多级离心鼓风机 C90-1.5性能、配件与修理解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机，C90-1.5，风机性能，风机配件，风机修理，离心风机基础知识

引言

在工业生产的众多领域，如污水处理、矿山通风、物料输送、化工冶炼等，离心风机作为一种关键的流体输送设备，扮演着不可或缺的角色。其中，多级离心鼓风机凭借其能够产生较高压升的特点，在需要中高压风源的工况中应用尤为广泛。本文旨在系统阐述离心风机的基础知识，并重点以C90-1.5型多级离心鼓风机为具体案例，深入剖析其性能参数、核心配件构成以及维护修理要点，为从事风机技术相关工作的同仁提供一份详实的参考。

第一章 离心风机基础理论

要深入理解一台具体风机的性能与结构，必须首先掌握其背后的基本原理。

1.1 工作原理

离心风机的工作原理基于牛顿第二定律和叶轮机械的欧拉方程。其核心过程可以概括为：原动机（通常是电动机）通过轴将扭矩传递给风机的主轴，驱动叶轮高速旋转。叶轮上的叶片迫使进入其流道的介质（通常是空气）随之旋转，介质在离心力的作用下从叶轮中心（进口）被甩向叶轮外缘（出口）。在此过程中，介质的动能和静压能均得到显著增加。随后，高速、高压的介质流入蜗壳或扩压器等静止部件，流速降低，部分动能进一步转化为静压能，最终以较高的压力从风机出口排出。

简而言之，能量传递路径为：电能（电机）→ 机械能（轴）→ 动能（叶轮）→ 压力能（蜗壳/扩压器）。

1.2 主要性能参数

评价一台风机性能的优劣，主要通过以下几个关键参数：

流量 (Q)：单位时间内通过风机的介质体积，常用单位为立方米每分钟 (m³/min) 或立方米每小时 (m³/h)。它反映了风机的输送能力。 压力：分为全压 (Pt)、静压 (Ps) 和动压 (Pv)。风机性能说明中通常指“升压”，即风机出口与进口的全压之差。
全压：是静压与动压之和，代表介质单位体积所具有的总能量。 静压：介质对管道壁单位面积所施加的垂直作用力，是克服管道阻力的有效压力。 升压 (ΔP)：风机出口全压与进口全压之差。案例中“出风口升压5000mmH₂O”即为此值。
轴功率 (Psh)：风机主轴从原动机上获得的功率，单位为千瓦 (KW)。它不包括传动损失（如联轴器损失）和电机本身的效率损失。 效率 (η)：风机的有效功率（气体所获得的功率）与轴功率之比，是衡量风机能量转换效率的重要指标。效率越高，能量浪费越少。效率的计算公式为：风机有效功率等于流量与全压的乘积，再除以风机轴功率。 转速 (n)：风机叶轮每分钟旋转的圈数，单位为转每分钟 (r/min)。转速对风机的流量、压力、功率都有决定性影响。 介质密度 (ρ)：单位体积介质的质量，单位为千克每立方米 (kg/m³)。风机的压力、功率与介质密度密切相关。性能曲线通常是在标准状态（空气密度1.2 kg/m³）下绘制的，若实际介质密度不同，需进行性能换算。

1.3 风机系列简介

根据结构形式和性能特点，离心风机发展出多个系列，以适应不同的工况需求：

“C”型系列多级风机：由多个单级叶轮串联构成，每个叶轮后均配有导叶和扩压器，气体逐级增压，最终达到较高的出口压力。结构紧凑，适用于中高压场合。本文解析的C90-1.5即属此系列。 “D”型系列高速高压风机：通常采用高转速设计，单级或级数较少，通过高转速实现高压头，结构相对简单，但对转子动平衡和轴承要求极高。 “AI”型系列单级悬臂风机：叶轮悬臂安装，结构简单，维护方便，适用于中低压场合。 “AII”型系列单级双支撑风机：叶轮置于两个支撑轴承之间，转子稳定性好，适用于较大流量和较高压力的单级工况。 “S”型系列单级高速双支撑风机：兼具高转速和双支撑特点，追求单级高压头和高效率。 “G”是通风机系列：一般指普通通风换气用的离心风机，压力较低。 “Y”是引风机系列：专为输送高温、含尘烟气设计，通常在结构材料和冷却方式上有特殊考虑。

第二章 C90-1.5型多级离心鼓风机性能深度解析

现在我们聚焦于本次的核心案例——C90-1.5型多级离心鼓风机。

2.1 型号含义与基本定位

型号解读：“C”代表多级离心鼓风机系列；“90”代表额定进口容积流量为90立方米每分钟；“1.5”通常是一个设计序列号或微小变型标识，具体含义需参考制造商的技术手册。综合来看，这是一台设计流量为90m³/min的多级离心鼓风机。 工况定位：从其参数（升压5000mmH₂O，约合49kPa）来看，它属于中高压鼓风机，适用于需要一定压力但又不是极端高压的工艺过程，如中型水处理厂的曝气、某些气力输送系统等。

