風(fēng)機(jī)布置及管道設(shè)計(jì)

李慧玲 中國五環(huán)工程有限公司 武漢 430223

風(fēng)機(jī)類別很多，按照其工作原理有葉片式風(fēng)機(jī)和容積式風(fēng)機(jī);按風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓力，可以分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī);按風(fēng)機(jī)用途，化工設(shè)計(jì)常用到的有:鍋爐離心通風(fēng)機(jī)、鍋爐離心引風(fēng)機(jī)，防腐離心通風(fēng)機(jī)(例如磷酸設(shè)計(jì)中常用襯膠風(fēng)機(jī)防腐)，高溫離心通風(fēng)機(jī)(用于排送溫度在250℃以上的氣體)［1］。不同類別的風(fēng)機(jī)各有其特點(diǎn)，了解風(fēng)機(jī)的知識(shí)并熟知風(fēng)機(jī)布置及管道設(shè)計(jì)要領(lǐng)，確保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。

1 風(fēng)機(jī)的布置

合理的風(fēng)機(jī)布置，要方便風(fēng)機(jī)的檢修及配管。風(fēng)機(jī)的布置一般應(yīng)符合以下要求:

(1)風(fēng)機(jī)可布置室內(nèi)及室外，由工藝條件及當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件確定。

(2)布置在室內(nèi)的風(fēng)機(jī)，機(jī)組與廠房墻壁的凈距應(yīng)滿足風(fēng)機(jī)的檢修要求。

(3)風(fēng)機(jī)的周圍應(yīng)考慮留有足夠的空地以滿足配管和操作的需要。

(4)風(fēng)機(jī)的附屬設(shè)備應(yīng)靠近機(jī)組布置，且不應(yīng)妨礙風(fēng)機(jī)的檢修和消防。

(5)風(fēng)機(jī)上方應(yīng)設(shè)吊裝設(shè)備用于檢修電機(jī)和設(shè)備部件。

(6)為避免風(fēng)機(jī)振動(dòng)影響廠房，風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)與廠房結(jié)構(gòu)分開。

合理的風(fēng)機(jī)布置還需與風(fēng)機(jī)制造廠溝通，對(duì)于離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)，在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)方提出初步管口方位，即進(jìn)氣室及出氣室的位置(旋向)，廠家確認(rèn)是否可行，最終的方位由設(shè)計(jì)方與廠家共同確定。離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)常見進(jìn)出口位置見圖1 ～3 (從原動(dòng)機(jī)一端看);對(duì)于需要檢修吊車的風(fēng)機(jī)，需廠家提供最大檢修部件的重量及尺寸，以便風(fēng)機(jī)吊車梁的設(shè)計(jì)及樓層高度的確定(當(dāng)風(fēng)機(jī)布置在室內(nèi)時(shí))。

圖1 離心風(fēng)機(jī)基本進(jìn)氣口位置［2］

圖2 離心風(fēng)機(jī)基本出氣口位置［2］

圖3 軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)口位置［2］

2 風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道設(shè)計(jì)

2.1 進(jìn)口管道設(shè)計(jì)

進(jìn)口管道、管件應(yīng)盡量保證氣流均勻進(jìn)入葉輪，并使其能夠均勻地充滿在葉輪進(jìn)口截面。因此:①入口管道以平直管段為最佳;②對(duì)于變徑入口管道，盡量采用角度較小的漸擴(kuò)管。圖4 ～6為幾個(gè)典型的進(jìn)風(fēng)口管道設(shè)計(jì)及比較。

圖4 進(jìn)口和小風(fēng)筒的連接

圖5 推薦使用的進(jìn)口管道

圖6 雙吸入進(jìn)口管道

2.2 出口管道設(shè)計(jì)

