多级离心鼓风机 C120-1.35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，C120-1.35，风机性能，风机配件，风机修理，离心风机基础知识

引言

在工业流体输送与气体增压领域，离心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升的特点，在污水处理、矿山通风、化工生产、物料输送等诸多行业中得到了广泛应用。本文旨在系统阐述离心风机的基础知识，并以一款典型的多级离心鼓风机型号C120-1.35作为具体案例，深入剖析其性能参数、核心配件构成以及常见的维修保养要点，希望能为风机技术领域的同行和用户提供有价值的参考。

第一章 离心风机基础理论概述

离心风机是一种依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。其工作原理基于牛顿第二定律和欧拉方程。当电机驱动风机叶轮高速旋转时，叶片间的气体在离心力的作用下被甩向叶轮外缘，气体的速度和压力随之增加。这股高速气流离开叶轮后进入截面逐渐扩大的蜗壳或导叶装置，在此过程中，部分动能转化为静压能，最终形成具有一定压力和流量的气流从风机出口排出。

风机性能的核心参数主要包括：

流量（Q）：单位时间内通过风机的气体体积，通常以立方米每分钟（m³/min）或立方米每小时（m³/h）表示。它反映了风机的输送能力。 压力：风机提升气体压力的能力。通常分为：
全压（Pt）：风机出口截面与进口截面的总压之差。总压等于静压与动压之和。 静压（Ps）：风机出口静压与进口静压之差，是克服管道阻力的有效压力。 动压（Pd）：由气体流速产生的压力，计算公式为：动压等于气体密度乘以气体流速的平方再除以二。 在工程应用中，常用“升压”或“压差”来指代风机进出口的静压差。案例中C120-1.35的出风口升压3500mmH₂O即指此值。
功率：
轴功率（Psh）：风机轴从原动机（如电机）上获得的功率。案例中为88.8 kW。 有效功率（Pe）：单位时间内气体从风机获得的能量，计算公式为：有效功率等于流量乘以全压。
效率（η）：风机的气动效率，是有效功率与轴功率的比值，反映了风机将机械能转化为气体压力能的完善程度。效率越高，能量损失越小。计算公式为：效率等于有效功率除以轴功率再乘以百分之百。 转速（n）：风机叶轮每分钟的旋转次数，单位是转每分钟（r/min）。它直接影响风机的流量、压力和功率。 介质密度（ρ）：输送气体的质量密度，单位是千克每立方米（kg/m³）。风机的压力、功率与密度密切相关。风机性能曲线通常是在标准状态（如空气密度1.2 kg/m³）下绘制的，实际运行时应根据介质密度进行换算。

风机性能不是孤立的，这些参数之间存在内在联系，通常用性能曲线来表示。最主要的曲线是压力-流量曲线、功率-流量曲线和效率-流量曲线。理解这些曲线对于风机的选型、运行调节和故障诊断至关重要。

根据结构和压力范围，离心风机可分为多种系列，如文中提到的“C”型多级风机、“D”型高速高压风机、“AI”型单级悬臂风机等。C120-1.35即属于“C”型多级离心鼓风机系列。

第二章 C120-1.35型多级离心鼓风机性能深度解析

型号C120-1.35蕴含了该风机的基本信息：“C”代表多级离心鼓风机系列，“120”通常表示额定进口流量为120 m³/min，“1.35”可能指设计压力或系列代号。结合提供的参数，我们对其性能进行详细说明。

