冶炼高炉专用D1170-1.49多级增速离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：冶炼高炉风机、D1170-1.49、多级增速离心鼓风机、风机配件、风机修理、轴瓦、转子总成、气封

引言

在现代化钢铁冶炼工艺中，高炉是核心设备，而为其提供稳定、高压、大风量助燃空气的离心鼓风机，则被誉为高炉的“肺”。其性能的优劣直接关系到高炉的冶炼强度、燃料比、生铁质量乃至整个生产系统的稳定与高效。作为一名长期深耕于风机技术领域的工程师，我将结合自身实践，以冶炼高炉专用多级增速离心鼓风机型号D1170-1.49为例，深入剖析其型号含义、核心配件构成以及关键修理维护要点，旨在为同行提供一份详实的技术参考。

第一章：冶炼高炉离心鼓风机基础与型号体系

在深入D1170-1.49之前，我们有必要对冶炼高炉离心鼓风机的基础知识及其型号体系有一个清晰的了解。

1.1 离心鼓风机在高炉系统中的核心作用

高炉冶炼是一个复杂的物理化学反应过程，需要持续不断地向炉内鼓入大量热风（通常经过热风炉预热至1000℃以上），为焦炭的燃烧提供充足的氧气。离心鼓风机正是产生这一原始风源的动力心脏。它通过高速旋转的叶轮对气体做功，将机械能转化为气体的压力能和动能，从而克服高炉料柱的巨大阻力，将空气强制送入炉内。风量、风压的稳定与否，是保证高炉顺行、实现高产、优质、低耗的先决条件。

1.2 常见风机系列及其特点

根据结构和工作原理的不同，用于冶炼高炉的风机主要分为以下几大系列：

D系列多级增速鼓风机：本文重点阐述的类型。它通过多级叶轮串联工作和齿轮箱增速，实现在较紧凑的结构下获得高风压和大风量，是当今大中型高炉的主流选择。其核心特点是效率高、性能曲线平坦、调节范围宽。 C系列多级离心输送空气风机：通常指不通过齿轮箱增速，由电机直接驱动或通过低速联轴器驱动的多级风机。结构相对简单，但转速较低，要达到同等压力，级数需更多，体积相对庞大。 AI系列单级悬臂输送空气风机：只有一个叶轮，且叶轮悬臂安装在轴的一端。结构紧凑，适用于风压要求较低、风量中等的场合。但单级能力有限，不适合高压头需求的高炉主工艺。 S系列单级增速双支撑输送空气风机：单个叶轮，但通过增速箱提高转速，叶轮采用双支撑结构（轴承在叶轮两侧）。适用于风量较大、压力中等的工况，稳定性优于悬臂式。 AII系列单级双支撑离心冶炼高炉风机：同样是单级，但采用双支撑结构，通常不增速或低速运行。适用于特定的小型高炉或特殊工艺环节。

1.3 风机型号解读范式

风机型号是其技术特征的浓缩表达。参考已知的“D306-1.42”型号解释：

“D”代表“冶炼高炉专用风机，D系列多级增速鼓风机”。 “306”代表“输送空气流量每分钟306立方米”。 “-1.42”代表“在进风口压力是1个标准大气压时，出风口绝对压力为1.42个标准大气压”。这里的压力值通常指绝对压力，其减1即为风机提供的表压（或称静压）。

此外，这些风机设计上可输送多种无毒工业气体，如空气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)等，但针对不同气体，其密封、材料选择需做相应调整。

第二章：D1170-1.49风机型号深度解析

基于上述范式，我们现在可以对D1170-1.49这一型号进行全面的技术解读。

2.1 系列标识：“D”

首字母“D”明确标识了该风机属于“冶炼高炉专用多级增速离心鼓风机”系列。这意味着从设计之初，它就是为应对高炉工艺对风量、风压的严苛要求而量身定制的。其内部集成了齿轮增速箱，能够将电机输入的较低转速提升至叶轮所需的高转速，这是实现高压输出的关键技术手段。

2.2 流量参数：“1170”

“1170”是该型号的核心参数之一，它表示风机在标准进口状态（通常指进口压力为1标准大气压，温度20℃，相对湿度50%）下，设计点对应的容积流量为每分钟1170立方米。

