多级离心鼓风机 D750-1.37/1.02 基础知识解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机、型号D750-1.37/1.02、气体输送、升压、轴功率、喘振、冷却、维护

引言

在工业流体输送与工艺气体处理领域，离心式鼓风机扮演着至关重要的角色。其中，多级离心鼓风机凭借其能够提供较高压比、运行稳定、效率较高等特点，广泛应用于污水处理、冶金、化工、电力、建材等行业。本文将以型号为D750-1.37/1.02的多级离心鼓风机为具体实例，系统性地阐述其工作原理、性能参数解读、关键结构、运行特性及维护要点等基础知识，旨在为风机技术领域的同行及爱好者提供一份详实的参考。

第一章 多级离心鼓风机概述

1.1 基本工作原理

离心式风机的核心原理是动能转换。当风机叶轮被电机驱动高速旋转时，叶轮内的气体介质在离心力的作用下，从叶轮中心（进口）被甩向叶轮外缘，气体的流速和压力同时增加。高速气体离开叶轮后，进入扩压器，在扩压器中气体的流速降低，部分动能进一步转化为压力能，从而使气体的压力得到提升。单级叶轮所能提供的压头（压力增量）是有限的，因为它受到叶轮圆周速度和气体性质的制约。

多级离心鼓风机正是为了克服单级压头不足而设计的。它将多个单级叶轮串联在同一根主轴上，气体从前一级叶轮流出后，经过导流器（或回流器）引导，以合适的角度进入下一级叶轮的进口。每一级叶轮都对气体做功，使其压力逐级升高，最终在风机出口达到工艺要求的总压升。这就像多级火箭接力一样，每一级都贡献一份力量，最终实现较高的总目标。

1.2 型号D750-1.37/1.02的含义

风机型号是识别其关键性能的代码。以D750-1.37/1.02为例，通常解读如下：

D：通常代表“鼓风机”（Drum Blower或特定系列代号）。 750：代表风机在进口状态下的容积流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机设计进口流量为750 m³/min。 1.37/1.02：这部分通常与压力相关。一种常见的解读是，1.37可能表示出口绝对压力（或压比），1.02可能表示进口绝对压力（单位通常为公斤力/平方厘米，kgf/cm²），或者表示两种不同工况下的压力参数。结合该风机的其他参数（进风口压力0.02 kgf/cm²G，出风口升压3500 mmH₂O），可以推断出：进口绝对压力约为1.02 kgf/cm²A（标准大气压约1.033 kgf/cm²，加上表压0.02），出口绝对压力约为1.37 kgf/cm²A（进口绝对压力1.02 + 升压3500mmH₂O约等于0.35 kgf/cm²）。因此，型号中的1.37和1.02很可能分别指风机出口和进口的绝对压力。这清晰地表明了风机的工作压比（约1.37/1.02 ≈ 1.34）。

第二章 D750-1.37/1.02性能参数深度解析

本章将结合提供的具体参数，逐一解读其工程意义。

2.1 输送介质与进口条件

输送介质：混合气体。这表明风机处理的不是单一成分的纯净空气，可能是含有水蒸气、工艺气体、微量粉尘等的混合气体。介质的成分直接影响其密度、比热容等物理性质，进而影响风机的性能。在选型和运行中必须明确介质的腐蚀性、爆炸性、含尘量等，以选择合适的材质和密封方式。 进风口流量：750 m³/min。这是风机在设计点运行时，单位时间内通过风机进口的气体体积。需要注意的是，这是进口状态下的容积流量，它会随着进口温度、压力的变化而变化。 进风口压力：0.02 Kgf/cm²。这指的是风机进口处的气体表压（相对于大气压的压力），约为1.96 kPa（1 kgf/cm² ≈ 98.0665 kPa）。正值表示进口有微小的正压，可能来自上游设备或环境条件。 进风口温度：35℃。进口气体温度直接影响气体密度。温度越高，气体密度越小，输送相同质量流量所需的容积流量就越大，反之亦然。 进风口介质密度：0.023。这个数值的单位应为吨/立方米（t/m³）或克/立方厘米（g/cm³），即23 kg/m³。这远低于标准空气密度（约1.2 kg/m³），明确证实了输送介质是一种轻质气体混合物（例如，高温烟气、某些化工过程气等）。密度是风机性能计算中最关键的参数之一。