输送介质与工况条件：
介质：空气。这是最常见的气体介质，其物理性质稳定。 进口流量：120 m³/min。这是风机在设计点的额定输送能力。 进口压力：1 Kgf/cm²（约等于98.0665 kPa，绝压）。这表明风机进口处气体已具有一定压力，并非从标准大气压开始压缩。 进口温度：20℃。这是一个常温工况。 进口介质密度：1.2 kg/m³。这是在进口压力1 Kgf/cm²、温度20℃下空气的密度，略高于标准空气密度（1.293 kg/m³ at 0℃， 101.325 kPa），这是由于进口压力较高所致。密度是性能计算的关键基础。
核心性能参数分析：
出风口升压：3500 mmH₂O（约等于34.32 kPa）。这是风机需要产生的静压差，用于克服系统阻力。对于多级风机，此压力是由多个叶轮串联工作逐级增压实现的。 轴功率：88.8 kW。这是风机运行实际需要的功率。我们可以据此估算电机的负载率。 配套电机：Y315S-2，功率110 kW。电机的额定功率（110 kW）大于风机的轴功率（88.8 kW），这提供了必要的功率裕量，通常考虑安全系数（一般取1.1-1.3）以应对可能的工况波动、启动电流以及确保电机不过载。计算负载率约为（88.8 / 110）* 100% ≈ 80.7%，这是一个比较合理且留有余量的选配。 转速：2980 r/min。这是典型的2极电机同步转速（3000 r/min）下的工作转速，属于中高速风机。
性能估算与验证：
我们可以利用上述参数进行简单的性能校核。
有效功率计算：首先需估算全压。升压3500mmH₂O是静压差。对于离心风机，全压近似等于静压加上出口动压（进口动压相对较小常忽略）。需要知道进出口管道直径才能精确计算流速和动压，但通常动压占比较小。这里我们近似用静压升代替全压进行估算（结果会略偏小）。
有效功率 Pe ≈ Q * ΔPs = (120 m³/min / 60 s/min) * (3500 mmH₂ * 9.80665 Pa/mmH₂O) ≈ 2 m³/s * 34323.275 Pa ≈ 68646.55 W ≈ 68.65 kW。 效率估算：效率 η ≈ Pe / Psh = 68.65 kW / 88.8 kW ≈ 0.773 或 77.3%。
这个估算效率对于多级离心鼓风机而言处于一个较为常见和合理的范围（通常多在70%-85%之间），表明该风机的设计和选型在能量转换方面是有效的。实际效率会因风机具体设计、制造精度和内部损失而略有不同。

综上所述，C120-1.35是一款在特定工况（进口压力非标大气压）下，能够提供120 m³/min流量和34.3 kPa静压升的中高压鼓风机，匹配110kW电机，运行效率较为理想，适用于需要中等流量和较高压力的工业场合。

第三章 C120-1.35风机主要配件解析

多级离心鼓风机结构复杂，由多个精密部件协同工作。了解这些配件的功能、材料和常见问题对于维护至关重要。

转子组件：这是风机的核心运动部件。
叶轮：通常采用后向或径向叶片设计，以兼顾效率和压力。材料需根据介质特性选择，输送清洁空气常用优质碳素钢（如45钢）或低合金钢。多级风机有多个叶轮串联安装在同一主轴上，每个叶轮为一级增压。叶轮的动平衡精度要求极高，否则会引起剧烈振动。 主轴：传递扭矩并支撑所有叶轮。要求具有高强度、刚性和韧性，常用优质合金钢（如40Cr）经调质处理制成。轴颈、轴肩等关键部位有严格的尺寸公差和表面粗糙度要求。 平衡盘/鼓：用于平衡多级风机产生的巨大轴向推力，减少推力轴承的负荷。它是转子上的一个关键部件，与固定部件上的平衡鼓密封（或平衡活塞）形成微小间隙，利用压差产生反向推力。 联轴器：连接风机主轴和电机轴，传递动力。常用弹性套柱销联轴器或膜片联轴器，后者能补偿少量轴向、径向和角向偏差，传动精度高，无需润滑。
定子组件：风机的不动部分。
机壳（气缸）：容纳转子和引导气流。多为铸铁或铸钢件，水平剖分式结构便于安装和检修。需有足够的强度和刚度以承受内压。 导叶（扩压器与回流器）：位于每级叶轮之后。扩压器将叶轮出口的高速气体的动能转化为静压；回流器则引导气流以合适的角度进入下一级叶轮入口。导叶形状对风机效率有显著影响。 密封装置：
级间密封：安装在隔板与主轴之间，防止气体从高压级向低压级泄漏，通常采用迷宫密封。 轴端密封：防止气体从机壳两端泄漏到大气中，或外界空气进入风机。根据压力和工作温度，可采用迷宫密封、填料密封或机械密封。C120-1.35输送空气，压力适中，常用迷宫密封。
轴承座与轴承：支撑转子并保证其平稳旋转。高速风机常用滑动轴承（如椭圆瓦轴承）以形成稳定的油膜，具有承载力大、阻尼效果好、寿命长的优点。也需要推力轴承来承受残余的轴向推力。
辅助系统：
润滑系统：为轴承和（若使用）滑动轴承提供清洁、足量的润滑油，包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、安全装置等。可靠的润滑是风机长期稳定运行的保障。 冷却系统：可能包括对轴承润滑油、电机以及压缩后气体的冷却，以确保各部件在允许的温度下工作。 底座：支撑整个风机机组，并保证与基础的牢固连接。

