一、 硫酸风机概述及其在硫酸生产中的关键作用
硫酸风机,专指用于硫酸生产工艺流程中的离心鼓风机,是制酸系统的核心设备之一。在接触法硫酸生产中,风机主要负责输送含有二氧化硫的工艺气体,克服系统阻力,为整个反应过程(如沸腾炉、转化器等)提供稳定气流和必要压力。由于输送介质常具有高温、腐蚀性及含尘特性,硫酸风机在设计、材料和结构上需满足耐腐蚀、耐磨损、高可靠性的特殊要求。其性能直接影响硫酸生产的效率、能耗和安全性,一旦故障可能导致全线停产,造成巨大经济损失。
硫酸风机根据结构和性能特点,可分为多种机型系列,例如“C”型系列多级离心硫酸风机,适用于中低压、大流量工况;“D”型系列高速高压硫酸风机,适合高压头需求;“AI”型系列单级悬臂硫酸风机,结构紧凑;“S”型系列单级高速双支撑风机,平衡性好;“AII”型系列单级双支撑风机,适用于中等负荷。不同系列满足硫酸生产不同工段(如干燥塔、吸收塔、主风机等)的特定需求。
本文将聚焦于C系列中的典型型号C60-1.28,深入解析其型号含义、核心配件及常见修理要点,为风机技术人员提供实用参考。
二、 硫酸风机型号C60-1.28的详细解析
参考风机型号解释范例“C300-1.14/0.987”,我们对C60-1.28进行逐项说明:
系列标识“C”:这表示该风机属于“C”型系列多级离心硫酸风机。C系列风机通常采用多级叶轮串联的结构设计,每一级叶轮都对气体做功,逐级提高气体压力,最终达到所需的出口压力。这种设计使其特别适合需要中等流量和较高压升的硫酸生产场合,例如作为制酸系统的主风机,负责将二氧化硫气体从炉窑抽出并压送至后续的净化和转化工序。多级设计带来的优点是效率较高、运行平稳,但结构相对复杂,对动平衡和轴系对中要求极高。
流量参数“60”:这代表风机在设计工况下的容积流量为每分钟60立方米。这是一个关键性能参数,决定了风机输送气体的能力。在硫酸系统中,这个流量需要与上游产气量和下游工艺需求精确匹配。流量不足会导致反应不充分,流量过大会增加能耗并可能引起系统波动。技术人员在选择和操作风机时,必须确保实际工况流量接近此设计值,以保证风机高效稳定运行。
压力参数“-1.28”:这部分表示风机的出口绝对压力为1.28个大气压。根据型号解释规则,当型号中未出现“/”符号时,意味着进口压力默认为1个大气压(即常压)。因此,C60-1.28风机的进口压力为1个大气压,出口压力为1.28个大气压。风机所产生的压升(或称压头、压力差)即为出口压力减去进口压力,等于0.28个大气压。这个压头主要用于克服硫酸生产系统中各个设备(如换热器、塔器、管道等)及附件的流动阻力。压头是风机选型的重要依据,必须根据实际系统阻力计算确定。
总结C60-1.28型号含义:这是一台C系列多级离心式硫酸风机,设计用于输送二氧化硫气体,其额定流量为每分钟60立方米,进口压力为1个标准大气压,出口压力为1.28个标准大气压,产生的压升为0.28个大气压。
三、 硫酸风机C60-1.28主要配件解析
硫酸风机的可靠运行依赖于各个精密配件的协同工作。了解核心配件的功能、材料和常见问题至关重要。
叶轮:叶轮是风机的“心脏”,通过高速旋转将机械能传递给气体。对于输送腐蚀性二氧化硫气体的C60-1.28风机,叶轮材质必须具有优异的耐硫酸腐蚀性能。通常采用高强度不锈钢(如316L、2205双相不锈钢)或更高级别的特种合金(如哈氏合金)。叶轮结构需进行严格的动平衡校正,以消除振动。常见问题包括:因介质中含尘颗粒导致的叶片磨损(冲刷腐蚀)、腐蚀穿孔、以及动平衡失效引起的振动超标。叶轮的修复或更换是风机大修的核心内容。
主轴:主轴承载叶轮并传递电机扭矩。它必须具有足够的强度、刚度和耐磨性。材料常选用优质合金钢(如42CrMo),并进行调质处理以提高综合力学性能。与轴承配合的轴颈部位表面硬度要求较高,有时会进行表面淬火或镀层处理。主轴的关键在于保证其直线度(不弯曲)和轴颈的尺寸精度。常见故障有:疲劳裂纹、轴颈磨损、键槽损坏等。
机壳(蜗壳):机壳容纳叶轮,并将气体的动能转化为压力能。C60-1.28作为多级风机,其机壳内部分为多个腔室,对应各级叶轮。机壳材质同样需耐腐蚀,通常采用铸铁内衬耐酸砖或橡胶,或直接使用不锈钢铸造。机壳的密封性至关重要,防止有毒气体泄漏。常见问题有:腐蚀减薄、衬里脱落、结合面泄漏等。
轴承箱与轴承:轴承箱支撑主轴,轴承则减少转动摩擦。硫酸风机通常采用滑动轴承(径向)和推力轴承(轴向)组合,以适应高转速和轴向推力。润滑油系统是轴承正常工作的保障,包括油泵、冷却器、过滤器等。轴承故障是风机最常见的故障之一,表现为温度升高、振动加剧、异响等。原因可能包括润滑不良、安装不当、疲劳剥落等。
