风机布置及管道设计

2015-08-19李慧玲中国五环工程有限公司武汉430223

化工设计 2015年3期

李慧玲中国五环工程有限公司武汉 430223

风机类别很多，按照其工作原理有叶片式风机和容积式风机;按风机产生的风压力，可以分为通风机、鼓风机和压缩机;按风机用途，化工设计常用到的有:锅炉离心通风机、锅炉离心引风机，防腐离心通风机(例如磷酸设计中常用衬胶风机防腐)，高温离心通风机(用于排送温度在250℃以上的气体)［1］。不同类别的风机各有其特点，了解风机的知识并熟知风机布置及管道设计要领，确保风机正常运行。

1 风机的布置

合理的风机布置，要方便风机的检修及配管。风机的布置一般应符合以下要求:

(1)风机可布置室内及室外，由工艺条件及当地环境条件确定。

(2)布置在室内的风机，机组与厂房墙壁的净距应满足风机的检修要求。

(3)风机的周围应考虑留有足够的空地以满足配管和操作的需要。

(4)风机的附属设备应靠近机组布置，且不应妨碍风机的检修和消防。

(5)风机上方应设吊装设备用于检修电机和设备部件。

(6)为避免风机振动影响厂房，风机的基础应与厂房结构分开。

合理的风机布置还需与风机制造厂沟通，对于离心风机和轴流风机，在设计过程中设计方提出初步管口方位，即进气室及出气室的位置(旋向)，厂家确认是否可行，最终的方位由设计方与厂家共同确定。离心风机和轴流风机常见进出口位置见图1 ～3 (从原动机一端看);对于需要检修吊车的风机，需厂家提供最大检修部件的重量及尺寸，以便风机吊车梁的设计及楼层高度的确定(当风机布置在室内时)。

图1 离心风机基本进气口位置［2］

图2 离心风机基本出气口位置［2］

图3 轴流风机风口位置［2］

2 风机进出口管道设计

2.1 进口管道设计

进口管道、管件应尽量保证气流均匀进入叶轮，并使其能够均匀地充满在叶轮进口截面。因此:①入口管道以平直管段为最佳;②对于变径入口管道，尽量采用角度较小的渐扩管。图4 ～6为几个典型的进风口管道设计及比较。

图4 进口和小风筒的连接

图5 推荐使用的进口管道

图6 双吸入进口管道

2.2 出口管道设计

气流经过叶轮旋转，在风机出口排出，风机出口管道设计需避免过分的扩大节、突然扩大节、限制或束缚气流的断面、突然的转弯或半径很小的弯头。

风机出口一般都带有变形管件以减少气流的动压损失，变形管件一般要注意:①采用单侧变径管为佳;②夹角以不大于15°为宜，变径管长度由变径夹角决定;③出口的弯头应顺向，不可采用逆向。

典型的出风口管道设计见图7。同时，风机出口调节风门的安装也有要求，应距离风机出口不小于一个叶轮直径以上，见图8。

总之，风机的管道布置需考虑进出口管网阻力，为使阻力最小，进出口管道应少用弯头，管线尽量短;管线设计要便于施工、严密不漏，保证末端风口有足够的风量。同时，风机的进出口一般均应设置膨胀节保护管口。

图7 推荐使用的出口连接方式

图8 出口调节风门安装比较

3 风机辅助管道设计

风机除进出口管道外，还有一些辅助的管道接口。不同形式的风机结构各异，即使是相同的操作工况不同的厂家设计也不同。因此，辅助管道的设计也应予以重视。

3.1 轴承冷却管道设计

一般情况下风机的轴承都需要冷却，有一些功率很小或轴承性能较好的风机轴承可以自然冷却。需要冷却介质时，厂家常用的冷却方法:

(1)空气冷却。

(2)水冷却。

(3)带有水冷或风冷的循环冷却［3］。

轴承冷却管接口一般为1 个进口1 个出口，管道设计时冷却管进口应就近分支、出口接管回总管循环利用，做到节能减排。

3.2 清洗及排水管道设计

当风机流体介质含灰尘、杂质或带腐蚀性时，叶轮和机壳需要清洗，带腐蚀性流体的风机底部还应敷设防腐垫层。清洗的介质一般为空气、蒸汽、水［3］。清洗管接口一般有2 ～3 个，管道设计时需接入相应的清洗介质保证风机的正常运行。

风机机壳底部一般都带有排水口(导淋口)，以便在事故状态下将流入风机的液体排出。风机的排水口也可作特殊情况用，比如作为叶轮和机壳清洗液的排水口，或当流体自身夹带水份时作为冷凝液的排水口。

排水一般为间断操作并带阀门手动调节，配管时应将这部分水引入就近排水沟，含腐蚀性液体时还需引入相应的酸沟。

3.3 润滑油管道设计

对于功率不大的普通风机 (功率小于1000kW)，通常不设强制润滑油系统，其润滑由其自身风机本体解决，不需设计方进行油管道的设计。对于驱动功率较大的风机 (功率大于1000kW)，对润滑的要求可能较高，厂家在选择润滑形式时，会采用强制润滑油系统，此时应设主油箱，有时还会设置高位油箱。主油箱内的油在循环使用的过程中需要冷却，使润滑油在合适的温度下工作，高位油箱则确保主油箱在发生停电停机故障时满油供给，满足机组在惰走过程中对润滑油的需求。

润滑油冷却管线的配置一般没有特殊的要求，但高位油箱的安装布置及配管需注意以下几点:

(1)高位油箱一般布置在距机组轴心线一般不小于6m 的高度之上［4］(以机组厂家要求为准)，在不受机组上方吊车行走及其它方面的影响下，其位置宜靠近机组轴心线一端的正上方。

(2)高位油箱上需设呼吸孔补充空气，以免油箱形成负压，影响润滑油靠重力流出高位油箱。

(3)在润滑油泵出口到润滑油进机前的总管线上要设置止回阀，防止高位油箱的润滑油短路。

(4)当高位油箱设置在室外时，应注意室外环境温度对油箱内油的影响。

(5)高位油箱引出的润滑油管线应短而直，少用弯头以减小阻力，不得出现U 形。

3.4 密封气管道设计

风机的密封形式很多，有迷宫密封、机械密封、碳环密封等形式。密封形式的选择由厂家确定，当需要防止可燃、有毒、腐蚀性气体自轴封处外泄时，可以选择惰性气体如氮气设置充气的迷宫密封或碳环密封。在腐蚀性气体浓度较低、且受全厂惰性气体供应影响(比如无惰性气体供应)的情况下，与业主协商一致后可以用仪表空气或工厂空气代替，密封气体的压力要确保大于工艺介质的压力。

在设计过程中，可能遇到的风机辅助管道不排除还有其它，设计时应仔细阅读制造厂的风机图纸，了解各接口的作用和具体要求，合理配管。