这个数字具有重大的工程意义：

高炉配套依据：该流量直接决定了它所能服务的高炉容积。通常，每立方米高炉有效容积需要配备2.1至2.5立方米/分钟的风量。据此估算，D1170-1.49风机大约适用于一座有效容积在500至550立方米级别的中型高炉。 系统设计基准：它是设计高炉送风系统、冷风管道、热风炉及其阀门尺寸的基础。所有下游设备的通流能力都必须与此流量相匹配。 运行调节核心：在实际操作中，需要通过静叶调节、变转速或其他方式，使风机的实际输出流量与高炉冶炼的需求实时匹配。

2.3 压力参数：“-1.49”

“-1.49”是型号中另一个核心参数。它表示当风机进口压力为1个标准大气压（绝压）时，其出口的绝对压力设计值为1.49个标准大气压。

对其进行技术转换和理解：

风机提供净压头：出口绝压1.49 atm 减去进口绝压1 atm，得到风机产生的压力升高值为0.49 atm。将其转换为国际单位制常用单位，约为49.6 kPa（千帕）或约0.506 kgf/cm²（公斤力/平方厘米）。这就是风机实际提供给气体，用于克服管路系统和高炉料柱阻力的有效压力。 高炉阻力克服能力：这个压力值必须大于等于高炉炉顶压力加上整个送风系统（包括管道、阀门、热风炉、鼓风脱湿装置等）的压降总和。它反映了该风机能够支持的高炉操作炉顶压力水平和冶炼强度。

2.4 综合性能定位

综上所述，D1170-1.49型离心鼓风机是一款专为中型高炉设计的、能够提供每分钟1170立方米风量和约49.6 kPa出口静压的高效动力设备。其“多级增速”的设计，保证了在满足高性能要求的同时，具有较高的运行效率和较宽的稳定工作区域。

第三章：D1170-1.49风机核心配件解析

一台离心鼓风机是精密机械的集合体。理解其核心配件对于操作、维护和修理至关重要。

3.1 转子总成——风机的心脏

转子总成是风机中唯一旋转做功的部件，是绝对的动力核心。它通常由以下部件经过精密动平衡后构成：

主轴：传递扭矩的核心部件，要求极高的强度、刚度和韧性。材料通常为优质合金钢。 多级叶轮：D1170-1.49风机通常装有3到5个后弯式或径向式叶轮，每个叶轮都通过过盈配合或键连接固定在主轴上。叶轮的材料需具有高强度、抗疲劳和耐腐蚀特性，常采用高强度铝合金或不锈钢。每一级叶轮都对气体增压，级间通过隔板引导气流进入下一级。 平衡盘：用于平衡大部分由叶轮产生的轴向推力，减少推力轴承的负荷。其工作原理是利用盘两侧的压力差，产生一个与轴向推力方向相反的平衡力。 联轴器：与齿轮箱的高速轴相连，传递动力。

转子总成的制造和装配精度直接决定了风机的振动、噪音和寿命。其动平衡精度等级要求极高，残余不平衡量需控制在极低的范围内。

3.2 轴承与轴瓦—转子的稳定支撑

对于D1170-1.49这类高速重载风机，滑动轴承（即轴瓦）是支撑转子的首选。相比于滚动轴承，滑动轴承具有承载能力大、耐冲击、阻尼性能好、寿命长等优点。

径向轴瓦（支持轴承）：承受转子的重量和旋转产生的径向力。通常采用椭圆瓦或可倾瓦结构，这种设计具有良好的稳定性，能有效抑制油膜振荡。瓦体内衬有巴氏合金，这是一种质地柔软、减摩性能极佳的白色合金。 推力轴瓦（止推轴承）：承受转子剩余的轴向推力，确保转子在轴向精确定位。同样采用巴氏合金作为衬里。 润滑系统：轴瓦的正常工作离不开一套强制循环的润滑油系统。油系统提供压力、流量稳定、温度适宜（通常控制在40-45℃）的润滑油，在轴与瓦之间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。

3.3 气封系统—遏制内泄漏的卫士

在多级离心风机中，为了防止高压气体从级间、轴端向大气泄漏，以及内部级间的窜气，设置了复杂的气封系统。

迷宫密封：是最常见的气封形式。由一系列连续的环形齿片和密封腔组成。气体每通过一个齿隙都会产生节流和膨胀，压力不断下降，从而极大地减少了泄漏量。D1170-1.49风机的级间密封、轴端密封（在非驱动端）广泛采用迷宫密封。密封齿片与转子之间的间隙是关键装配参数，通常只有十分之几毫米，过大会导致效率下降，过小则可能引发摩擦。 浮环密封或机械密封：在某些特殊工况或输送特殊气体（如氧气）时，可能会采用更先进的密封形式。

