多级离心鼓风机C20-1.28风机性能、配件及修理解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机，C20-1.28，性能参数，叶轮，密封，轴承，风机维修，动平衡

引言

在工业领域，特别是污水处理、气力输送、矿山通风、化工流程等行业，离心风机是不可或缺的核心动力设备。其中，多级离心鼓风机以其结构紧凑、效率较高、压力范围广、运行稳定的特点，在中高压送风场景中占据着重要地位。本文将以我司经典的C20-1.28型多级离心鼓风机为例，结合笔者多年的风机技术经验，系统性地阐述其工作原理、性能特点，并对核心配件及常见故障的维修要点进行深入解析，旨在为同行技术人员及设备管理人员提供一份实用的参考。

第一章：离心风机基础与C系列多级风机概述

一、离心风机的基本工作原理

离心风机的工作原理基于动能转换为势能。其核心部件是叶轮。当电机驱动叶轮高速旋转时，叶轮间的空气在离心力的作用下被甩向叶轮外缘，流经逐渐扩大的蜗壳形机壳。在这一过程中，气体的流速降低，部分动能被转化为静压能，从而在风机的出口处形成高于进口的压力。我们可以用一个简单的公式来描述其理论压力产生：风机全压等于空气密度乘以叶轮出口圆周速度的平方再乘以一个与风机设计相关的压力系数。简而言之，转速越高、叶轮直径越大，理论上产生的压力也越高。

二、多级离心鼓风机的设计逻辑

对于单级离心风机，其产生的压力有限。当工艺要求较高的出口压力时，采用单级方案可能需要极高的转速或巨大的叶轮直径，这在技术实现、材料强度和效率上都会面临挑战。多级离心鼓风机的设计巧妙地解决了这一问题。

它将多个单级叶轮像“串糖葫芦”一样串联在同一根主轴上，每个叶轮都被安置在一个独立的“级”中，级与级之间通过固定的导叶（回流器）连接。导叶的作用是：一方面将上一级叶轮出口的气体平稳地引导至下一级叶轮的进口；另一方面，导叶本身的流道设计也具有扩压作用，能进一步将气体的动能转化为静压能。这样，气体每经过一级叶轮和导叶，压力就得到一次提升。C20-1.28型号中的“升压2800mmH₂O”正是通过这种多级串联的方式累积实现的。

三、C系列多级离心鼓风机特点

根据您提供的系列信息，“C”型系列是多级、低速、传统结构的离心鼓风机。其主要特点是：

结构形式： 通常为双支撑结构，即主轴的两端由轴承箱支撑，多个叶轮置于轴承之间。这种结构刚性较好，运行平稳。 压力范围： 专为中高压工况设计，压力覆盖面广。 转速： 相对于“D”型高速风机，其转速较低，通常采用普通异步电机通过联轴器直接驱动或皮带驱动，对轴承和润滑系统的要求相对温和。 应用： 适用于流量和压力要求稳定、非频繁启停的工业场合。

第二章：C20-1.28型号机性能参数深度解读

型号C20-1.28本身就是一个性能标签。我们可以将其拆解：

C： 代表多级离心鼓风机系列。 20： 通常表示进口状态下的容积流量，即 20立方米每分钟。 1.28： 通常表示风机出口的绝对压力与进口绝对压力的比值，即 压力比约为1.28。

结合您提供的详细参数，我们进行如下分析：

输送介质与进口条件：
介质： 空气。这是最常见的介质，其物性参数稳定。 进口流量：20 m³/min。这是在进口压力为1 Kgf/cm²（约等于0.1 MPa绝压）、温度20℃的标准状态下定义的容积流量。这是风机选型的核心参数之一。 进口压力：1 Kgf/cm²。请注意，此处的1 Kgf/cm²（约0.098 MPa）很可能是绝压（即大气压力+表压）。标准大气压约为1.033 Kgf/cm²，因此这个进口条件可以理解为接近常压吸入。 进口温度：20℃。这是标准室温，是性能计算的基础。 介质密度：1.2 kg/m³。这是在20℃、标准大气压下干空气的典型密度值。
出口性能与风机能力：
出口升压：2800 mmH₂O。这是风机需要克服的管网阻力，即出口表压。换算成国际单位约为27.44 kPa。这是风机能力的直接体现。 压力比验证： 进口绝压 ≈ 0.098 MPa，出口绝压 = 进口绝压 + 出口表压 = 0.098 MPa + 0.02744 MPa ≈ 0.12544 MPa。压力比 = 出口绝压 / 进口绝压 ≈ 0.12544 / 0.098 ≈ 1.28。这与型号中的“1.28”完全吻合。
功率与效率：
轴功率：14.5 KW。指风机主轴从电机上实际消耗的功率，是气体获得的功率与风机内部所有机械损失之和。 配套电机功率：22 KW。电机功率必须大于轴功率，以预留足够的安全余量。这个余量（22 - 14.5 = 7.5 KW）用于应对可能的工况波动（如进口过滤器堵塞导致进口压力降低、介质温度变化等）、电压波动以及确保电机不会长期满负荷运行而过热。这体现了设计的合理性与可靠性。
转速：2950 r/min。这是典型的2极电机的同步转速，说明该风机极有可能是通过联轴器与电机直联的。转速是影响风机性能最敏感的因子，风机流量近似与转速成正比，压力近似与转速的平方成正比，轴功率近似与转速的三次方成正比。

