硫酸风机AI630-1.37基础知识、配件解析与修理探讨

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：硫酸风机，AI630-1.37，型号说明，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，从硫铁矿的焙烧或硫磺的焚烧，到二氧化硫的转化，直至最终三氧化硫的吸收，每一个环节都离不开一种关键设备—硫酸离心鼓风机。它如同整个系统的心脏，持续不断地为化学反应提供稳定、足量的气体动力，其性能的优劣直接关系到生产效率、能耗指标乃至整个生产系统的稳定与安全。硫酸介质具有强腐蚀性，且工艺对气体的流量、压力有严格要求，这使得硫酸风机在设计、材料选择、制造及维护方面都与普通风机有着显著区别。本文将聚焦于一款在中小型硫酸装置中应用广泛的机型——AI630-1.37型硫酸离心鼓风机，从其型号含义的深度解读入手，系统剖析其核心配件构成，并深入探讨常见的故障现象与维修要点，旨在为从事风机技术工作的同仁提供一份实用的参考。

第一章 硫酸离心鼓风机基础与AI630-1.37型号详解

1.1 硫酸离心鼓风机概述

离心鼓风机的工作原理基于动能转换为势能。当叶轮被原动机（通常是电动机）驱动高速旋转时，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，这些高速气体进入截面积逐渐扩大的蜗壳或扩压器，流速降低，部分动能转化为压力能（静压），从而使气体以高于进口的压力排出。在硫酸生产中，风机输送的介质是含有二氧化硫、三氧化硫、水分、酸雾及少量矿尘的复杂混合气体，温度较高（通常在一百多摄氏度至二百多摄氏度之间），因此风机必须具备优异的抗腐蚀、耐高温性能。

根据结构形式的不同，硫酸风机主要分为以下几大系列，这在文章开头提供的参考中已有明确说明：

“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，适用于需要较高压头的工况，结构相对复杂。 “D”型系列高速高压硫酸风机：通常采用高转速设计，配合特殊的叶轮和扩压器，在单级或较少级数下实现高压头，效率较高，但对转子动平衡和轴承系统要求极高。 “AI”型系列单级悬臂硫酸风机：这是本文的重点。其特点是叶轮悬臂地安装在主轴的一端，结构紧凑，维护相对方便。适用于中低压力的工况，是硫酸系统中非常常见的机型。 “S”型系列单级高速双支撑硫酸风机：叶轮位于两个支撑轴承之间，转子稳定性好，适用于更高转速和更大流量的场合。 “AII”型系列单级双支撑硫酸风机：与“S”型类似，同为双支撑结构，可能在具体设计细节上有所不同，同样注重转子的稳定性和承载能力。

1.2 AI630-1.37型号含义解析

参考“C300-1.14/0.987”的解释规则，我们可以对“AI630-1.37”进行准确的解读：

“AI”：这是机型的系列代号。它明确指出了这款风机属于“单级悬臂硫酸风机”。所谓“单级”，意味着风机内部只有一个叶轮进行气体压缩；“悬臂”则指叶轮像伸出的手臂一样安装在主轴的一端，另一端由轴承支撑。这种设计简化了结构，减少了密封点，使得安装和日常维护（如检查叶轮、密封）更为便捷。 “630”：这代表了风机在额定工况下的流量，单位是立方米每分钟。即，该风机的设计输送能力为每分钟630立方米的标准状态下的二氧化硫气体。流量是风机选型的核心参数之一，直接关系到生产系统的规模。 “-1.37”：这部分表示风机的出口压力，单位是标准大气压（绝压）。它表明该风机设计将气体压缩至出口绝对压力为1.37个大气压。值得注意的是，此型号中并未像参考示例那样出现“/”及其后的进风口压力值。根据规则，“如果没有'/'就表示进风口压力是1个大气压”。因此，AI630-1.37风机的进口绝对压力为1个大气压（即常压）。

综合理解：AI630-1.37型硫酸离心鼓风机是一款单级悬臂式结构的离心风机，专门用于输送具有腐蚀性的二氧化硫工艺气体。其设计能力为：在进口压力为1个标准大气压的条件下，能够每分钟输送630立方米的气体，并将气体压力提升至1.37个标准大气压（绝压）。它所需要提供的压升（或压比） 可以通过出口压力除以进口压力计算得出，即压比为1.37。这个压比是风机叶轮设计、转速选择和功率计算的基础。风机所需的轴功率大致与流量、压升（或更精确地说，与压比的对数函数）成正比。

