多级离心鼓风机 D570-1.35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，D570-1.35，风机性能，风机配件，风机修理，轴功率，喘振

引言

在工业生产中，风机作为气体输送与增压的核心设备，其性能的稳定与高效至关重要。离心风机，特别是多级离心鼓风机，凭借其在高压力工况下的出色表现，广泛应用于污水处理、冶金、化工、电力等行业。本文旨在从风机技术的基础知识入手，结合一款典型的多级离心鼓风机型号——D570-1.35，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，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：离心风机基础概述

离心风机的工作原理基于牛顿第二定律和能量守恒定律。其核心部件是叶轮。当电机驱动叶轮高速旋转时，叶轮叶片间的气体在离心力的作用下，从叶轮中心（进气口）被甩向叶轮边缘，气体的动能和压力能随之增加。这股高速气流随后进入蜗壳或扩压器，其流通面积逐渐增大，使得气流速度降低，部分动能根据伯努利方程转化为静压能，最终形成具有一定压力和流量的气流从出风口排出。

离心风机有多种分类方式。按压力可分为：

通风机：压力升小于15kPa（约1500mmH₂O），主要用于通风换气。 鼓风机：压力升在15kPa至200kPa（约0.15-2.0Kgf/cm²）之间，用于系统送风。 压缩机：压力升大于200kPa（约2.0Kgf/cm²），用于工艺压缩。

按结构形式，参考文中提到的系列，可分为：

“C”型系列多级风机：由多个叶轮串联构成，每级叶轮对气体逐级增压，适用于中高压场合。 “D”型系列高速高压风机：通常是“C”型的升级，转速更高，结构更紧凑，单级压比大，能达到更高的出口压力。 “AI”型系列单级悬臂风机：叶轮悬臂安装，结构简单，适用于中低压、大流量工况。 “AII”型系列单级双支撑风机：叶轮两端有轴承支撑，运行更平稳，适用于较大功率和较高转速。 “S”型系列单级高速双支撑风机：高速化设计的双支撑风机，兼顾高转速与稳定性。 “G”是通风机系列、“Y”是引风机系列，分别用于一般通风和锅炉烟气引风。

本文重点讨论的D570-1.35风机，从其型号和参数判断，属于“D”型系列多级高速高压离心鼓风机。

第二章：D570-1.35多级离心鼓风机性能深度解析

型号D570-1.35通常可以解读为：D代表系列（高速高压），570代表额定进口容积流量为570立方米每分钟（m³/min），1.35可能代表设计压力或系列代号。下面结合给定参数进行性能分析。

1. 基本性能参数：

输送介质：混合气体。这意味着介质成分可能复杂，含有粉尘、水汽或其他杂质，这对风机的材质选择、密封结构和抗腐蚀性能提出了特定要求。 进风口流量：570 m³/min。这是风机在进口状态下的容积流量，是风机选型的关键依据之一。需要确保工艺所需流量在此工况点附近，以保证高效运行。 进风口压力：0.95 Kgf/cm²（绝对压力）。注意，此压力为绝对压力。1 Kgf/cm² 约等于 98.0665 kPa，也约等于 10米水柱（mH₂O）。因此，0.95 Kgf/cm² 约等于 9.5 mH₂O（绝对压力）。在计算风机实际产生的压力时，需要明确基准。 进风口温度：35℃。气体温度影响其密度和粘度，进而影响风机性能。 进风口介质密度：0.428 kg/m³。这是一个非常关键但数值偏低的参数。标准空气密度约为1.2 kg/m³。此密度低可能由于介质是高温气体、或是由轻质气体（如氢气、甲烷）组成的混合气，或者是高原低气压环境。密度对风机的压升能力和轴功率有直接影响。 出风口升压：3500 mmH₂O。这是风机出口与进口的静压差，即风机产生的总静压升。3500 mmH₂O 即 3.5 mH₂O，约等于 34.3 kPa。这是衡量风机做功能力的重要指标。 轴功率：485 KW。指风机轴从电机接收的实际功率，用于克服气体流动的各种损失（流动损失、轮阻损失、泄漏损失等）。轴功率计算公式可描述为：轴功率 等于 （质量流量 乘以 风机全压升） 除以 （1000 乘以 风机全压效率）。其中质量流量 等于 容积流量 乘以 介质密度。 转速：4320 r/min。高转速是多级离心风机实现高压缩比的关键，但也对转子的动平衡、轴承性能和临界转速计算提出了更高要求。 配套电机及功率：2极1250KW。电机功率（1250KW）远大于风机轴功率（485KW），这提供了充足的功率裕量，以应对启动电流、工况波动以及可能的管网阻力变化，确保系统稳定运行，避免电机过载。