第三章：核心配件解析与功能说明

了解风机配件是进行维护和修理的基础。C20-1.28的主要配件包括：

1. 转动部件：

主轴： 承载所有叶轮，传递扭矩。要求具有高强度、高刚性，并经过精密的动平衡校正。 叶轮： 风机的“心脏”。C系列多级风机通常采用后向式叶轮，效率较高，性能曲线较稳定。叶轮材料根据介质特性可选普通碳钢、不锈钢或合金钢，需保证足够的强度以承受离心应力。 平衡盘： 多级风机特有的关键部件。由于各级叶轮两侧的压力不相等，会产生一个指向风机进口方向的巨大轴向推力。平衡盘通过自身特殊的结构，产生一个反向的平衡力，将绝大部分轴向推力抵消，从而极大地减轻了推力轴承的负荷，保证了风机安全运行。

2. 静止部件：

机壳（蜗壳）： 容纳叶轮和导叶，形成气体流道。通常为铸铁或铸钢件，要求有足够的强度和密封性。多为水平剖分式，便于检修。 导叶（回流器）： 安装在各级之间，引导气流并实现扩压。其流道形状对风机效率有重要影响。 进气箱与扩压器： 进气箱保证气流平稳进入首级叶轮；末级后的扩压器进一步将动能转化为静压。

3. 密封部件：

级间密封： 通常采用迷宫密封，安装在叶轮与隔板之间，防止高压气体向低压级泄漏，保证各级效率。 轴端密封： 防止风机内气体沿主轴向外泄漏或外部空气进入风机。常见形式有迷宫密封、填料密封或机械密封。对于输送空气的C20-1.28，迷宫密封最为常见。

4. 支撑与润滑系统：

轴承箱与轴承： 采用滚动轴承（深沟球轴承用于承受径向力，角接触球轴承或推力滚子轴承用于承受残余轴向力）或滑动轴承。需要可靠的润滑系统（油浴润滑或强制循环润滑）来保证其寿命和稳定运行。 联轴器： 连接风机与电机，传递动力，并补偿微小的对中误差。

第四章：风机常见故障分析与修理要点

对风机进行定期维护和及时修理是保障其长周期稳定运行的关键。

一、常见故障现象及原因分析

振动超标：
主要原因：
动平衡破坏： 叶轮磨损不均、粘附污垢（结垢）、局部腐蚀或破损。 对中不良： 风机与电机联轴器对中超差，是引起振动和轴承损坏的常见原因。 轴承损坏： 磨损、疲劳剥落、间隙过大。 地脚螺栓松动： 基础刚性不足。 转子弯曲： 由于热应力或外力导致。 喘振： 当风机在小流量工况下运行，出现流量和压力的周期性剧烈波动，伴随巨大噪音和振动。这是操作不当导致的非常危险的工况。
轴承温度过高：
主要原因：
润滑不良： 润滑油量不足、油质变质、油号不正确。 轴承安装不当： 游隙不合适、装配过紧。 冷却不足： 冷却水系统故障或润滑油冷却器堵塞。 负荷过大： 风机实际运行点偏离设计点，或系统阻力增加。
风量或风压不足：
主要原因：
转速降低： 电机故障或皮带打滑（若非直联）。 密封间隙过大： 级间或轴端密封磨损，内泄漏严重。 滤清器堵塞： 进口阻力增加，导致进口密度和流量下降。 叶轮磨损： 效率下降。 管网泄漏或阻力计算错误。
异响：
摩擦声： 转子与静止件刮擦。 轴承噪音： 轴承损坏的典型特征。 喘振的吼叫声： 立即调整工况，避免设备损坏。

二、修理流程与核心技术

前期准备：
断电、挂牌： 确保安全。 记录数据： 记录拆解前的对中数据、间隙数据。 准备工具： 拉马、液压扳手、百分表、水平仪等。
拆解与检查：
按顺序拆解联轴器、轴承箱、机壳上盖等。 清洁： 对所有零件进行彻底清洗。 检查：
叶轮： 检查磨损、裂纹、腐蚀情况。核心步骤：进行转子（主轴+所有叶轮+平衡盘等）的动平衡校正。 这是保证修复后振动达标的关键，必须在高精度的动平衡机上进行。允许的不平衡量根据风机转速有严格标准（与转速的平方成反比）。 密封： 测量迷宫密封齿的间隙，超标必须更换。 轴承： 检查游隙、滚道和滚动体表面，任何缺陷都需更换。 主轴： 检查直线度（矫直）、轴颈磨损情况（可喷涂修复）。 机壳与导叶： 检查腐蚀和裂纹。
回装与调试：
更换所有O型圈、垫片。 按拆解的逆顺序回装，确保各级叶轮、导叶定位准确。 关键数据调整：
轴承游隙： 严格按照标准调整。 转子抬量： 对于滑动轴承，需用百分表测量并调整转子在轴承箱内的正确位置。
对中校正： 使用百分表或激光对中仪，精细调整风机与电机的同轴度，确保径向和轴向偏差在允许范围内（通常要求≤0.05mm）。 单机试车： 连接联轴器，点动检查转向，无异常后正式启动。逐步升速，监测振动、温度、噪音等参数，直至达到额定工况并稳定运行。

结论

C20-1.28多级离心鼓风机作为一款经典的中高压动力设备，其性能稳定，设计成熟。深入理解其性能参数背后的物理意义，熟练掌握其核心配件的结构与功能，并遵循科学的故障诊断与修理流程，是保障设备安全、高效、长周期运行的基石。作为技术人员，我们应不断积累实践经验，从每一次维修中总结提炼，从而提升对设备的综合掌控能力，为生产线的稳定保驾护航。

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