浮选(选矿)风机基础知识与C180-1.55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,C180-1.55,型号解析,风机配件,风机修理,多级离心鼓风机
引言
在矿物加工领域的浮选工艺中,鼓风机是不可或缺的核心设备之一。其核心作用在于向浮选槽中提供稳定、足量的空气,使空气与经过药剂处理的矿浆充分混合,形成气泡。目的矿物颗粒选择性附着于气泡之上,并随之上浮至液面形成泡沫层,从而实现有用矿物与脉石矿物的有效分离。浮选工艺对鼓风机的性能,特别是风量稳定性、出口压力以及运行可靠性有着极高的要求。风机技术的优劣直接关系到精矿品位、回收率以及整个选矿厂的生产成本与效率。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、选厂设备管理人员至关重要。本文将围绕浮选工艺需求,重点解析一款典型的浮选鼓风机——C180-1.55,并系统阐述其配件构成与修理维护要点。
第一章 浮选工艺对风机的基本要求及风机类型概述
浮选过程本质是一个气、液、固三相物理化学反应过程。鼓风机作为气源,其提供的空气必须具备以下特性:
足够的流量(风量):风量是决定浮选槽内气泡数量的关键因素。足够的风量能确保有充足的气泡与矿物颗粒碰撞接触,直接影响浮选速度和处理能力。风量不足会导致气泡量少,矿物回收率下降;风量过大则可能造成液面翻花,泡沫层不稳定,精矿品位降低,同时能耗增加。
稳定的压力:鼓风机需要克服浮选槽液位的静压头、管道系统的沿程阻力与局部阻力,以及气体分布器(如叶轮定子组)的阻力,将空气压入矿浆深处。出口压力必须稳定,才能保证空气均匀地分布到整个浮选槽截面,避免出现“死区”或气流短路现象。压力波动会直接导致浮选过程的波动,影响分选效果。
连续的运行可靠性:浮选作业通常是连续性的,一旦风机因故障停机,将导致整个生产线中断,造成巨大的经济损失。因此,浮选风机必须具有高可靠性、易于维护和长寿命的特点。
在浮选厂中,常用的鼓风机主要有两大类:
罗茨鼓风机:属于容积式风机。通过两个“8”字型转子在机壳内同步反向旋转,将气体从进气口推向出气口。其特点是流量恒定,在转速一定时,不随背压(出口压力)变化而变化;压力适应性好,在额定压力范围内,压力变化对流量影响极小。结构相对简单,维护方便。但缺点是运行时噪音较大,且流量调节通常需要通过变频改变转速来实现。
多级离心鼓风机:属于速度式风机。通过多级叶轮串联,气体逐级获得能量,最终达到所需的压力和流量。其特点是运行平稳、噪音低、效率高、振动小、寿命长。流量可以通过进口导叶或出口阀门进行调节,在较大工况范围内能保持较高效率。现代大型浮选厂更倾向于采用多级离心鼓风机,因其综合性能更优,更适合大流量、中等压力的工况。
本文重点解析的C180-1.55型号机,正是一款典型的多级离心鼓风机。
第二章 C180-1.55型鼓风机型号深度解析
参照示例“C300-1.14/0.987”的解释规则,我们可以对C180-1.55进行详细的解析。
型号:C180-1.55
1. “C180”部分解析
“C”: 代表“多级离心鼓风机C系列风机”。这里的“C”通常是一个系列代号,由风机生产厂家定义,可能代表着特定的结构形式、叶轮类型或产品平台。在多数厂家的编码规则中,“C”常用于指代Centrifugal(离心的)或一个特定的高效离心风机系列。该系列风机专为输送清洁空气(或其它无腐蚀性、无显著粉尘的气体)而设计。
“180”: 表示风机在标准进气状态下的额定流量为每分钟180立方米。这是风机最重要的参数之一。标准进气状态通常指:进气压力为1个标准大气压(101.325
kPa),进气温度为20摄氏度,相对湿度为50%。这个流量值是风机选型的首要依据,需要根据浮选槽的总容积、充气量要求(单位容积矿浆所需的空气量)、浮选机台数等工艺计算来确定。
2. “-1.55”部分解析
“-”:
作为分隔符,连接流量参数和压力参数。
“1.55”: 表示风机的出口绝对压力为1.55个大气压。这是一个绝对压力值。在工程上,我们有时也使用“表压”或“升压”的概念。它们之间的关系是:
绝对压力 = 当地大气压
+ 表压
因此,该风机的出口表压 = 出口绝对压力
- 进口绝对压力。
由于该型号中未使用“/”符号指定特殊的进口压力,根据规则,默认为进口压力是1个标准大气压。
所以,C180-1.55风机的出口表压