2.2 出口性能与功率

出风口升压：3500 mmH₂O。这是风机产生的总压升，即出口压力与进口压力之差，单位为毫米水柱。3500 mmH₂O 约等于 34.3 kPa 或 0.35 kgf/cm²。这是衡量风机做功能力的关键指标。 轴功率：568 KW。指风机主轴从原动机（电机）上实际所需的功率，包含了风机内部所有的损失（流动损失、轮盘摩擦损失、泄漏损失、机械摩擦损失等）。它是风机能量消耗的直接体现。 转速：5803 r/min。风机主轴的旋转速度非常高，属于高速风机范畴。高转速是获得高单级压头和紧凑结构的重要手段，但对转子的动平衡、轴承和润滑系统提出了极高要求。 配套电机功率：2极630 KW。电机极数（2极）决定了其同步转速高（约3000 r/min），通过齿轮增速箱将转速提升至风机工作转速5803 r/min。配套电机功率（630KW）需大于风机轴功率（568KW），预留了一定的功率裕量，以应对工况波动和确保安全运行。

2.3 关键性能计算（公式描述）

虽然不输出图表，但理解相关公式对深入掌握风机性能至关重要。

有效功率（空气功率）计算：
有效功率是指单位时间内风机传递给气体的有效能量。
有效功率 （千瓦） 等于 （质量流量 （千克每秒） 乘以 风机全压 （帕斯卡）） 除以 一千。
其中，质量流量 等于 进口容积流量 （立方米每秒） 乘以 进口介质密度 （千克每立方米）。
风机全压 等于 出口全压 减去 进口全压。为简化，常以升压（出口静压减进口静压）近似，特别是当进出口动能差较小时。
应用于本例：先将流量750 m³/min转换为12.5 m³/s，密度23 kg/m³，升压3500 mmH₂O转换为34300 Pa。
质量流量 ≈ 12.5 * 23 = 287.5 kg/s。
有效功率 ≈ (287.5 * 34300) / 1000 ≈ 493.6 KW。 风机效率计算：
风机效率是有效功率与轴功率的比值，反映了风机将输入机械能转换为气体压力能的完善程度。
风机效率 （以百分比表示） 等于 （有效功率 除以 轴功率） 乘以 百分之百。
应用于本例：效率 ≈ (493.6 / 568) * 100% ≈ 86.9%。这个效率对于多级离心鼓风机而言，属于较高水平，表明该风机设计优良。 压比计算：
压比等于出口绝对压力除以进口绝对压力。
应用于本例：进口绝对压力 ≈ 大气压（1.033 kgf/cm²A） + 进口表压（0.02 kgf/cm²G） ≈ 1.053 kgf/cm²A（此值与型号中1.02有细微差异，可能源于标准大气压取值或工况定义不同，我们以型号参数为准进行估算：1.02 kgf/cm²A）。
出口绝对压力 ≈ 进口绝对压力 + 升压（0.35 kgf/cm²） ≈ 1.37 kgf/cm²A。
压比 ≈ 1.37 / 1.02 ≈ 1.34。

第三章 主要结构与核心部件

一台多级离心鼓风机主要由以下几大部分构成：

3.1 转子组件

转子是风机的核心旋转部件，包括：

主轴：高强度合金钢制成，用于安装叶轮并传递扭矩。 叶轮：通常为后向或径向型闭式叶轮，采用高强度、抗腐蚀的材料（如不锈钢、合金钢）精密铸造或焊接而成。每个叶轮都经过严格的动平衡校正。 平衡盘：由于多级叶轮产生的轴向力非常大，平衡盘用于自动平衡大部分轴向力，减小推力轴承的负荷。 联轴器：用于连接风机主轴和齿轮箱（或电机）的输出轴。