除了以上三大核心系统，风机本体还包括用于导流和扩压的机壳与隔板、实现流量调节的进口导叶（静叶）调节机构，以及与之配套的齿轮增速箱、润滑系统、冷却系统和控制系统等。

第四章：D1170-1.49风机修理关键技术解析

风机在长期运行后，不可避免地会出现性能下降或故障。专业的修理是恢复其性能、保障安全运行的关键。

4.1 常见故障模式与原因分析

振动超标：这是最常见的故障。原因可能包括：转子动平衡失效（由于结垢、叶片磨损不均）、对中不良、轴瓦磨损间隙过大、基础松动或气流激振。 性能下降（风量、风压不足）：主要原因通常是内部流通部件磨损，导致内泄漏增大（如气封间隙超标）或效率降低（如叶轮通道腐蚀、结垢）。 轴承温度高：润滑油质恶化、油温过高、油路堵塞、轴瓦刮研不当、间隙过小或负载过大都可能引起。 异响：可能是转动部件与静止部件发生摩擦（如气封摩擦）、轴承损坏或齿轮箱故障。

4.2 核心部件修理工艺

4.2.1 转子总成的检修与动平衡

拆卸与清理：小心拆卸转子，彻底清除叶轮、轴等部件上的积垢和油污。 宏观与无损检测：检查叶轮有无裂纹、严重磨损或变形，轴有无弯曲。必要时进行磁粉或超声波探伤。 尺寸精度检查：测量各轴颈的圆度、圆柱度，测量叶轮口环、平衡盘等部位的跳动值。 修复：对于轻微磨损，可采用电刷镀、激光熔覆等技术修复尺寸。对于裂纹或严重损坏的叶轮，必须更换。 动平衡校正：这是修理中的核心环节。必须在高精度的动平衡机上进行。先进行单件平衡（如更换新叶轮时），再进行整个转子总成的低速和高速动平衡。平衡精度需严格遵循制造厂标准或国际标准（如IS 1940 G1.0或更高等级）。校正方法通常是在转子的特定位置进行去重（钻孔）或加重（加平衡块）。

4.2.2 轴瓦的刮研与装配

检查：检查巴氏合金层有无剥落、裂纹、烧损（乌金熔化）现象。 刮研：这是钳工的高级技艺。目的是使轴瓦与轴颈达到良好的接触（通常要求接触角60-90°，接触点每平方英寸不少于2-3点）并形成合适的顶间隙和侧间隙。间隙值需严格按照图纸要求，通常为轴颈直径的千分之1.2到1.5。 装配：装配时需保证轴瓦与瓦座的过盈量（紧力）合适，确保轴瓦在运行中不转动、不振动。最终用压铅法测量顶间隙，用塞尺测量侧间隙，确保符合标准。

4.2.3 气封的检查与调整

检查：检查所有迷宫密封齿是否磨损、倒伏或断裂。 更换：对于损坏的密封件必须更换。新密封件的间隙需在安装时进行调整。 间隙调整：通过修刮密封体或加减垫片的方式，确保各级气封的径向间隙在设计允许范围内。这个间隙是保证风机效率和安全运行的生命线。

4.3 修理后的试车与验收

修理完成后，必须进行严格的试车：

单机试车：断开与管道的连接，进行空载试车。重点监测启动电流、轴承温度、振动值、润滑油温等。 联动试车：连接管路系统，逐步加载至额定工况。全面考核风机的流量、压力、功率、效率等性能参数是否达到修理预期，并确认振动、噪音等均在优秀范围内。

结论

D1170-1.49多级增速离心鼓风机作为中型高炉的关键装备，其技术内涵深厚。从型号解读中，我们可以快速把握其核心性能参数；从配件解析中，我们能理解其高效可靠运行的机械基础；而从修理技术中，我们则能掌握延长其生命周期、保障生产顺行的实践钥匙。作为一名风机技术工作者，唯有不断深化对设备“知其然，更知其所以然”的认知，并在实践中精益求精，才能为我国的钢铁事业保驾护航，确保这台“高炉之肺”始终强劲而稳定地搏动。

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