2.性能曲线与工况点分析：

离心风机的性能通常用性能曲线表示，主要包括流量-压力曲线、流量-功率曲线和流量-效率曲线。

流量-压力曲线：通常呈下降趋势，即流量增大时，风机产生的压力降低。给定的参数（流量570m³/min，升压3500mmH₂O）对应了性能曲线上的一个特定工况点。技术人员应确保风机实际运行点接近此设计点，以获得较高效率。 流量-功率曲线：对于离心风机，功率通常随流量增加而增加。在给定的工况点，轴功率为485KW。电机选型1250KW，安全系数很高，说明可能考虑了重载启动或未来工况变化的可能性。 效率：虽然未直接给出效率值，但可以通过公式估算。风机有效功率 = （质量流量 * 全压升） / 1000。假设全压升近似等于静压升（3500mmH₂O ≈ 34300 Pa），质量流量 = 570 m³/min / 60 * 0.428 kg/m³ ≈ 4.066 kg/s。则有效功率 ≈ 4.066 * 34300 / 1000 ≈ 139.5 KW。那么，估算的全压效率 ≈ 139.5 / 485 ≈ 28.8%。这个效率值看起来偏低，可能的原因包括：1）介质密度极低，导致实际输送的质量流量很小，尽管压升高，但有效功不大；2）参数中的“出风口升压”可能仅为静压，而全压（静压加动压）会更高，从而使有效功率和效率计算值提高；3）风机本身在低密度介质下效率会有所下降。需要结合风机实际测试数据进一步核实。

3. 喘振与阻塞：

喘振：当风机流量减小到一定程度时，会出现气流脱离叶片现象，导致风机出口压力剧烈波动，流量周期性震荡，并伴随巨大噪音和振动。这是一种危险工况，会严重损坏风机。喘振点通常位于性能曲线左侧的低流量区域。运行中必须通过放空阀、回流阀或调速等方式确保流量不低于安全值。 阻塞：发生在流量过大时，效率急剧下降，电机可能过载。虽然不如喘振危险，也应避免长期在阻塞区附近运行。

对于D570-1.35这类高压风机，必须设置完善的反喘振控制系统。

第三章：D570-1.35风机核心配件解析

多级离心鼓风机是精密设备，其可靠性依赖于各个配件的协同工作。以下是其主要核心部件：

1. 转子总成：风机的心脏。包括主轴、多级叶轮、平衡盘、联轴器等。

叶轮：是能量转换的核心。通常采用后向叶片，效率较高。材质需根据介质特性选择，如不锈钢、合金钢以抗腐蚀和磨损。每个叶轮都需经过精密的动平衡校正。 主轴：传递扭矩并支撑所有旋转部件。要求高强度、高刚性，通常由优质合金钢制成。 平衡盘：用于平衡多级叶轮产生的轴向推力，减小推力轴承的负荷。

2. 机壳与固定元件：

机壳：容纳转子和引导气流。多为蜗壳形或带有扩压器的筒形结构。D系列风机机壳通常为水平剖分式，便于检修。材质需有足够的强度和耐腐蚀性。 扩压器：安装在每级叶轮之后，将气体的动能转化为静压能。 回流器：在多级风机中，引导上一级的气体进入下一级叶轮的进口。