3.2 定子组件

定子是风机的固定部分，形成气体流道和支撑结构，包括：

机壳（气缸）：通常为水平剖分或垂直剖分结构，承受内部压力，材料根据压力和气蚀性选择。本例中由于压力不高，可能采用水平剖分式铸铁或铸钢机壳。 隔板：安装在机壳内，将各级叶轮分开。隔板上设有扩压器（将动能转化为压力能）和回流器（引导气体进入下一级叶轮进口）。 密封：包括级间密封（防止气体在各级间短路）、轴端密封（防止气体泄漏到大气或外界空气进入机内）。对于混合介质，可能采用迷宫密封、浮环密封或干气密封等。 轴承箱：内装支撑转子用的径向轴承（通常为滑动轴承）和承受剩余轴向力的推力轴承。高速风机必须保证轴承的良好润滑和冷却。

3.3 辅助系统

润滑系统：为轴承和齿轮（如果存在）提供连续、清洁、冷却的润滑油。包括油箱、油泵、冷却器、过滤器等。 冷却系统：可能包括对轴承润滑油、机壳（特别是压缩过程会产生热量）以及有时对出口气体的冷却。风冷或水冷方式常见。 监测仪表系统：包括振动、温度（轴承、润滑油）、压力等传感器，用于实时监控风机运行状态，保障安全。 齿轮箱：由于电机转速（2极电机约3000r/min）低于风机工作转速（5803r/min），需要齿轮增速箱来提升转速。

第四章 运行特性与调节

4.1性能曲线

风机的性能通常用曲线表示（虽不输出，但需理解概念）：

流量-压力曲线：显示在固定转速下，流量与出口压力（或压升）的关系。通常流量增大，压力下降。 流量-功率曲线：显示轴功率随流量的变化关系。离心风机在关闭点（流量为零）时功率最小，随流量增加而增大。 流量-效率曲线：呈抛物线状，存在一个最高效率点（BEP），该点附近运行最经济。

4.2 喘振与防护

喘振是多级离心鼓风机最危险的工况之一。当风机流量减小到一定程度时，会出现气流在叶道内产生严重的旋转脱离，导致气流周期性剧烈振荡，表现为流量和压力大幅波动、风机剧烈振动并发出异常吼叫声。喘振会严重损坏风机。

防喘振措施：必须设置防喘振控制回路。通常采用旁通调节，当检测到流量接近喘振边界时，自动打开旁通阀，使一部分气体循环回进口或放空，保证通过风机本体的流量大于喘振流量。

4.3 流量调节方法

为适应工艺需求，需对风机流量进行调节：

进口节流调节：在进口管道上安装调节阀，通过改变阀门开度来调节流量。方法简单，但节流损失大，经济性较差。 出口节流调节：不推荐，能耗更高。 变转速调节：通过变频器改变电机转速，从而改变风机性能曲线。这是最节能的调节方式，调节范围广，但初期投资较高。对于本例中5803r/min的高转速，对变频器要求也高。 旁路调节：如上所述，主要用于防喘振，也可用于小范围调节。

第五章 安装、维护与故障处理

5.1 安装要点

基础必须牢固，能吸收振动。 管路连接应避免对机壳产生额外应力，宜使用柔性接头。 严格对中，确保风机、齿轮箱、电机轴线同心。 润滑系统彻底清洗，油品符合要求。

5.2 日常维护与定期检查

日常：检查油位、油温、油压；监听运行声音；监测振动和温度值；检查有无泄漏。 定期：分析润滑油品质；清洗油过滤器；检查仪表准确性；根据运行小时数，安排大修，检查叶轮、密封、轴承等关键部件的磨损情况。

5.3 常见故障简析

振动超标：原因可能包括转子不平衡、对中不良、轴承损坏、喘振、基础松动等。 轴承温度高：润滑油不足或变质、冷却不良、轴承损坏、安装间隙不当。 性能下降：密封间隙过大导致内泄漏增加、进口过滤器堵塞、转速异常等。

结论

多级离心鼓风机D750-1.37/1.02是一款设计用于输送轻质混合气体、提供中等压升的高效流体机械。通过对其型号代码、性能参数、结构原理、运行特性及维护要点的深入剖析，我们可以清晰地看到，要确保此类设备安全、稳定、高效地长期运行，需要技术人员不仅理解其基本工作原理，更要掌握性能参数间的内在联系，熟悉其核心结构与关键辅助系统，并具备识别和处理常见运行问题的能力。随着技术进步，智能监测和节能调节技术的应用将进一步提升多级离心鼓风机的运行管理水平。

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