第二章 AI630-1.37硫酸风机核心配件解析

一台完整的AI630-1.37风机由数百个零件组成，但其中对性能、可靠性和寿命起决定性作用的是以下几个核心部件。

2.1 转子组件（核心做功部件）

转子是风机中高速旋转的核心部件，它将原动机的机械能传递给气体。

主轴：通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）制造，经过调质处理和精密加工，具有足够的刚度、强度和韧性，以承受扭矩、弯矩和临界转速的考验。轴颈部位需要极高的尺寸精度和表面光洁度，以确保与轴承的良好配合。 叶轮：这是风机的心脏，其设计和制造质量直接决定风机的效率、压头和流量。AI系列作为悬臂式风机，其叶轮通常为半开式或闭式结构。
材料：由于输送腐蚀性气体，叶轮必须采用高级耐腐蚀合金。早期多采用普通不锈钢，但现在普遍使用更高级别的材料，如高硅不锈钢（例如904L、2205双相不锈钢），甚至在极端工况下采用哈氏合金C-276等。这些材料能有效抵抗硫酸、亚硫酸的腐蚀。 结构：叶片型线经过空气动力学优化设计，以减少流动损失，提高效率。叶轮必须经过严格的动平衡校正，通常要求达到G2.5或更高的平衡精度等级，以确保运转平稳，振动值在允许范围内。
平衡盘：对于悬臂转子，平衡盘（或称为推力盘）是关键部件，它用于平衡叶轮产生的巨大轴向推力，保护推力轴承。其端面需要耐磨处理。

2.2 壳体与密封系统（静部件与安全屏障）

机壳（蜗壳）：容纳转子和引导气体流动。同样需要抗腐蚀，材料常与叶轮匹配或采用内衬耐酸砖、橡胶或特殊涂层（如聚四氟乙烯PTFE）的碳钢壳体。蜗壳的形状设计旨在高效地将气体的动能转化为压力能。 ***轴封***系统：这是防止有毒、腐蚀性工艺气体外泄和外界空气吸入的关键，是硫酸风机的生命线。AI630-1.37通常采用以下几种或组合形式：
迷宫密封：非接触式密封，通过一系列节流齿隙与轴形成微小间隙，产生流动阻力来减少泄漏。结构简单，无磨损，但存在一定泄漏量。 浮环密封：在迷宫密封基础上改进，浮环在轴与壳体之间浮动，间隙更小，密封效果更好于普通迷宫密封。 机械密封：接触式密封，密封效果极佳，几乎零泄漏。但结构复杂，成本高，需要清洁的封油系统，对安装要求极高。在硫酸风机中，常采用气体阻塞密封，即向密封腔通入惰性气体（如氮气），其压力略高于机内气体压力，从而阻止工艺气体外泄。这是一种高效环保的密封方式。 填料密封：在一些老式或要求不高的风机上仍有使用，通过压紧填料与轴接触实现密封，需要定期调整和更换，存在磨损和泄漏。

2.3 轴承与润滑系统（支撑与保障）

轴承：
径向轴承：通常采用滑动轴承（椭圆瓦或可倾瓦轴承），它们具有良好的阻尼特性，能有效抑制油膜振荡，保证转子稳定运行。高速风机对滑动轴承的刮瓦精度、间隙要求非常严格。 推力轴承：承受转子剩余的轴向推力，多采用金斯伯雷或米歇尔式可倾瓦块推力轴承，推力瓦块能自动调心，承载能力大，可靠性高。
润滑系统：为轴承提供清洁、足量、适当温度的润滑油。包括主辅油泵、油箱、冷却器、过滤器、安全阀、管路及监控仪表（压力表、温度计）等。润滑油不仅起润滑作用，还带走摩擦产生的热量。油质清洁、油温稳定对轴承寿命至关重要。

2.4 其他重要配件

底座：支撑整个风机本体，需有足够的刚性和强度，保证机组对中精度不因外力而改变。 联轴器：连接风机主轴与电机轴，传递扭矩。常用膜片式联轴器，能补偿一定的轴向、径向和角向偏差，且无需润滑。 进出口法兰：与工艺管道连接，通常带有测温、测压接口。 仪表与控制系统：包括轴振动、轴位移探头、轴承温度传感器、喘振检测装置等，用于实时监控风机运行状态，联锁保护设备安全。

第三章 AI630-1.37硫酸风机的常见故障与修理解析

风机在长期运行中，不可避免地会出现各种问题。及时准确的判断和规范的修理是保障设备长周期稳定运行的关键。

3.1 常见故障现象与原因分析

振动超标：这是最常见的故障。
转子不平衡：叶轮腐蚀、磨损不均、结垢（如硫酸盐结晶）或粘附异物（如矿尘）导致质量分布不均。修理后叶轮平衡精度未达标也会引起。 对中不良：风机与电机联轴器对中超差，产生附加弯矩和振动。 轴承损坏：磨损、疲劳剥落、润滑不良导致巴氏合金熔化等。 基础松动或共振：地脚螺栓松动、基础刚性不足或转速接近临界转速。 动静件摩擦：如密封件与轴发生摩擦。
轴承温度过高：
润滑问题：油量不足、油质恶化（含水、杂质）、油品牌号不对、油冷却器效果差。 轴承本身问题：间隙过小、刮瓦不良、接触面积不足、疲劳损伤。 负载过大：工艺系统阻力增加，导致风机负荷加重。
风量或压力不足：
转速降低：电网频率波动或传动皮带打滑（若为皮带传动）。 叶轮磨损/腐蚀：效率下降。 密封间隙过大：内泄漏严重。 滤网或进口管道堵塞：进气阻力增大。 工艺系统泄漏：气体从系统其他部位泄漏。
气体泄漏：
***轴封***失效：机械密封损坏、浮环卡涩或磨损、迷宫密封齿磨损、填料密封老化。阻塞气压力不足或中断。

