浮选(选矿)风机基础知识与C250-0.9798/0.7152型鼓风机深度解析
作者:王军(139-7298-9387)
关键词:浮选风机,选矿鼓风机,C250-0.9798/0.7152,型号解析,风机配件,风机修理,多级离心鼓风机
引言
在矿物加工领域,浮选是分离有用矿物与脉石的关键工艺过程。该过程依赖于向矿浆中充入大量细微、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,从而实现分离。在这一过程中,为浮选槽提供稳定、足量空气的核心设备便是浮选鼓风机。浮选鼓风机的性能直接决定了气泡的生成质量、数量与稳定性,进而对浮选指标(如精矿品位和回收率)产生决定性影响。因此,深入理解浮选风机的工作原理、型号含义、核心配件及维护修理知识,对于风机技术人员、选矿厂设备管理人员乃至工艺工程师都至关重要。
本文将围绕浮选(选矿)风机的基础知识展开,并重点对一款特定型号——C250-0.9798/0.7152型多级离心鼓风机进行深度解析。文章将详细阐述其型号中各参数的意义,介绍其主要配件构成与功能,并系统探讨常见的故障模式、诊断方法及修理维护策略,旨在为相关技术人员提供一份实用的参考指南。
第一章 浮选(选矿)风机基础概述
1.1 浮选工艺对风机的核心要求
浮选工艺并非简单地需要“风”,而是对鼓风机输出的空气有特定且严格的要求:
恒定的压力:浮选槽液位具有一定高度,风机出口压力必须能够克服液柱静压、管道阻力以及充气装置(如转子定子、喷射器等)的阻力损失,确保空气能够被有效压入矿浆底部并均匀分散。压力波动会导致气泡大小和分布不均,影响浮选效果。
稳定的流量:空气流量直接关系到单位时间内生成的气泡数量。流量需根据矿石性质、处理量、药剂制度等工艺条件进行精确设定并保持稳定,以保证浮选过程的连续性和稳定性。流量不足,回收率下降;流量过大,可能导致液面翻花,精矿品位降低。
洁净的介质:鼓风机输送的必须是洁净空气。若空气中含有油分、水分或固体颗粒,会污染矿浆,影响药剂作用,堵塞充气元件,甚至损坏风机内部。
连续可靠的运行:浮选作业通常是连续性的,风机作为关键动力设备,必须具有高可靠性,能够长时间无故障运行,避免非计划停机给生产带来损失。
良好的调节性能:随着矿石性质的变化或工艺参数的优化,需要对风量或风压进行调节。因此,风机应具备方便、可靠的流量或压力调节手段。
1.2 浮选风机的主要类型及比较
用于浮选的风机主要有以下三种类型:
罗茨鼓风机:
工作原理:依靠两个“8”字型转子在机壳内作反向旋转,通过周期性改变气缸容积来输送气体,属于容积式风机。
特点:在额定转速下,当出口压力变化时,流量变化很小,即具有“硬排气”特性。结构简单紧凑,价格相对较低。缺点是噪音和振动较大,效率通常低于离心风机,且流量调节一般需要通过变频调速或旁路放空来实现。
应用:常用于中小型选矿厂或对压力稳定性要求极高但流量不大的场合。
多级离心鼓风机:
工作原理:利用高速旋转的叶轮对气体做功,使气体获得动能和压力能。气体经过多个叶轮逐级压缩,最终获得所需的压力。属于速度式风机。
特点:效率较高,运行平稳,噪音和振动相对较小,可靠性好,寿命长。流量和压力范围广,可通过进口导叶、出口阀门或变频调速等方式灵活调节性能。结构相对复杂,制造精度要求高。
应用:是现代大中型选矿厂浮选工艺的主流选择,本文解析的C250型即属此类。
单级高速离心鼓风机:
工作原理:采用单个高转速、高线速度的叶轮(通常与齿轮箱增速或电机直驱)对气体进行一次压缩达到所需压力。