= 1.55 atm - 1.00 atm = 0.55 atm。
将大气压单位转换为工程常用的压力单位千帕(kPa):1标准大气压
≈ 101.325 kPa。
因此,出口表压 ≈ 0.55 × 101.325 kPa
≈ 55.73 kPa。
这个0.55 atm(约55.7
kPa)的升压,就是风机用于克服整个浮选系统阻力的有效压力。它必须大于等于浮选槽液位高度产生的静压(静压等于液体密度乘以重力加速度乘以液位高度)、管道摩擦阻力以及气体分散器阻力之和。
型号总结:
C180-1.55型多级离心鼓风机,是一款设计流量为每分钟180立方米清洁空气,在标准进气条件下(进口压力1
atm),能提供出口绝对压力1.55 atm(即升压约0.55
atm或55.7 kPa)的离心式鼓风机。它适用于需要中等风量和中等压力的浮选工况。
第三章 C系列多级离心鼓风机核心配件解析
要理解和维护好C180-1.55这样的风机,必须对其核心配件有清晰的认识。一台多级离心鼓风机主要由以下关键部件构成:
1. 转子组件
这是风机的“心脏”,是旋转做功的核心部分。
主轴:
通常由高强度合金钢制成,经过精密的加工和热处理(如调质),保证其在高速旋转下有足够的强度、刚度和韧性,能够承受叶轮产生的扭矩和离心力。
叶轮:
是风机中最重要的能量转换部件。气体在叶轮中随叶片高速旋转,获得动能和压力能。多级风机有多个叶轮,串联在同一根主轴上。叶轮通常采用后向叶片设计,以获得较高的效率。材质上,根据输送介质和压力要求,可能采用铝合金、优质碳钢或不锈钢。每个叶轮都经过严格的动平衡校正,以确保运行平稳。
平衡盘:
由于多级叶轮串联,会产生相当大的轴向推力,将转子推向低压端。平衡盘是一个安装在高压端的圆盘,利用其两侧的压力差,产生一个与轴向推力方向相反的平衡力,大部分抵消掉轴向推力,保护推力轴承。这是多级离心机的关键设计。
联轴器:
用于连接风机主轴和电机轴,传递扭矩。通常采用高精度的膜片式联轴器或齿式联轴器,能补偿少量的轴向、径向和角向偏差,并吸收振动。
2. 定子组件
这是风机的“躯干”,固定和支撑转子,并形成气体流道。
机壳:
也称为气缸,是风机的主体结构,承受内部压力。通常为铸铁或铸钢件,沿水平中分面分为上、下两半,便于安装和检修内部转子。机壳内部铸有隔板,用于固定导叶和形成扩压器。
导叶:
分为进口导叶和级间导叶。进口导叶常用于调节风量,通过改变叶片角度来预旋进入第一级叶轮的气体,从而实现高效节能的流量调节。级间导叶安装在每一级叶轮之后,用于将气体从叶轮出口引导至下一级叶轮的进口,并将部分动能转化为压力能。
扩压器:
位于叶轮出口外围的环状空间,其流通面积逐渐增大,使高速气流减速,将动能有效地转化为压力能。
轴承座: 安装在机壳两端,用于支撑转子。内部装有径向轴承和推力轴承。
3. 密封系统
用于防止气体泄漏和润滑油进入流道。
级间密封:
通常为迷宫式密封,安装在隔板上,转子穿过其中。通过一系列节流齿与轴形成微小间隙,增加泄漏阻力,防止高压级的气体大量泄漏回低压级。
轴端密封:
位于主轴伸出机壳的两端,防止机壳内气体外泄和外部空气进入。对于输送空气的鼓风机,常用迷宫密封或碳环密封,结构简单可靠。
4. 润滑系统
包括油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、安全阀及管道仪表等。负责向径向轴承和推力轴承提供连续、洁净、温度适宜的润滑油,确保轴承正常运行和寿命。
5. 进出口消音器
离心风机运行仍会产生气流噪声。进出口安装消音器,可有效降低噪声水平,改善工作环境。
第四章 C180-1.55型号机常见故障分析与修理维护
风机的修理维护工作,应遵循“预防为主,定期维护,按需修理”的原则。
一、日常巡检与定期维护
日常巡检: 每班次至少一次。内容包括:
听: 用听音棒听取轴承、齿轮(如果有)及机壳内部声音,判断是否有异常撞击、摩擦或振动。
摸: 用手背触摸轴承座,感觉温度是否异常升高(通常要求不超过70-75℃)。
看:
观察油位是否在视镜中线附近;油质是否清洁透明无乳化;检查有无漏油、漏气现象;观察压力表、温度表读数是否在正常范围;观察振动情况。
闻: 闻有无绝缘烧焦或油品过热产生的异味。
定期维护:
定期更换润滑油: 首次运行200-300小时后应进行第一次换油,清除初磨杂质。之后每运行4000-8000小时或每隔6-12个月更换一次,视工况和环境而定。
