸，采用热装法安装新轴承，确保装配游隙合适。 紧固与加固：检查并紧固所有地脚螺栓，必要时对基础进行加固。

2. 轴承温度过高

原因分析：
润滑不良：油位过低、油质恶化、油路堵塞。 冷却不足：冷却水断流或冷却器结垢。 装配不当：轴承预紧力过大或配合间隙不当。
修理方案：
检查润滑系统：更换符合要求的润滑油/脂，清洗油路和油箱。 清理冷却器：拆洗冷却器，确保水路畅通。 调整装配：重新调整轴承压盖的垫片厚度，保证正确的轴向游隙。

3. 风量或压力不足

原因分析：
转速降低：电机或皮带传动问题。 叶轮磨损/腐蚀：叶片型线改变，效率下降。 密封间隙过大：内泄漏严重。 进口过滤器堵塞：进气阻力增大。
修理方案：
检查驱动系统：确保电机电压正常，变频器输出频率正确。 修复或更换叶轮：对轻微磨损可进行堆焊修复并重新加工型线，严重时需更换新叶轮。 调整或更换密封：测量并调整迷宫密封的齿顶间隙，或更换浮环、干气密封的易损件。

4. 气体泄漏

原因分析：轴端密封失效。 修理方案：
迷宫密封：检查密封齿是否磨损、倒伏，更换密封体。 浮环密封：检查浮环的配合面磨损情况，更换浮环和O型圈，检查密封油系统。 干气密封：检查动、静环密封面，更换整套密封或损坏的部件。干气密封的修理通常需要返厂或由专业人员进行。

三、 大修流程与关键点

解体：按顺序拆卸联轴器护罩、联轴器、轴承端盖、轴承、密封件，最后吊出转子。 清洗与检查：对所有零件进行彻底清洗，然后进行宏观和无损探伤（如磁粉、超声波）检查，重点检查主轴有无裂纹、叶轮有无缺陷、焊缝是否完好。 测量与记录：关键尺寸必须测量并记录，如：主轴各档直径、叶轮口环和机壳密封环的直径、轴承游隙、转子跳动等，与标准值对比，确定修复方案。 修复与更换：对超标零件进行修复（如喷涂、刷镀）或直接更换。 回装与调试：按解体的逆顺序回装，确保每个零件的装配精度。完成后，手动盘车应灵活无卡涩。然后进行单机试车，逐步升速，密切监控振动和温度，直至达到额定工况并稳定运行。

结论

硫酸风机AI165-1.05作为一款典型的单级悬臂式离心鼓风机，以其结构简单、维护方便的特点，在硫酸工业中扮演着不可或缺的角色。深入理解其型号含义、熟练掌握其核心配件的结构与功能，是进行科学选型、正确操作和预防性维护的基础。而当风机出现故障时，一套系统、严谨的修理流程和精准的故障诊断能力，则是快速恢复生产、保障设备长周期安全稳定运行的关键。作为风机技术人员，我们应不断深化理论认知，积累实践经验，才能驾驭好这颗硫酸生产的“心脏”，为企业创造更大的价值。

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