3.2 风机修理流程与要点解析

修理工作必须遵循严谨的流程，确保安全和质量。

第一步：停机、隔离与拆卸

严格执行安全规程，切断电源，挂“禁止合闸”牌。 关闭进出口阀门，进行工艺气体置换（通常用氮气），直至检测合格。 拆除联轴器护罩，复查对中记录（作为拆卸前参考）。 放净润滑油。 按顺序拆卸：附属管线、仪表探头、联轴器、端盖、轴承盖、密封件等。拆卸过程中做好标记，尤其是调整垫片的位置和厚度记录。

第二步：零部件检查与测量
这是修理的核心环节，决定修复方案。

叶轮：
宏观检查：有无裂纹、腐蚀坑、磨损痕迹、结垢情况。重点检查叶片进出口边缘、轮盖、轮盘焊缝。 无损检测：对叶轮进行全面着色渗透探伤（PT）或磁粉探伤（MT，仅适用于铁磁性材料），发现表面及近表面裂纹。必要时进行超声波探伤（UT）检查内部缺陷。 尺寸测量：测量叶轮外径、口环等关键尺寸，评估磨损量。
主轴：
检查：轴颈有无拉毛、磨损、腐蚀。键槽有无挤压变形。 测量：用外径千分尺测量轴颈的圆度和圆柱度。必要时检查直线度（跳动量）。
轴承：
滑动轴承：检查巴氏合金层有无剥落、裂纹、烧熔、磨损。测量轴承间隙（压铅法）和瓦背过盈量。 推力轴承：检查推力瓦块磨损情况，测量总间隙。
密封：检查所有密封件的磨损、间隙，确定是否需要更换。 壳体：检查内壁腐蚀、冲刷情况，测量密封部位尺寸。

第三步：修复与更换
根据检查结果制定方案。

叶轮：
清理：采用喷砂、化学清洗等方式彻底清除结垢和污染物。 修复：对于局部腐蚀或磨损，可采用堆焊（使用与母材匹配的焊条）后机加工修复。但需注意焊接变形和应力，修复后必须重新进行动平衡。 更换：若存在严重裂纹、腐蚀减薄超过安全限度或效率严重下降，应考虑更换新叶轮。新叶轮必须进行超速试验和精密动平衡。
主轴：轴颈轻微损伤可用油石打磨。磨损或拉伤严重时，可采用镀铬（或其它硬质镀层）后磨削修复至原尺寸。 轴承：通常磨损后即更换新件。新滑动轴承需按技术要求进行刮研，确保接触斑点和间隙达标。 密封：磨损超差的密封件一律更换。安装新密封时，必须严格保证各部间隙符合图纸要求。

第四步：回装与调试
这是保证修理成果的关键。

清洁：确保所有零件和腔体内部绝对清洁。 按序回装：与拆卸顺序相反。特别注意各零部件的装配间隙（如轴承间隙、密封间隙、叶轮与壳体的间隙）。 对中找正：这是重中之重！使用百分表或激光对中仪，精细调整风机与电机的位置，确保径向和端面偏差在允许范围内（通常要求精度在0.05mm以内）。冷态对正需考虑机组运行时的热膨胀影响。 油系统冲洗：修理后必须对润滑油路进行循环冲洗，直至油质清洁度达标。 单机试车：
连接联轴器，手动盘车确认无卡涩。 点动电机，检查转向。 正式启动，进行无负荷试运行。逐步升速，密切监控振动、轴承温度、声音等参数。 无负荷运行稳定后，逐步加载（缓慢打开进口阀门），进入负荷试车。观察性能参数（风量、压力）是否达到要求，检查有无喘振现象。 试车合格后，方可正式投入生产运行。

结论

AI630-1.37型单级悬臂硫酸离心鼓风机作为硫酸生产中的关键动设备，其稳定运行对整个系统的经济效益和安全环保至关重要。深入理解其型号背后的技术参数（流量630立方米每分钟，压比1.37），熟练掌握其核心配件（耐腐蚀叶轮、高精度轴承、高效密封）的特性和要求，并建立起一套科学、规范的故障诊断与维修体系，是每一位风机技术人员必须具备的能力。预防性维护、状态监测与计划性检修相结合，方能最大限度地延长设备寿命，保障硫酸生产装置安、稳、长、满、优运行。希望本文能为同行在AI630-1.37风机的技术管理和维修实践中提供有益的借鉴。

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