2.2 给定工况下的性能分析

根据提供的参数：

输送介质：空气。这是最常见的介质，其物性相对稳定。 进口流量 (Q)：90 m³/min。这是风机在设计点运行的标志性流量参数。 进口压力 (P_in)：1 Kgf/cm²（绝对压力，约合98.07 kPaA）。这是一个高于大气压的进口压力，表明风机可能处于一个带压的进气系统中，而非从常压大气中吸气。在性能计算时，此值至关重要。 进口温度 (T_in)：20℃。标准室温，密度计算的基础条件之一。 进口介质密度 (ρ)：1.2 kg/m³。此密度值是在进口压力为98.07 kPaA、温度为20℃条件下，根据理想气体状态方程计算得出的标准空气密度。密度是连接容积流量与质量流量的桥梁，直接影响压力能力和轴功率。 出风口升压 (ΔP)：5000 mmH₂O（约49 kPa）。这是风机需要产生的净压升，是克服系统阻力的核心参数。全压等于进口全压加上升压。 轴功率 (Psh)：92.5 KW。这是风机转子实际消耗的功率。根据公式：轴功率 约等于 （流量 × 全压） / （1000 × 风机效率），我们可以反推估算其运行效率。将流量换算为m³/s（90/60=1.5 m³/s），全压按49kPa计算，有效功率为 1.5 * 49 = 73.5 KW。则估算效率 η = 73.5 / 92.5 ≈ 79.5%。这个效率水平对于多级离心鼓风机而言，属于一个合理且较好的范围，表明该风机在此工况下设计匹配良好，能量利用率较高。 转速 (n)：2980 r/min。这是标准的二级电机同步转速，表明风机与电机可能通过联轴器直接驱动，传动效率高。 配套电机及功率：Y315S-2-110KW。电机额定功率为110KW，大于风机轴功率92.5KW，存在一定的安全余量（约19%）。这个余量是必要的，用以应对可能的电网电压波动、工况轻微波动、计算误差以及确保电机不会长期满负荷运行，提高设备可靠性寿命。

2.3性能曲线与工况点

虽然本文不输出图表，但可以概念性描述：C90-1.5的风机性能曲线是一条以流量为横坐标，压力、功率、效率为纵坐标的曲线族。在转速2980 r/min固定时，流量增加，出口压力会下降；轴功率随流量增加而增加；效率曲线则存在一个最高点（最高效率区）。给定的参数（Q=90m³/min, ΔP=49kPa）对应性能曲线上的一个特定点，称为“工况点”。理想情况下，这个工况点应落在风机最高效率区附近，如上文估算的约79.5%的效率，说明选型是合理的。若实际管网阻力变化，工况点会沿压力-流量曲线移动，导致流量、压力、功率和效率相应变化。

第三章 C90-1.5型多级离心鼓风机核心配件解析

了解风机的内部结构是进行维护和修理的基础。C90-1.5作为多级离心鼓风机，其主要配件包括：

3.1 转子组件

这是风机的“心脏”，负责能量转换。

主轴：通常为高强度合金钢制成，要求有极高的刚性和韧性，保证在高速旋转下的稳定性。轴上有多级叶轮的安装位置，对轴颈（与轴承配合处）的加工精度和表面光洁度要求极高。 叶轮：核心做功部件。多为后向或径向叶片设计，采用高强度铝合金、不锈钢或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，以确保运行平稳。多级风机中，叶轮的尺寸和型线可能逐级微调以适应逐级增加的介质比容（由于压力升高）。 平衡盘/鼓：用于平衡多级叶轮产生的巨大轴向推力，是保证推力轴承正常工作的关键部件。 联轴器：连接风机主轴与电机轴，传递扭矩。常用膜片式或齿式联轴器，能补偿少量轴向、径向和角向偏差。

3.2 静子组件

这是风机的“躯干”，引导气流并支撑转子。

机壳：通常由铸铁或钢板焊接而成，形成风机的承压边界。内部分为多个级间腔室，结构复杂，要求有足够的刚度和气密性。 扩压器与回流器：位于每一级叶轮之后。扩压器将气体的动能转化为静压能；回流器则引导气体以合适的角度进入下一级叶轮进口。它们通常由铸铁精密加工而成，流道型线对效率有重要影响。 进气室与排气室：分别位于风机两端，引导气体平稳进入首级叶轮和从末级扩压器汇集后排出。设计需减少涡流和压力损失。 密封组件：包括级间密封（迷宫密封）、轴端密封（碳环密封、迷宫密封或机械密封）等。其作用是防止气体在级间窜流和向机外泄漏，维持风机的效率和性能。迷宫密封是最常见的形式，依靠多次节流效应实现密封。

