浮选(选矿)专用风机C80-1.2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、C80-1.2型号解析、风机配件、风机修理、选矿设备
引言
在矿物加工领域,浮选是分离有价值矿物与脉石的关键工艺过程。该过程的本质是利用矿物表面物理化学性质的差异,通过气泡选择性吸附实现分离。而这一过程的核心动力源,正是浮选专用鼓风机。它负责向浮选槽中提供稳定、持续且压力与流量精确可控的空气流,这些空气被分散成微细气泡,作为矿物颗粒的运载工具。风机性能的优劣直接决定了气泡的尺寸、分布、稳定性以及整个浮选过程的动力学条件,最终影响精矿品位和回收率等关键技术经济指标。在众多浮选风机中,多级离心鼓风机因其高效率、高压力、稳定可靠和调节范围宽等优点占据了主导地位。本文将以浮选(选矿)专用多级离心鼓风机型号C80-1.2为具体研究对象,深入剖析其型号含义、核心配件构成以及常见故障与修理维护策略,旨在为风机技术从业者提供一份系统性的专业知识参考。
第一章 浮选工艺对风机的核心要求与多级离心风机优势
在深入解析特定型号之前,必须理解浮选工艺为何对风机有如此苛刻的要求。
1.1 浮选工艺的用气特点
恒压供气:浮选槽液位深度通常在1至2米之间,这意味着风机必须克服一定的静压头(约0.1至0.2个大气压)。此外,空气还需克服管道阻力、阀门阻力以及通过矿浆的阻力。因此,风机必须提供高于此总阻力的稳定出口压力,否则无法有效进气或导致各槽进气不均。
稳定流量:空气流量是决定浮选槽内气泡表面积总量的关键参数,直接影响矿化概率。流量波动会引发浮选过程的剧烈变化,导致产品质量不稳定。因此,风机需要在工况变化时仍能保持流量的相对稳定。
气体洁净无油:离心式鼓风机采用机械结构压缩气体,压缩过程不与润滑油接触,能提供洁净的无油空气,避免了油分对矿物表面可浮性或浮选药剂性能的负面影响,这是相比某些螺杆风机的重要优势。
连续长周期运行:选矿厂通常是连续生产,每年运行时间长达8000小时以上。这就要求风机具备极高的可靠性和耐久性,能够承受长时间的连续负荷。
1.2 多级离心鼓风机的技术优势
多级离心鼓风机通过叶轮和扩压器的多级串联结构,完美匹配了浮选工艺的上述要求。
实现较高压比:单级离心叶轮所能提供的压力升高(压比)有限。通过将多个叶轮串联在同一轴上,每一级都对气体进行增压,最终累加达到所需的出口压力。例如,要达到1.2个大气压的出口压力,可能需要3-4级叶轮串联工作。
高效率与宽工况范围:多级设计使得每一级都可以在各自的最佳效率点附近工作,整机效率较高。同时,其性能曲线(压力-流量曲线)相对平坦,在进口导叶或转速调节下,能在较宽的流量范围内保持较高的效率和稳定的压力。
运行平稳可靠:转子经过精密动平衡校正,支撑在滑动轴承或滚动轴承上,振动小、噪音低,适合长周期稳定运行。
维护相对简便:核心压缩部件(转子、隔板)集成在机壳内,结构紧凑。定期维护主要集中在轴承、密封和润滑系统,相较于往复式压缩机等,维护工作量相对较小。
基于这些优势,多级离心鼓风机成为大中型浮选厂的优选供风设备。C80-1.2正是为满足中小规模浮选线或单个浮选系列需求而设计的典型代表。
第二章 C80-1.2风机型号深度解析
参考提供的命名规则,我们对C80-1.2进行逐项解读。
2.1 型号构成:C80-1.2
根据惯例“CJ”或“CF”表示选矿专用,而本例中型号以“C”开头,可理解为该系列风机是选矿专用离心鼓风机(Centrifugal
Blower for Concentration) 的C系列产品。这与示例中的“C300”系列同属一类,只是规格不同。
“C”:
系列代号,代表这是一款专为选矿等工业领域设计的多级离心鼓风机。区别于“B”系列(可能是单级高速)或其他特定用途风机。
“80”:
这是型号中的核心参数,表示风机在标准进气状态下的额定容积流量为80立方米每分钟。这是一个非常重要的选型参数。它意味着在设计工况点(通常是进口压力为1个标准大气压,进口温度为20摄氏度,相对湿度为50%的空气)下,该风机每分钟能输送80立方米的自由空气。对于浮选工艺,这个流量需要根据浮选槽的总容积、充气量要求(通常为每立方米矿浆每分钟0.8-1.5立方米空气)来精确计算和匹配。