3. 密封系统：防止气体泄漏和外部空气进入。

级间密封：通常为迷宫密封，安装在隔板与主轴之间，减少级间泄漏。 轴端密封：根据介质和压力，可能采用迷宫密封、浮环密封、机械密封或干气密封。对于有毒、易燃或贵重介质，密封要求极高。

4. 轴承与润滑系统：

支撑轴承：承受转子的径向载荷，确保转子平稳旋转。通常采用滑动轴承（如椭圆瓦轴承）以适应高转速。 推力轴承：承受剩余的轴向推力，定位转子轴向位置。多为金斯伯雷或米切尔式推力轴承。 润滑系统：为轴承和齿轮（如果有）提供连续、清洁、冷却的润滑油。包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、安全装置等，是保证风机长期运行的关键。

5. 进出口导叶/阀门：用于调节风机的流量和压力，以适应工况变化。

第四章：D570-1.35风机常见故障与修理维护

定期的维护和及时的修理是保障风机长周期安全运行的基础。

1. 日常维护与监测：

振动监测：使用振动分析仪定期监测轴承座的振动值。振动异常增大是转子不平衡、对中不良、轴承损坏或喘振的先兆。 温度监测：持续监测轴承温度和润滑油温，异常升温往往预示着故障。 性能监测：记录流量、压力、电流等参数，与设计曲线对比，及时发现性能衰减。 润滑油分析：定期取样分析润滑油，检查其粘度、水分含量和金属磨粒，可预判内部磨损情况。

2. 常见故障分析与修理：

振动超标：
原因：转子动平衡失效（叶轮磨损、结垢、部件松动）、联轴器对中偏差过大、轴承磨损、基础松动、喘振。 修理：停机后，重新进行转子动平衡校正；重新找正联轴器；更换损坏的轴承；紧固地脚螺栓；检查并消除喘振原因。
轴承温度高：
原因：润滑油不足或变质、冷却器效果差、轴承磨损或损坏、安装间隙不当、负载过大。 修理：检查油位、油质，更换润滑油；清洗冷却器；更换轴承并确保安装精度；检查系统阻力是否异常。
风量或压力不足：
原因：进口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、叶轮磨损或腐蚀、转速下降、管网阻力增大。 修理：清洗或更换过滤器；调整或更换密封件；修复或更换叶轮；检查驱动装置（如皮带、变频器）；检查管网阀门和管路。
异常噪音：
原因：喘振、轴承损坏、转子与静止件摩擦、地脚螺栓松动。 修理：立即调整工况远离喘振点；更换轴承；检查内部间隙并消除摩擦；紧固螺栓。

3. 大修要点：
风机运行一定时间后（通常按运行小时或状态监测结果决定）需进行解体大修。

准备工作：制定详细的检修方案，准备备件和专用工具。 拆卸与检查：按顺序拆卸，对转子、叶轮、密封、轴承、机壳等所有部件进行清洗和全面检查，测量关键尺寸（如轴弯曲度、叶轮口环间隙、轴承间隙等）。 修复与更换：对磨损、腐蚀或损坏的部件进行修复（如堆焊、喷涂）或更换。叶轮必须重新进行动平衡，精度要达到G2.5或更高标准。 回装与调试：按相反顺序和规定的装配间隙回装。完成后进行对中检查。开机前进行油循环。开机后逐步升速，密切监测振动、温度等参数，进行空载和负载试车。

结论

D570-1.35多级离心鼓风机是一款适用于中高压、特定介质工况的高性能设备。深入理解其性能参数背后的意义，熟悉其核心配件的结构与功能，并掌握科学的故障诊断与维修维护方法，是确保其安全、稳定、高效运行的根本。风机技术人员应坚持以预防为主、修理为辅的原则，通过精细化的日常管理和计划性检修，最大限度地发挥设备效能，延长其使用寿命，为生产的连续稳定提供坚实保障。

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