密封系统:为了防止风机内腐蚀性气体外泄和外部空气进入,密封系统必不可少。主要采用迷宫密封和机械密封相结合的方式。迷宫密封利用多道齿隙形成节流效应;机械密封(用于轴端)则通过精密的动、静环端面贴合实现密封。密封件的材料需耐腐蚀和耐磨,如碳化硅、硬质合金等。密封失效会导致气体泄漏,污染环境并可能引发安全事故。
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,能补偿一定的轴向、径向和角向偏差,并吸收振动。对联轴器的对中精度要求极高,不对中是导致风机振动和轴承损坏的主要原因之一。
润滑系统:独立的强制润滑系统为轴承和齿轮(如果有)提供清洁、冷却的润滑油。包括油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、安全阀及监控仪表(压力表、温度计)。油质恶化、油路堵塞、冷却效果差都会直接威胁风机安全。
底座与对中:坚固的底座是风机稳定运行的基础。风机与电机安装后,必须进行精确的轴对中,确保两轴的中心线在一条直线上。不良对中会产生巨大的附加应力,导致振动、轴承过热和联轴器损坏。
四、 硫酸风机C60-1.28常见故障与修理解析
风机修理是一项系统工程,需遵循“诊断-拆卸-检查-修复-组装-调试”的流程。以下是针对C60-1.28的常见故障修理要点。
(一) 修理前的准备与安全措施
停机隔离:彻底切断电源,并在开关处挂上“禁止合闸”警示牌。关闭进出口阀门,对风机进行惰性气体(如氮气)吹扫置换,直至气体检测合格,确保无有毒、易燃气体残留。
工具准备:准备齐全的通用和专用工具,如拉马、液压扳手、千分表、水平仪、对中仪等。
技术资料:备齐风机的总装图、零件图、维修手册等技术文件。
(二) 常见故障诊断与修理方法
振动超标
原因分析:这是最普遍的故障。可能原因包括:转子(叶轮+主轴)动平衡失效;轴承磨损或损坏;联轴器对中不良;地脚螺栓松动;叶轮结垢或磨损不均;主轴弯曲;机壳变形或基础松动。
修理步骤:
现场诊断:使用振动分析仪测量振动频率和幅值,初步判断故障类型。例如,工频振动大通常与不平衡、对中不良有关;倍频振动可能与松动相关。
停机检查:首先检查地脚螺栓和联轴器对中情况。重新紧固和校正对中。
解体检查:若上述无效,需解体风机。检查轴承游隙和磨损情况,更换损坏轴承。将转子总成送至动平衡机进行精确动平衡校正,平衡精度需达到G2.5级或更高标准。
检查主轴:用千分表检查主轴直线度,若弯曲超差需进行矫直或更换。
清理叶轮:彻底清除叶轮上的结垢物,并检查有无裂纹或严重磨损,必要时进行补焊或更换。
轴承温度过高
原因分析:润滑不良(油质差、油量不足、油路堵塞);轴承安装不当(预紧力过大或过小);冷却效果差(冷却器结垢);轴承本身缺陷或疲劳损坏;振动过大导致轴承过热。
修理步骤:
检查润滑系统:取样化验润滑油质量,检查油位、油压是否正常。清洗或更换油过滤器、油冷却器。
检查轴承:解体后检查轴承滚道、滚动体有无划伤、点蚀、变色(蓝色表示过热)。测量轴承游隙,确保符合标准。安装新轴承时,采用热装法(油浴加热)或液压法,避免直接敲击。
改善冷却:确保冷却水畅通,清理冷却器水侧污垢。
风量或压力不足
原因分析:转速未达到额定值;进口过滤器堵塞或阀门开度不足;密封间隙过大,内部泄漏严重;叶轮磨损严重,效率下降;介质温度或密度与设计不符。
修理步骤:
检查系统:首先确认电机转速、阀门状态和过滤器压差。
检查内部间隙:解体后,重点检查各级迷宫密封的径向和轴向间隙。间隙过大会导致级间和轴端泄漏,降低效率。需按图纸要求调整或更换密封件。
修复叶轮:叶轮磨损会使叶片型线改变,气动性能恶化。可采用耐磨焊条进行堆焊修复,并打磨至原设计型线,最后重新进行动平衡。
气体泄漏
原因分析:轴端机械密封损坏;机壳中分面或进出口法兰密封垫片老化或损坏。
修理步骤:
更换密封:机械密封是精密部件,一旦失效通常整体更换。安装新机械密封时,必须保证动、静环端面的清洁和平行度,弹簧压缩量要精确调整。
更换垫片:使用耐酸橡胶垫片或金属缠绕垫片,确保结合面清洁平整,螺栓按对角顺序均匀紧固。
(三) 修理后的组装与调试
清洁与组装:所有零件清洗干净,配合面涂上适量润滑油或防咬合剂。按拆卸的逆顺序进行组装,使用扭矩扳手按规定力矩紧固螺栓。
间隙调整:严格按图纸技术要求调整叶轮与机壳的径向间隙、推力轴承的轴向间隙等。
对中复查:在冷态下完成风机与电机的最终对中,并考虑风机运行升温后轴线上抬的影响(热对中补偿)。
试运行:先点动检查转向是否正确。然后进行空载试运行,逐步升速,监测振动、温度、噪声等参数。稳定后,再缓慢加载至额定工况,进行至少连续4小时的负载试运行,各项指标合格后方可正式投运。