一、 硫酸风机概述及其在制酸工艺中的核心作用
硫酸风机,专指在硫酸生产系统中用于输送关键工艺气体(主要是二氧化硫和二氧化硫浓度较高的烟气)的离心式鼓风机。它是接触法制酸工艺中的“心脏”设备,其运行稳定性、效率及可靠性直接关系到整个生产系统的连续性与经济效益。硫酸生产流程主要包括焙烧、净化、转化、吸收等工序,风机在其中承担着为系统提供动力、克服系统阻力、保证气体按特定压力和流量输送的核心任务。由于输送的介质常具有高温、腐蚀、含尘等特点,硫酸风机在材料选择、结构设计、密封形式和运行维护方面均有特殊要求。
根据结构和工作原理的不同,硫酸风机主要分为几种典型系列,如“C”型系列多级离心硫酸风机,“D”型系列高速高压硫酸风机,“AI”型系列单级悬臂硫酸风机,“S”型系列单级高速双支撑硫酸风机,“AII”型系列单级双支撑硫酸风机。每种系列都有其特定的应用场景和性能特点,以适应不同规模、不同压力需求的硫酸生产装置。
二、 硫酸风机型号S1800-1.204/0.775的深度解析
参考您提供的型号解释规则,我们对S1800-1.204/0.775这一型号进行逐项拆解,以全面理解其技术含义。
系列代号“S”:
含义: “S”代表该风机属于“S型系列单级高速双支撑硫酸风机”。
技术特点解析:
单级: 指风机叶轮仅有一级。这意味着气体在风机内只经过一次叶轮的加速和增压。与多级风机相比,单级风机结构相对简单,轴向尺寸较短,维护点相对较少。为了实现较高的压比,S系列风机通常采用高转速设计。
高速: 这是S系列风机的核心特征。为了在单级叶轮下获得足够的出口压力,必须通过提高叶轮的旋转线速度来实现。根据风机相似定律,风机的压力比与叶轮圆周速度的平方成正比。因此,S系列风机通常采用齿轮箱增速或直接由高速电机驱动,工作转速可达每分钟数千转甚至上万转。
双支撑: 指风机的转子(叶轮与主轴)两端均由独立的轴承箱支撑。这种结构使得转子稳定性极佳,能够承受更高的转速和更大的载荷,有效抑制振动,特别适用于高速、大功率的工况。与悬臂式(AI系列)相比,双支撑结构刚性更好,临界转速更高,运行更平稳可靠。
流量参数“1800”:
含义: 表示风机在设计点的容积流量为每分钟1800立方米。这是风机最重要的选型参数之一,它必须与硫酸系统所需的气体处理量精确匹配。此流量通常是指在进口状态(特定的温度、压力、介质成分)下的流量值。
压力参数“-1.204/0.775”:
含义: 这部分定义了风机的进出口压力条件,是风机选型和性能计算的关键。
“-1.204”:表示风机出口的绝对压力为1.204个大气压(绝压)。
“/”:分隔符,其后的数值表示进口压力。
“0.775”:表示风机进口的绝对压力为0.775个大气压(绝压)。
技术意义解析:
风机全压(总压升): 风机的核心作用就是提升气体的压力。其全压(Pt)等于出口全压与进口全压之差。在近似计算中,当进出口流速变化不大时,可以简化为静压差。此型号风机的压力提升为
1.204 - 0.775 = 0.429 个大气压(绝压),换算成常用压力单位约为43.5
kPa。这个压升值用于克服整个硫酸系统从进口到出口的所有管道、设备(如换热器、转化器、干燥塔等)的阻力损失。
进口压力0.775 atm的意义: 这表明风机进口处于负压状态(低于标准大气压1
atm)。这通常是因为风机安装在系统的前端或中部,从上游设备(如焙烧炉、净化系统)抽吸气体,这些设备本身存在一定的阻力,导致风机入口形成负压。风机需要具备足够的抗负压能力和密封性能,防止外界空气漏入系统,稀释二氧化硫气体,影响转化效率。
压缩比: 风机的压缩比(ε)为出口绝压与进口绝压之比,即
ε = 1.204 / 0.775 ≈ 1.554。这个比值明确了风机的工作强度。
综合描述S1800-1.204/0.775风机:
这是一台用于硫酸生产的单级高速双支撑离心鼓风机。它的核心任务是以每分钟1800立方米的流量,将进口压力为0.775
atm(绝压)的二氧化硫工艺气体,压缩至出口压力为1.204 atm(绝压),压升约为0.429
atm,压缩比约为1.554。它适用于系统中存在一定进口负压、需要单级高速风机来提供中等压升的工况。
三、 硫酸风机S1800系列核心配件解析
风机的可靠运行离不开每个精密配件的协同工作。以下针对S系列风机的关键配件进行详细说明:
转子总成(核心动力部件):
叶轮: 是风机的心脏,直接将机械能转化为气体动能和压力能。S系列风机采用闭式后弯型叶轮,效率高。材质必须耐二氧化硫腐蚀,常用高牌号奥氏体不锈钢(如316L、904L)或双相不锈钢。叶轮需经过精密动平衡校正,确保在高转速下的平稳运行。