特点:结构紧凑,效率可能比多级离心风机更高,但叶轮制造难度大,对材料和要求极高,转速可达数万转每分钟,对润滑和冷却系统要求苛刻。
应用:多用于对设备占地面积有严格要求或特定工况下的浮选系统。
比较与选型:对于大中型浮选厂,多级离心鼓风机在效率、可靠性、调节性和总体拥有成本方面往往具有综合优势,因此应用最为广泛。
第二章 C250-0.9798/0.7152型鼓风机型号深度解析
参考提供的范例“C300-1.14/0.987”的解释,我们可以对“C250-0.9798/0.7152”这一型号进行逐项分解。
“C250”:
“C”:代表风机系列。通常表示“多级离心鼓风机”(Centrifugal
multi-stage blower)的C系列。该系列风机专为输送空气等清洁气体设计,具有标准化的结构和性能参数。
“250”:代表风机在特定进口条件下的额定容积流量,单位为立方米每分钟。因此,C250表示该风机的额定流量为每分钟250立方米。需要强调的是,此流量是折算到标准进口状态(通常指压力为1个标准大气压,温度为20℃,相对湿度50%)下的体积流量。这是风机选型和性能比较的基础参数。
“-0.9798”:
此部分表示风机的出口绝对压力。单位是“工程大气压”(at),1
at ≈ 98.067 kPa ≈ 0.980665 bar。因此,“-0.9798”表示该风机设计工况下的出口绝对压力为0.9798个工程大气压。这里需要特别注意: 通常风机型号中标注的是出口表压(即高于大气压的压力值),但根据此型号的表示方法(特别是与进风口压力联合表示时),以及数值小于1的情况,可以判断此处采用的是绝对压力值。0.9798
at(绝对)的出口压力,意味着其出口压力略低于标准大气压(1 at),这在实际应用中看似不合理,但必须结合进风口压力来理解。
“/0.7152”:
此部分表示风机的进口绝对压力。单位同样是工程大气压。“/0.7152”表示该风机设计工况下的进口绝对压力为0.7152个工程大气压。
综合解析与工况说明:
这个型号描述了一个非常特殊的工况。通常,鼓风机是在接近标准大气压(约1 at)的进口压力下工作,将气体压缩到高于大气压的出口压力(如表压0.14
at,则绝对压力为1.14 at)。然而,C250-0.9798/0.7152型号机却是在一个低于标准大气压的进口条件下工作。
风机压比(压缩比):风机的核心作用是提升气体压力。其压比定义为出口绝对压力与进口绝对压力之比。
压比 = 出口绝对压力
/ 进口绝对压力 = 0.9798 at / 0.7152 at ≈ 1.37。
这意味着风机需要对气体进行压缩,使其压力提升约1.37倍。
进出口压差(升压):
压差 = 出口绝对压力
- 进口绝对压力 = 0.9798 - 0.7152 = 0.2646 at(绝对压力差)。
如果以表压表示,进口表压 = 进口绝对压力
- 当地大气压(假设为1 at) =
0.7152 - 1 = -0.2848 at(即负压,真空度)。
出口表压 = 出口绝对压力
- 当地大气压 = 0.9798 - 1 = -0.0202 at(也是负压,但真空度远小于进口)。
因此,风机的实际作用是,从一个高真空度(-0.2848
at表压) 的环境下抽吸气体,将其压缩至一个低真空度(-0.0202
at表压) 的环境下排出。风机产生的压力提升(升压)为
0.2646 at(绝对)或(-0.0202)
- (-0.2848) = 0.2646
at(表压差)。
应用场景推测:
这种型号的风机很可能应用于以下特殊场景:
高海拔地区选矿厂:当地大气压力本身较低,例如海拔3000米左右,大气压可能降至0.7
at左右。风机进口直接吸入当地大气,其绝对压力即为0.7152 at。然后压缩后供给浮选槽。
系统负压操作:整个浮选供风系统可能处于一个负压管网中。例如,风机的进口连接着一个由其他抽气设备维持负压的管道,进口压力被控制在0.7152
at(绝对)。风机在此负压条件下吸入气体,压缩后排出。
重要性:
型号中的压力值必须是绝对压力,且进出口压力需同时给出,才能准确界定风机的运行工况和性能要求。这对于风机的设计、制造、选型以及现场调试都至关重要。如果仅看出口压力值0.9798小于1,误以为是低压力风机,而忽略了低进口压力的前提,将会导致完全错误的选型和运行结果。此型号明确告知用户,该风机是为一个特定的、非标准的大气条件或系统压力条件设计的。
第三章 C系列多级离心鼓风机主要配件解析
以C250型为代表的多级离心鼓风机是精密设备,由数百个零件组成。了解核心配件的功能、材料和维护要点是进行故障诊断和修理的基础。主要配件可分为以下几大系统:
3.1 转子系统
这是风机的核心做功部件。
主轴:传递扭矩并支撑所有旋转零件。通常由高强度合金钢(如40Cr、42CrMo)制成,经过调质处理和精密加工,保证足够的强度、刚度和临界转速裕度。轴颈部位需要高频淬火以提高耐磨性。
叶轮:能量转换的核心。气体在叶轮中获得速度和压力。通常采用后弯式叶片设计以获取较高效率。叶轮材料根据压力等级和介质特性可选铸铝、碳钢或不锈钢。每个叶轮都需经过严格的动平衡校正。
平衡盘:用于平衡多级离心风机产生的大部分轴向推力,减少止推轴承的负荷。安装在高压端,利用压力差产生一个与轴向推力反向的力。
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,能补偿一定的径向、角向偏差,并吸收振动。
3.2 静止部件系统
机壳(气缸):容纳转子和其他内部零件,形成气体流道。通常为水平剖分式结构,便于安装和检修。由高强度铸铁或铸钢制成,需能承受设计压力。
级间密封:安装在机壳隔板与主轴之间,用于减少高压级气体向低压级的泄漏。通常采用迷宫密封,由一系列金属齿片与轴形成微小间隙,利用节流效应密封。
轴端密封:防止机壳内气体沿轴向外泄漏,以及外部空气进入机壳(对于进口负压工况尤为重要)。常见形式有碳环密封、迷宫密封+氮气阻封气等。
进气室与扩压器:进气室引导气体均匀进入第一级叶轮;扩压器将每级叶轮出口气体的动能转化为静压能。
3.3 轴承与润滑系统
径向轴承:支撑转子重量,保持转子径向位置。一般采用滑动轴承(椭圆瓦或可倾瓦轴承),运行平稳,阻尼性好。
止推轴承:承受剩余的轴向推力,确定转子的轴向位置。通常采用金斯伯雷或米切尔式可倾瓦块推力轴承。
润滑系统:包括油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、安全阀、管路及仪表等。为轴承提供连续、洁净、温度适宜的润滑油。油泵通常有主油泵(轴带)和辅助油泵(电动),确保开机、停机和主油泵故障时均有油流。
3.4 调节与控制系统
进口导叶:安装在风机进口,通过改变叶片角度来预旋进入叶轮的气流,从而在较广范围内高效调节风机的流量和压力。是离心风机最常用的调节方式。
监测仪表:包括压力、温度、振动传感器,用于监控轴承温度、润滑油压、风机进出口压力、振动值等关键参数,并接入PLC或DCS系统实现连锁保护和报警。
第四章 风机常见故障诊断与修理维护
对风机配件的深入理解是进行有效维修的基础。以下是C系列多级离心鼓风机常见的故障现象、原因分析及修理维护策略。