3.3 支撑与润滑系统

这是风机的“骨骼与血液”，保证稳定运行。

轴承箱与轴承：通常采用滑动轴承（径向轴承）和推力轴承组合。滑动轴承承载转子径向载荷，要求油膜稳定；推力轴承承受残余轴向推力。轴承的精度、间隙和润滑直接影响风机振动和寿命。 润滑系统：对于C90-1.5这类风机，通常配备独立的强制润滑系统，包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、安全阀和管路仪表等。负责向轴承提供清洁、足量、温度适宜的润滑油，兼起冷却和清洁作用。

第四章 C90-1.5型多级离心鼓风机常见故障与修理解析

风机在长期运行中难免出现故障，及时的判断和正确的修理至关重要。

4.1 常见故障类型

性能下降：出口压力不足，流量减小。原因可能包括：密封间隙磨损过大导致内泄漏增加；叶轮腐蚀、磨损或积垢导致做功能力下降；进口过滤器堵塞；转速降低等。 振动超标：这是最常见的故障现象。原因极其复杂，包括：转子不平衡（叶轮结垢、部件脱落或损坏）；动静部件摩擦；轴承磨损或损坏；对中不良；基础松动；临界转速共振等。 轴承温度过高：原因可能是：润滑油量不足、油质劣化、油冷却效果差；轴承安装不当或间隙不合适；轴承本身缺陷；超负荷运行等。 异常声响：如摩擦声、撞击声、气流啸叫声等。可能预示轴承损坏、动静件摩擦、喘振（流量过小导致气流脱离）等。 润滑油泄漏：密封件老化损坏、油管接头松动、箱体结合面不平等。

4.2 修理流程与要点

修理应遵循“诊断先行、由外及内、规范操作”的原则。

前期准备与诊断：
停机检查：记录停机前的所有运行参数（振动、温度、压力、电流等）。 初步分析：结合故障现象，初步判断可能的原因。 办理安全作业手续：切断电源，挂警示牌，隔离介质管道。 准备工具与技术资料：准备好所需的专用工具、量具和风机的装配图纸、技术标准。
解体与检查：
顺序拆卸：按顺序拆卸联轴器护罩、联轴器、进出口管路、润滑油管、仪表线、轴承箱端盖等。做好标记，便于回装。 吊出转子：这是关键步骤，需使用专用吊具，平稳吊出整个转子组件，放置在专用的V型铁或支架上。 全面检查：
转子：检查叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀；检查轴颈有无拉伤；测量主轴直线度；对转子进行动平衡校验（这是解决振动问题的核心步骤）。 密封：测量各级迷宫密封的径向和轴向间隙，与标准值对比，超差需更换。 轴承：检查滑动轴承的巴氏合金层有无磨损、剥落、裂纹；测量轴承间隙；检查推力轴承瓦块磨损情况。 静子部件：检查机壳、扩压器、回流器有无裂纹、腐蚀或磨损痕迹；检查流道是否清洁。 润滑油系统：清洗油箱、油冷却器、油过滤器；检查油泵性能。
修理与更换：
转子动平衡：若不平衡量超标，必须在动平衡机上校正。可采用去重（钻孔）或加重（加平衡块）的方法。 更换损坏件：对检查中发现的损坏或超标零件，如轴承、密封环、O型圈等，必须更换原厂或符合规格的备件。 清理与修复：彻底清理叶轮和流道内的积垢。对于轻微的划痕、腐蚀可进行修磨处理。如有裂纹等严重缺陷，需由专业人员进行焊接修复或更换部件。
回装与调试：
精确回装：按拆卸的逆顺序回装。确保各部件清洁、到位。 关键调整：
轴承间隙调整：严格按照技术要求调整径向轴承和推力轴承的间隙。 密封间隙调整：确保迷宫密封等动静间隙在规定范围内。 对中找正：这是防止振动的重要环节。使用百分表或激光对中仪，精细调整风机与电机轴的对中情况，确保径向和轴向偏差在允许值内。
恢复系统：连接所有管路、线路，加注合格的润滑油至规定油位。 试运行：
点动：瞬间启动电机，检查转向是否正确，有无异常摩擦声。 空载试运行：逐步启动，低速运行一段时间后升至额定转速。监测振动、温度、声音是否正常。 负载试运行：逐步加载至额定工况，全面监测各项性能参数（流量、压力、电流、振动、温度等），确保达到修理要求，稳定运行后方可交付。

结论

C90-1.5型多级离心鼓风机作为“C”系列中高压风机的典型代表，其性能参数显示它在特定工况下具有较高的运行效率。深入理解其工作原理、性能特点、核心配件构成以及规范的维护修理流程，是保障该类设备长期稳定、高效运行的关键。对于风机技术人员而言，不仅要能读懂参数，更要掌握从故障现象分析到动手解决问题的全套技能，从而为生产系统的可靠性和经济性提供坚实保障。在实际工作中，严格遵守操作规程，参考制造商提供的详细技术手册，是确保修理质量与人身设备安全的不二法则。

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