氣流經(jīng)過葉輪旋轉(zhuǎn)，在風(fēng)機(jī)出口排出，風(fēng)機(jī)出口管道設(shè)計(jì)需避免過分的擴(kuò)大節(jié)、突然擴(kuò)大節(jié)、限制或束縛氣流的斷面、突然的轉(zhuǎn)彎或半徑很小的彎頭。

風(fēng)機(jī)出口一般都帶有變形管件以減少氣流的動(dòng)壓損失，變形管件一般要注意:①采用單側(cè)變徑管為佳;②夾角以不大于15°為宜，變徑管長(zhǎng)度由變徑夾角決定;③出口的彎頭應(yīng)順向，不可采用逆向。

典型的出風(fēng)口管道設(shè)計(jì)見圖7。同時(shí)，風(fēng)機(jī)出口調(diào)節(jié)風(fēng)門的安裝也有要求，應(yīng)距離風(fēng)機(jī)出口不小于一個(gè)葉輪直徑以上，見圖8。

總之，風(fēng)機(jī)的管道布置需考慮進(jìn)出口管網(wǎng)阻力，為使阻力最小，進(jìn)出口管道應(yīng)少用彎頭，管線盡量短;管線設(shè)計(jì)要便于施工、嚴(yán)密不漏，保證末端風(fēng)口有足夠的風(fēng)量。同時(shí)，風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口一般均應(yīng)設(shè)置膨脹節(jié)保護(hù)管口。

圖7 推薦使用的出口連接方式

圖8 出口調(diào)節(jié)風(fēng)門安裝比較

3 風(fēng)機(jī)輔助管道設(shè)計(jì)

風(fēng)機(jī)除進(jìn)出口管道外，還有一些輔助的管道接口。不同形式的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)各異，即使是相同的操作工況不同的廠家設(shè)計(jì)也不同。因此，輔助管道的設(shè)計(jì)也應(yīng)予以重視。

3.1 軸承冷卻管道設(shè)計(jì)

一般情況下風(fēng)機(jī)的軸承都需要冷卻，有一些功率很小或軸承性能較好的風(fēng)機(jī)軸承可以自然冷卻。需要冷卻介質(zhì)時(shí)，廠家常用的冷卻方法:

(1)空氣冷卻。

(2)水冷卻。

(3)帶有水冷或風(fēng)冷的循環(huán)冷卻［3］。

軸承冷卻管接口一般為1 個(gè)進(jìn)口1 個(gè)出口，管道設(shè)計(jì)時(shí)冷卻管進(jìn)口應(yīng)就近分支、出口接管回總管循環(huán)利用，做到節(jié)能減排。

3.2 清洗及排水管道設(shè)計(jì)

當(dāng)風(fēng)機(jī)流體介質(zhì)含灰塵、雜質(zhì)或帶腐蝕性時(shí)，葉輪和機(jī)殼需要清洗，帶腐蝕性流體的風(fēng)機(jī)底部還應(yīng)敷設(shè)防腐墊層。清洗的介質(zhì)一般為空氣、蒸汽、水［3］。清洗管接口一般有2 ～3 個(gè)，管道設(shè)計(jì)時(shí)需接入相應(yīng)的清洗介質(zhì)保證風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。

風(fēng)機(jī)機(jī)殼底部一般都帶有排水口(導(dǎo)淋口)，以便在事故狀態(tài)下將流入風(fēng)機(jī)的液體排出。風(fēng)機(jī)的排水口也可作特殊情況用，比如作為葉輪和機(jī)殼清洗液的排水口，或當(dāng)流體自身夾帶水份時(shí)作為冷凝液的排水口。

排水一般為間斷操作并帶閥門手動(dòng)調(diào)節(jié)，配管時(shí)應(yīng)將這部分水引入就近排水溝，含腐蝕性液體時(shí)還需引入相應(yīng)的酸溝。

3.3 潤滑油管道設(shè)計(jì)