“-1.2”: 此部分表示风机的出口相对压力(表压)为1.2公斤力每平方厘米,这约等于1.2个标准大气压的压差。在工程上,更常表述为升压为120千帕。这是一个压力参数,表明风机有能力将气体压力从进口提升1.2个大气压。对于浮选应用,此压力必须足以克服之前提到的静压头、管道系统阻力以及发泡器(如陶瓷扩散器)的阻力。
进风口压力省略: 根据规则,“如果没有’/’就表示进风口压力是1个大气压”。因此,C80-1.2的完整含义是:进口压力为1个标准大气压(绝压),出口压力为(1
+ 1.2) = 2.2个大气压(绝压),升压为1.2个大气压。如果进风口压力非标准(如高原地区或前置设备造成负压),型号可能会表示为C80-1.2/0.9等形式。
2.2性能曲线与工况点理解
风机的实际运行点并非固定在(80m³/min, 120kPa)这一点上,而是位于其性能曲线上。性能曲线描述了流量、压力、轴功率和效率之间的关系。
压力-流量曲线:
对于离心风机,这条曲线通常是一条从左上方向右下方倾斜的曲线。意味着流量减小时,出口压力会升高;流量增大时,出口压力会下降。风机将沿着这条曲线运行,其具体工作点由风机自身的性能曲线与管网阻力曲线的交点决定。管网阻力曲线描述了克服系统阻力所需的压力与流量的关系(通常近似为一条抛物线)。
额定点: C80-1.2标称的(80,
120)点通常是风机最高效率点附近的设计点。选择风机时,应使工艺所需的常用工况点尽可能靠近此额定点,以保证风机在高效率区运行,节约能耗。
调节方式: 为了适应浮选过程的气量调节需求,C80-1.2可能配备进口导叶调节或采用变频调速。进口导叶通过改变进气预旋来改变风机性能曲线,实现气量调节。变频调速则通过改变风机转速来改变性能曲线,调速范围宽且节能效果显著。
第三章 C80-1.2风机核心配件解析
一台多级离心鼓风机是由数百个零件组成的复杂系统。了解核心配件的功能、材料和常见问题,是进行维护和修理的基础。以下对C80-1.2的关键部件进行解析。
3.1 转子总成
这是风机的“心脏”,是高速旋转完成能量转换的核心部件。
主轴: 通常采用高强度合金钢(如40CrNiMoA)锻造而成,经过调质处理以获得良好的综合机械性能。所有叶轮、平衡盘、联轴器等零件都安装其上。主轴上有轴颈用于安装轴承。
叶轮: 是多级离心风机的关键做功元件。C80-1.2的每个叶轮通常采用后向弯曲叶片设计,以保证较高的效率和稳定的性能。叶轮材料至关重要,由于高速旋转承受巨大离心力且输送的空气可能含有微量粉尘,常采用高强度铝合金(如ZL104)或不锈钢(如2Cr13)精密铸造而成,并经过X光探伤等无损检测。每个叶轮都经过严格的静平衡和动平衡校正。
平衡盘:
安装在转子的高压端,用于平衡大部分轴向推力。它通过产生一个与叶轮产生的轴向力方向相反的压力,将转子推向进气端,减轻推力轴承的负荷。
联轴器:
用于连接风机转子与电机轴,传递扭矩。通常采用弹性套柱销联轴器或膜片联轴器,后者能补偿一定的轴向、径向和角向偏差,且无需润滑,应用更广。
3.2 静止部件
机壳(气缸): 是风机的主体结构,承受内部压力,支撑转子和其他静止部件。通常由灰铸铁(HT250)或铸钢(ZG230-450)制成,分为水平中分结构,便于转子的安装和检修。
隔板与扩压器:
隔板将机壳分隔成多个级间空间,每一级隔板上都固定有扩压器和回流器。扩压器将叶轮出口的高速气体的动能有效地转化为压力能。回流器则引导气体以合适的角度进入下一级叶轮。它们通常由铸铁制成。
密封系统:
级间密封和轴端密封:
为防止气体在级间泄漏和沿轴向外泄漏,设置了多种密封。级间密封通常采用迷宫密封,利用多次节流膨胀效应来减小泄漏量。轴端密封对于浮选风机,通常采用简单的迷宫密封或碳环密封,因为介质是空气,微量外泄不影响环境和安全。
轴承箱与轴承:
支撑轴承: 承受转子的径向载荷,确保转子平稳旋转。C80-1.2这类中型风机可能采用滚动轴承(如双列向心球面滚子轴承)或滑动轴承(椭圆瓦轴承)。滚动轴承维护简单,但承载能力和转速受限;滑动轴承运行平稳,阻尼性好,适合高速重载,但需要复杂的润滑系统。
推力轴承:
承受剩余的轴向推力,确定转子的轴向位置。通常采用金斯伯雷型或米切尔型可倾瓦推力轴承,能自动调整,承载能力大。
3.3 辅助系统
润滑系统:
对于采用滑动轴承的风机,润滑系统是生命线。包括主油泵(通常由主轴驱动)、辅助油泵(电机驱动,用于启停时供油)、油箱、油冷却器、油过滤器以及复杂的油管路和监控仪表(压力表、温度计)。润滑油不仅起润滑作用,还带走摩擦产生的热量。