第四章 C120-1.35风机常见故障与修理解析

风机在长期运行中难免出现磨损、振动、性能下降等问题。及时的诊断和正确的修理是保证设备寿命和生产安全的关键。

振动超标：这是最常见的故障现象。
原因：
转子不平衡：叶轮磨损、腐蚀、积灰或粘附异物；平衡块脱落；主轴弯曲。 对中不良：风机与电机联轴器对中超差，运行时产生附加应力。 轴承损坏：磨损、疲劳剥落、间隙过大。 基础松动或共振：地脚螺栓松动、基础刚性不足或工作转速接近临界转速。 动静部件摩擦：如密封件与轴发生摩擦。
修理与处理：
停机检查，首先检查对中情况和地脚螺栓紧固性。 检查轴承状态，测量间隙，必要时更换。 对转子进行清洁，并送专业动平衡机进行动平衡校正，直至达到标准（如IS 1940 G2.5级）。 检查主轴直线度，超差需进行校正或更换。 确保基础牢固，必要时进行加固。
性能下降（流量或压力不足）：
原因：
内部泄漏增大：级间密封、轴端密封磨损，间隙超标，导致内漏或外漏严重。 叶轮磨损或腐蚀：叶片型线改变，效率降低。 滤网堵塞：进口过滤器阻力过大，导致进口压力降低，实际吸入流量减少。 转速降低：电机故障或皮带传动打滑（本例为直联，可能性小）。
修理与处理：
检查进出口压力和流量，与性能曲线对比。 清洗或更换进口过滤器。 停机解体检修，重点检查所有迷宫密封的齿顶间隙，若超过允许值（通常为轴径的千分之一到千分之三，具体参考厂家手册），需更换密封件。 检查叶轮有无磨损、变形，严重时需修复或更换。
轴承温度过高：
原因：
润滑不良：油量不足、油质劣化（含水、杂质）、油品牌号不对、油冷却器效果差。 轴承安装问题：预紧力不当、配合公差不合适、装配不当造成损伤。 轴承本身缺陷或达到寿命。
修理与处理：
检查油位、油压、油温。取样化验润滑油质量。 清洗或更换油过滤器，检查冷却水系统。 若润滑系统正常，则需停机检查轴承。测量轴承游隙，检查滚道和滚动体有无损伤，按规范更换新轴承。
异响：
原因：
轴承损坏：清晰的金属摩擦、撞击声。 喘振：风机在不稳定工况区运行，气流周期性振荡，发出“呼哧呼哧”的喘息声。非常危险，需立即调整工况。 动静部件摩擦：连续的摩擦声。
修理与处理：
识别声音特征，结合其他参数（如压力、流量波动）判断。 若为喘振，应立即开大出口阀门或降低转速，使工况点移回稳定区。 停机检查轴承和内部间隙。

大修流程简述：
对于C120-1.35这类多级风机，大修是一项系统性工程，通常包括：

准备工作：切断电源，隔离系统，准备工具、备件和技术资料。 解体：按顺序拆卸联轴器、轴承盖、轴承、机壳上盖、转子组件等。 清洗与检查：彻底清洗所有零部件，检查测量各部件的磨损、变形、裂纹情况（如密封间隙、叶轮口环间隙、轴弯曲度、轴承游隙等）。 修理与更换：对超标或损坏的零件进行修复（如补焊、车削、研磨）或更换（如密封、轴承）。 回装与调整：按相反顺序回装，确保各部件装配间隙符合标准，严格保证转子跳动、轴对中等精度要求。 试车：先进行点动检查无误，再空载试运行，监测振动、温度、噪声。正常后逐步加载至额定工况，全面考核性能。

结语

多级离心鼓风机C120-1.35作为工业领域的关键设备，其稳定高效运行离不开对基础理论的深刻理解、对性能参数的精准把握、对核心配件功能的熟悉以及对维护修理规程的严格执行。本文通过对该型号风机的系统解析，旨在为风机技术人员提供一份实用的参考。在实际工作中，务必遵循设备制造商的技术手册和安全规范，结合具体运行状况，进行科学的维护和精准的维修，方能最大限度地发挥设备效能，延长其使用寿命，保障生产安全。

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