對(duì)于功率不大的普通風(fēng)機(jī) (功率小于1000kW)，通常不設(shè)強(qiáng)制潤滑油系統(tǒng)，其潤滑由其自身風(fēng)機(jī)本體解決，不需設(shè)計(jì)方進(jìn)行油管道的設(shè)計(jì)。對(duì)于驅(qū)動(dòng)功率較大的風(fēng)機(jī) (功率大于1000kW)，對(duì)潤滑的要求可能較高，廠家在選擇潤滑形式時(shí)，會(huì)采用強(qiáng)制潤滑油系統(tǒng)，此時(shí)應(yīng)設(shè)主油箱，有時(shí)還會(huì)設(shè)置高位油箱。主油箱內(nèi)的油在循環(huán)使用的過程中需要冷卻，使?jié)櫥驮诤线m的溫度下工作，高位油箱則確保主油箱在發(fā)生停電停機(jī)故障時(shí)滿油供給，滿足機(jī)組在惰走過程中對(duì)潤滑油的需求。

潤滑油冷卻管線的配置一般沒有特殊的要求，但高位油箱的安裝布置及配管需注意以下幾點(diǎn):

(1)高位油箱一般布置在距機(jī)組軸心線一般不小于6m 的高度之上［4］(以機(jī)組廠家要求為準(zhǔn))，在不受機(jī)組上方吊車行走及其它方面的影響下，其位置宜靠近機(jī)組軸心線一端的正上方。

(2)高位油箱上需設(shè)呼吸孔補(bǔ)充空氣，以免油箱形成負(fù)壓，影響潤滑油靠重力流出高位油箱。

(3)在潤滑油泵出口到潤滑油進(jìn)機(jī)前的總管線上要設(shè)置止回閥，防止高位油箱的潤滑油短路。

(4)當(dāng)高位油箱設(shè)置在室外時(shí)，應(yīng)注意室外環(huán)境溫度對(duì)油箱內(nèi)油的影響。

(5)高位油箱引出的潤滑油管線應(yīng)短而直，少用彎頭以減小阻力，不得出現(xiàn)U 形。

3.4 密封氣管道設(shè)計(jì)

風(fēng)機(jī)的密封形式很多，有迷宮密封、機(jī)械密封、碳環(huán)密封等形式。密封形式的選擇由廠家確定，當(dāng)需要防止可燃、有毒、腐蝕性氣體自軸封處外泄時(shí)，可以選擇惰性氣體如氮?dú)庠O(shè)置充氣的迷宮密封或碳環(huán)密封。在腐蝕性氣體濃度較低、且受全廠惰性氣體供應(yīng)影響(比如無惰性氣體供應(yīng))的情況下，與業(yè)主協(xié)商一致后可以用儀表空氣或工廠空氣代替，密封氣體的壓力要確保大于工藝介質(zhì)的壓力。

在設(shè)計(jì)過程中，可能遇到的風(fēng)機(jī)輔助管道不排除還有其它，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)閱讀制造廠的風(fēng)機(jī)圖紙，了解各接口的作用和具體要求，合理配管。

4 結(jié)語

風(fēng)機(jī)的種類繁多，不同生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)各有不同，學(xué)習(xí)和掌握風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)知識(shí)才能指導(dǎo)其正確的工程管道設(shè)計(jì)，確保風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的創(chuàng)新，風(fēng)機(jī)的開發(fā)和發(fā)展也在不斷擴(kuò)展，需要我們保持學(xué)習(xí)并歸納總結(jié)。

1 鄺生魯. 化學(xué)工程師技術(shù)全書［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002:257 -262.

2 孫 研. 通風(fēng)機(jī)選型實(shí)用手冊(cè)［M］. 機(jī)械出版社:5 -6.

3 DT/T 468 -2004，電站鍋爐風(fēng)機(jī)選型和使用導(dǎo)則［S］.

4 王懷義. 石油化工管道安裝設(shè)計(jì)便查手冊(cè)［M］. 中國石化出版社:602