4.1 常见故障诊断
振动超标
可能原因:
转子不平衡:叶轮结垢、磨损不均、部件脱落或松动。这是最常见的原因。
对中不良:风机与电机联轴器对中超差,导致周期性附加力。
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、基础刚性不足、转速接近临界转速。
动静部件摩擦:密封件与轴发生接触摩擦。
诊断方法:振动频谱分析是核心手段。工频(1X)成分大通常是不平衡或对中问题;2X成分大可能预示对中不良;高频成分可能与轴承缺陷相关。需结合听音、测温综合判断。
轴承温度过高
可能原因:
润滑不良:油量不足、油质劣化(进水、氧化、杂质)、油品牌号不对、油温过高。
轴承本身问题:安装间隙不当、轴承损坏、疲劳。
载荷过大:对中不良、转子动平衡差导致附加载荷。
诊断方法:检查润滑油系统压力、温度、油品质量。检查轴承安装记录。结合振动分析判断是否存在异常载荷。
性能下降(风量/风压不足)
可能原因:
转速降低:电源频率低或皮带传动打滑。
滤清器堵塞:进口阻力增大,导致进口压力降低,质量流量下降。
密封泄漏严重:级间密封或轴端密封磨损,内泄漏增大。
叶轮腐蚀/磨损:效率下降。
工艺系统变化:管网阻力增加(如阀门未全开、管道堵塞)。
诊断方法:核对运行参数(电压、频率)、检查进口过滤器压差、测量实际转速、进行性能测试与设计曲线对比。
异常噪音
可能原因:
喘振:风机在小流量工况下运行不稳定,气流周期性振荡。声音似“轰隆”声。
轴承损坏:尖锐的金属摩擦或撞击声。
转子摩擦:连续的刮擦声。
松动部件:不规则的撞击声。
诊断方法:辨识声音特征。喘振需立即开大出口阀门或降低转速,脱离喘振区。
4.2 修理维护策略
预防性维护
日常巡检:检查油位、油温、油压、振动、噪音、泄漏情况。
定期保养:按规程更换润滑油和滤芯;清洗进口滤网;检查联轴器对中情况;紧固地脚螺栓。
状态监测:定期进行振动、油液分析,预测潜在故障,实现预知维修。
计划性检修(大修)
大修周期:通常根据运行小时数或状态监测结果确定,一般为2-4年。
大修内容:
解体清洗:彻底清洗所有零部件,检查磨损和缺陷。
转子检修:检查叶轮、主轴、平衡盘等有无裂纹、腐蚀、磨损。必要时进行无损探伤。转子组件必须重新进行动平衡校正,精度需达到G2.5级或更高标准。
密封更换:所有迷宫密封等易损件通常在大修时予以更换。
轴承检查/更换:检查轴承间隙和磨损情况,超标即更换。
对中复查:机组重新组装后,必须精确校正风机与电机的对中。
关键修理技术要点
动平衡校正:必须在动平衡机上进行。先进行单叶轮平衡,再进行转子整体平衡。采用去重或配重法,直至残余不平衡量满足要求。
轴承安装:滑动轴承的刮瓦、间隙调整是技术性很强的工作。间隙过小易烧瓦,过大则振动大。需严格按制造厂要求执行。采用压铅法或抬轴法测量间隙。
对中校正:使用激光对中仪,精度高,效率快。校正时应考虑机组运行温度下的热膨胀影响,进行“冷态对中值”的预偏移计算。
密封间隙调整:迷宫密封的齿顶间隙是关键数据。间隙过大,泄漏量大,效率低;间隙过小,易发生摩擦。安装时需用塞尺沿圆周多点测量,确保间隙均匀且符合图纸要求。
结论
浮选鼓风机是选矿厂的“肺”,其稳定高效运行是浮选指标达成的基石。通过对C250-0.9798/0.7152这一特定型号的深度解析,我们不仅理解了其流量、进出口绝对压力等基本参数的含义,更认识到了明确风机设计工况(尤其是非标准进口压力)的重要性。
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