定期清洗油过滤器: 根据压差指示或定期(如每月)清洗滤网。
检查联轴器对中: 每半年或基础沉降后,检查并重新校正风机与电机的对中情况。
二、常见故障分析与修理
当风机出现异常时,应首先停机,根据现象分析可能的原因,再进行有针对性的修理。
故障1:风量不足或压力偏低
可能原因:
进口过滤器堵塞: 进气阻力增大,导致吸入气量减少。这是最常见的原因。
密封间隙过大: 级间密封或轴端密封磨损,内部泄漏严重,气体从高压端回流,有效输出减少。
叶轮磨损或腐蚀: 如果介质不洁净或含腐蚀性成分,叶轮叶片会磨损,效率下降。
转速降低: 电机故障或皮带传动打滑(如果采用皮带传动)。
管道系统泄漏或阻力增加: 出口管道法兰泄漏或阀门开度不对,浮选槽液位过高或分散器堵塞。
修理措施:
清洁或更换进口空气过滤器。
停机检修,测量并调整密封间隙,更换磨损的密封件。
检查叶轮,如磨损超标,需进行修复或更换。
检查电机电源、变频器(如有)和皮带张紧度。
检查整个通风管道和浮选槽工况。
故障2:风机振动超标
可能原因:
转子不平衡: 叶轮粘附污垢、叶片磨损不均匀或局部腐蚀,导致质量分布不均。
对中不良: 风机与电机联轴器对中超差。
轴承损坏: 轴承磨损、疲劳点蚀或保持架损坏。
基础松动或地脚螺栓松动。
喘振:
当风机在小流量、高压比工况下运行时,会发生喘振,气流周期性振荡,引起剧烈振动和噪声。这是离心风机的危险工况,必须避免。
修理措施:
停机,对转子进行现场动平衡或送厂校正。
重新精确对中风机和电机。
更换损坏的轴承,并检查润滑情况。
紧固地脚螺栓,检查基础完整性。
立即开大出口阀门或进口导叶,增大流量,脱离喘振区。检查自动防喘振控制系统是否正常。
故障3:轴承温度过高
可能原因:
润滑油不足或油质恶化: 油位过低、油品型号不对、油品氧化变质、进水乳化等。
冷却不良: 油冷却器结垢堵塞或冷却水量不足。
轴承安装不当: 配合过紧或过松,游隙不合适。
轴承本身缺陷或已达到寿命。
超负荷运行: 风机实际工作点偏离设计点太远。
修理措施:
检查油位,补充至规定值;取样分析油质,必要时更换。
清洗油冷却器,检查冷却水系统。
检查轴承安装尺寸,重新安装。
更换新轴承。
调整工况至风机高效区运行。
故障4:异常声响
可能原因:
机械碰撞声: 转子与静止件(如密封、导叶)发生摩擦。
轴承损坏声: 清脆的“咯咯”声或连续的啸叫声。
喘振声: 低沉的“呼哧呼哧”周期性气流吼叫声。
修理措施:
立即停机,盘车检查转动是否灵活,查找摩擦点。大修检查内部间隙。
判断声音来源,更换轴承。
按前述方法消除喘振。
三、大修流程简介
风机运行一定周期(如2-3年)或出现严重故障时,需进行解体大修。基本流程如下:
停机、隔离、泄压: 切断电源,关闭进出口阀门,挂“禁止操作”牌。
拆除附属管线: 拆除润滑油管、仪表线、冷却水管等。
吊开上机壳: 对称松开中分面螺栓,吊离上气缸。
吊出转子: 小心地将整个转子组件吊出,放置在专用的支架上。
全面检查清洗:
检查各级叶轮、导叶的磨损、腐蚀情况。
检查所有密封间隙,记录数据。
检查轴承磨损情况。
清洗所有零部件,检查机壳内部有无裂纹。
修理与更换:
更换所有密封件和轴承。
对叶轮进行无损探伤(如磁粉或超声波),如有裂纹或严重磨损,需修复或更换。
检查主轴有无弯曲、磨损。
回装与校正:
将修复好的转子重新吊入下机壳。
测量并调整各级密封间隙至厂家标准。
合上上机壳,紧固中分面螺栓。
连接联轴器,进行精确对中。
恢复附属系统,加油。
单机试车:
点动确认转向,无异常后正式启动,逐步加载,监测振动、温度、压力等参数,直至正常运行。
结论
C180-1.55型多级离心鼓风机作为浮选工艺中的关键动力设备,其稳定高效运行是选矿厂实现经济指标的重要保障。深入理解其型号背后的技术参数(流量180立方米每分钟,升压0.55个大气压),熟悉其核心配件(转子、定子、密封、润滑系统)的结构与功能,并掌握一套科学、系统的故障诊断与修理维护方法,是每一位风机技术人员必须具备的专业素养。通过坚持预防性维护,及时排除隐患,并在必要时进行规范的大修,可以最大限度地延长风机寿命,降低故障停机率,保障浮选生产线的连续稳定运行,从而为企业创造更大的经济效益。稀土矿提纯风机D(XT)1331-2.19基础知识解析
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