底座与对中:
风机和电机共同安装在一个刚性底座上。两者的对中性至关重要,不良对中是振动和部件早期损坏的主要原因。
第四章 C80-1.2风机常见故障与修理维护策略
科学的维护和及时的修理是保障风机长周期安全运行的关键。
4.1 日常维护与监测
运行参数记录:
每日定时记录进出口压力、流量、轴承温度、油压、油温、振动值等。通过趋势分析可早期发现潜在问题。
振动监测:
振动是风机状态最重要的指标。应定期使用便携式振动仪测量轴承座各方向的振动速度或位移值。振动异常增大可能预示转子不平衡、对中不良、轴承磨损或动静部件摩擦。
润滑油管理:
定期取样化验润滑油,监测其粘度、水分、酸值和金属磨粒含量。按规程定期更换润滑油和清洗滤网。
4.2 常见故障分析与修理
故障一:风机振动超标
原因分析:
转子不平衡:叶轮腐蚀、磨损、结垢或粘附异物,导致质量分布不均。
对中不良:风机与电机中心线偏差超差。
轴承损坏:滚动轴承的滚道、滚动体出现点蚀、剥落;滑动轴承的巴氏合金层磨损、脱落。
基础松动或部件松动:地脚螺栓松动,轴承箱紧固螺栓松动。
动静摩擦:转子与密封件或隔板发生轻微摩擦。
修理方案:
停机检查:首先检查对中情况和地脚螺栓紧固性。
振动分析:通过频谱分析初步判断故障类型(如不平衡表现为1倍频振动大;不对中表现为2倍频振动大)。
解体检查:若上述简单处理无效,需解体风机。检查转子,进行动平衡校正(在动平衡机上或在现场用动平衡仪进行)。更换损坏的轴承。检查并修复摩擦部位。
故障二:轴承温度过高
原因分析:
润滑不良:油位过低、油质劣化、油路堵塞、油冷却器效果差。
轴承本身问题:轴承间隙过小、安装不当、轴承损坏。
负荷过大:轴向推力过大(如平衡管堵塞)、对中不良导致附加负荷。
修理方案:
检查润滑系统,确保油压、油温、油质正常。清洗冷却器。
检查轴承间隙是否符合标准,重新调整或更换轴承。
检查平衡盘和平衡管是否畅通,复查对中。
故障三:风量或压力不足
原因分析:
转速降低:电机故障或变频器设置问题。
滤网堵塞:进口空气滤清器阻力过大,导致进口负压增大,实际进气密度下降。
内泄漏增大:迷宫密封磨损,级间和轴端泄漏量增加。
叶轮磨损或腐蚀:效率下降。
管网阻力增加:出口阀门未全开或管道堵塞。
修理方案:
检查电机和变频器。清洁或更换进口滤芯。
解体检查密封间隙,磨损超差需更换密封件。
检查叶轮状态,严重磨损需修复或更换。
故障四:异常噪音
原因分析:轴承损坏(尖锐、连续的嘶嘶声或撞击声)、喘振(低沉的周期性轰鸣声,发生在小流量工况)、动静部件摩擦(刺耳的刮擦声)。
修理方案:针对不同声音判断原因。若是喘振,应立即开大出口阀门或导叶,增大流量,脱离喘振区。其他原因需停机检查相应部件。
4.3 大修流程简介
当风机运行时间达到规定周期(如24000小时)或性能严重下降时,应进行计划性大修。
准备工作:制定大修方案,备齐备件、工具,落实安全措施。
停机隔离:切断电源,挂警示牌,隔离油路、气路。
解体:按顺序拆卸联轴器、轴承箱、机壳中分面螺栓,吊出上缸盖,然后小心吊出转子。
清洗检查:彻底清洗所有零件。检查主轴有无裂纹、弯曲;测量叶轮口环、密封间隙、轴承间隙;检查叶片磨损情况;检查机壳、隔板有无裂纹。
修理更换:对不合格的零件进行修复(如喷涂修复叶轮)或更换。转子重新进行动平衡。
回装与对中:按解体相反顺序回装,确保各部位间隙符合标准。最后精细调整风机与电机的对中。
试运行:加注润滑油,点动检查转向,然后空载运行,监测振动、温度等参数。正常后逐步加载至满负荷,进行性能测试。
结论
C80-1.2浮选专用多级离心鼓风机作为选矿厂的关键动力设备,其型号精准地定义了其核心性能参数—流量与压力。深入理解其型号含义、内部结构、配件功能以及故障修理方法,对于保障浮选过程的稳定高效、降低设备生命周期成本、提高选矿厂经济效益具有至关重要的意义。风机技术管理者和维护人员应建立以预防为主、维修结合的科学管理体系,通过日常精细化的点检维护和周期性的计划大修,确保风机始终处于最佳运行状态,为矿物浮选这一精密的分离过程提供坚实可靠的气源保障。随着智能传感和预测性维护技术的发展,未来对如C80-1.2这类关键设备的运维将更加精准和高效。
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