主轴: 传递扭矩并支撑叶轮。采用高强度合金钢制造,具有极高的尺寸精度、表面光洁度和抗疲劳强度。轴颈(与轴承配合处)要求尤其严格。
平衡盘/鼓: 用于平衡叶轮产生的大部分轴向推力,减轻推力轴承的负荷,是高速多级离心风机和部分单级高压风机的关键部件。
轴承系统(支撑与定位核心):
径向轴承: 采用精密高速滑动轴承(如可倾瓦轴承),利用油膜支撑转子,具有优异的阻尼减振特性,稳定性远超滚动轴承,是高速风机的首选。
推力轴承: 承受剩余的轴向推力,确保转子轴向定位准确。同样采用精密滑动推力轴承(如金斯伯雷轴承、米切尔轴承),能承受巨大的轴向载荷。
密封系统(防止介质泄漏):
级间密封和轴端密封: 通常采用迷宫密封。利用一系列节流齿隙与转轴形成微小间隙,产生节流效应来减少泄漏。密封齿材质常为铝或铜等软金属,防止与轴发生摩擦时损伤主轴。
特殊密封: 对于要求零泄漏或处理有毒气体的工况,会采用干气密封或碳环密封等更高级的密封形式。
齿轮箱(增速装置,如为齿轮增速型):
对于通过齿轮箱增速的S系列风机,齿轮箱是核心部件。采用高速人字齿轮传动,精度等级极高(如IS
5级及以上),齿面经过渗碳淬火等硬化处理,保证传动的平稳性和效率。配有独立的强制润滑和冷却系统。
壳体(压力容器与流道):
通常为铸铁或铸钢件,内壁可能衬有耐腐蚀材料。设计成水平剖分或垂直剖分式,便于检修。其流道型线经过优化设计,以减少气体流动损失。
润滑系统(设备“血液循环”系统):
由油箱、主辅油泵、油冷却器、油过滤器、安全阀及复杂的管路仪表组成。为轴承和齿轮提供连续、洁净、温度压力稳定的润滑油,是风机安全运行的命脉。
四、 硫酸风机S1800常见故障与修理技术解析
风机修理是一项系统工程,需要遵循“诊断-解体-检查-修复-组装-调试”的严谨流程。
常见故障类型与诊断:
振动超标: 是最常见的故障。
原因: 转子动平衡破坏(叶轮腐蚀、结垢、部件松动);对中不良;轴承磨损;油膜振荡;基础松动;喘振(流量过小导致气流脱离)。
诊断: 使用振动分析仪测量振幅、频率、相位,频谱分析可帮助定位故障源。例如,工频振动大通常与不平衡、对中不良有关;倍频振动可能与对中、松动有关;低于工频的振动可能源于油膜涡动。
轴承温度高:
原因: 润滑油品质差(粘度不对、含水、有杂质);油路堵塞或流量不足;轴承间隙不当;轴承损坏;负荷过大。
诊断: 检查润滑油压、油温和油品分析;听诊轴承声音;检查轴承回油温度。
性能下降(压力、流量不足):
原因: 转速下降(如皮带打滑);叶轮腐蚀、磨损严重,间隙增大;进口过滤器堵塞;密封间隙过大,内泄漏严重;系统阻力增加。
诊断: 核对运行参数(转速、电流);检查系统压差;大修时测量叶轮和密封间隙。
异常噪音:
原因: 轴承损坏;齿轮啮合不良;转子与静止件摩擦(刮缸);喘振。
润滑油泄漏:
原因: 密封件(油封、垫片)老化损坏;结合面螺栓松动;油管接头松动或破裂。
核心部件修理技术:
转子动平衡校正: 这是修理中的关键环节。必须在高精度的动平衡机上进行。根据不平衡量的大小和相位,采用“去重”(钻孔、铣削)或“加重”(加平衡块、焊补)的方法进行校正。剩余不平衡量需达到标准(如IS
1940 G1.0或更高等级)要求。
叶轮修复:
清洗除垢: 使用化学清洗或喷砂清理结垢。
检查: 进行无损探伤(如PT渗透检测、MT磁粉检测)检查裂纹。
修复: 对于腐蚀磨损,可采用堆焊耐磨耐蚀合金层,然后进行机加工恢复型线。对于裂纹,需打磨消除后补焊。修复后必须重新进行动平衡。
更换: 若损伤严重,修复成本过高或影响安全,应更换新叶轮。
滑动轴承的检修:
检查: 测量轴承间隙(压铅法)和瓦块背弧紧力。检查巴氏合金层有无剥落、磨损、裂纹、腐蚀。
修复: 间隙超差或合金层损伤需重新浇铸巴氏合金并机加工,或直接更换新轴瓦。
密封更换与间隙调整: 大修时必须更换所有迷宫密封件。严格按照图纸要求调整密封间隙,间隙过大会导致泄漏增加、效率下降;间隙过小则有刮磨风险。
对中找正: 风机与电机(或齿轮箱)的重新对中是检修后的重中之重。使用激光对中仪,确保冷态和热态(考虑热膨胀)下的对中精度在规定范围内。
修理后的试车与验收:
单机试车: 修复组装完成后,首先进行不带负载的单机试车。逐步升速,密切监控振动、轴承温度、油压等参数,直至达到额定转速并稳定运行2-4小时。
负载联动试车: 接入系统进行负载运行。逐步增加负荷,验证风机的压力、流量、电流等性能参数是否达到要求。持续监测运行状态,确保一切正常。