多级离心鼓风机 C680-2.25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、C680-2.25、风机性能、风机配件、风机修理、轴功率、升压

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产生较高压升的特点，广泛应用于污水处理、冶金、化工、电力、建材等众多行业。作为一名风机技术从业者，深入理解特定型号风机的性能、结构及其维护要点，是确保设备安全、稳定、高效运行的基础。本文将以C680-2.25型多级离心鼓风机为具体案例，结合其关键运行参数，系统阐述其工作原理、性能特性，并对核心配件构成以及常见故障的修理策略进行深入解析，旨在为同行提供一份实用的技术参考。

第一章 离心风机基础与C系列多级鼓风机概述

一、 离心风机基本原理

离心风机的工作原理基于动能转换为势能。当电机驱动风机叶轮高速旋转时，叶轮间的气体在离心力的作用下被甩向叶轮外缘，从而获得速度和压力（动能）。随后，这些高速气体进入截面逐渐扩大的蜗壳或导叶流道，流速降低，部分动能进一步转化为静压能（势能），最终以较高压力从风机出口排出。与此同时，叶轮中心部位形成低压区，促使外部气体被持续吸入，形成连续的气体输送。

风机的性能主要通过各种参数描述，包括流量（单位时间内输送的气体体积，如立方米每分钟）、压力（气体所具有的能量，常用静压、动压和全压表示，如毫米水柱）、功率（风机轴从电机获得的功率，即轴功率，单位千瓦）、效率（有效功率与轴功率之比，反映风机能量转换的有效程度）以及转速（叶轮每分钟的旋转次数）。

对于多级离心鼓风机而言，其核心特征在于将多个单级叶轮串联在同一根主轴上。气体每经过一级叶轮和与之匹配的导叶（或扩压器），压力就得到一次提升。因此，在相同的转速和叶轮尺寸下，级数越多，风机所能达到的出口压力就越高。C系列正是此类多级、慢速、高压力风机的典型代表。

二、 C系列多级离心鼓风机简介

根据提供的参考资料，风机系列代号“C”代表多级离心鼓风机系列。这类风机通常采用铸铁或钢制机壳，水平剖分式结构便于内部组件的检查和维护。主轴支撑通常采用双支撑结构（两端均有轴承支承），运行平稳。叶轮多采用后向或径向型，以保证较高的效率和压力。级间能量转换通过固定的导叶（回流器）实现，它引导气流以最佳角度进入下一级叶轮入口。

与参考资料中提到的其他系列相比：

“D”型系列为高速高压风机，可能采用增速齿轮箱来提高主轴转速。 “AI”型为单级悬臂风机，叶轮悬臂安装，结构紧凑，适用于中低压场合。 “S”型为单级高速双支撑风机，转速高，单级压升大。 “AII”型为单级双支撑风机，叶轮位于两轴承之间，稳定性好。 “G”系列为通风机，一般压力较低。 “Y”系列为引风机，常用于锅炉等负压环境，考虑耐温和防磨损。

C系列风机以其结构坚固、运行可靠、维护相对简便以及在较高压力范围内的经济性而著称。

第二章 C680-2.25型多级离心鼓风机性能深度解析

型号C680-2.25蕴含了该风机的基本设计信息：“C”指系列，“680”极有可能表示额定进口容积流量为680立方米每分钟，“2.25”可能代表设计压力或特定系列代号。下面结合给定参数进行详细性能分析。

一、 关键运行参数解读

输送介质与进口条件：
介质：空气。这是最常见的气体介质，其物性相对稳定。 进口流量：680 m³/min。这是在进口状态（压力1 kgf/cm², 温度20°C）下的容积流量。需要注意的是，风机的容积流量与进口状态密切相关。 进口压力：1 kgf/cm² (约等于98.0665 kPa，绝压)。此压力高于标准大气压，表明风机可能是在一个具有一定背压的系统入口处工作，或者参数表述的是绝对压力（标准大气压约为1.033 kgf/cm²）。 进口温度：20°C。这是标准常温条件。 进口介质密度：1.2 kg/m³。此密度值是在标准大气压（约101.325 kPa）和20°C下的空气密度。若进口压力为1 kgf/cm²（绝压，约98.0665 kPa），密度应略低于1.2 kg/m³，需按气体状态方程进行精确计算。此处可按给定值1.2 kg/m³作为基准。
出口性能参数：
出风口升压：12500 mmH₂ (约等于122.583 kPa 或 1.25 kgf/cm²)。这是风机出口与进口之间的静压差，是衡量风机增压能力的关键指标。这是一个相当高的压力，充分体现了多级离心风机的优势。 轴功率：1450 kW。指风机轴实际消耗的功率，是选择驱动电机的核心依据。它包含了风机内部的各种损失（流动损失、轮盘摩擦损失、泄漏损失、机械损失等）。 转速：2980 r/min。这是风机主轴的额定工作转速，通常与电机转速直接耦合（2极电机的同步转速为3000 r/min，额定转速略低，2980 r/min是典型值）。
驱动电机：
配套电机：2极，1600 kW。电机功率（1600 kW）大于风机轴功率（1450 kW），提供了必要的功率裕量，以确保风机在工况波动或进口条件变化时仍能稳定运行，避免电机过载。

二、 性能特性分析

压力-流量特性： 对于离心风机，在固定转速下，其产生的压力（或升压）通常随着流量的增加而减小（在某一峰值后）。C680-2.25在额定流量680 m³/min下，提供12500 mmH₂O的升压，这一定位表明它适用于需要大流量且高系统阻力的工况。其性能曲线相对平坦还是陡峭，取决于叶轮和导叶的具体设计。 功率特性： 离心风机的轴功率通常随流量的增加而增加。额定点轴功率为1450 kW。在选择电机和校核电网容量时，还需考虑起动瞬间的功率（通常较高）以及运行范围内可能出现的最大功率点（往往不在额定点）。 效率评估：
风机的有效功率（Pe）可以通过公式计算：有效功率（千瓦） 等于 （流量（立方米每秒）） 乘以 （全压升（帕斯卡）） 再除以 1000。
首先进行单位换算：流量 Q = 680 m³/min ≈ 11.333 m³/s；升压 ΔP = 12500 mmH₂O ≈ 122583 Pa (取 g=9.80665 m/s²)。
则有效功率 Pe = (11.333 * 122583) / 1000 ≈ 1389 kW。
风机全压效率 η = (有效功率 Pe / 轴功率 Psh) * 100% = (1389 / 1450) * 100% ≈ 95.8%。
这个效率值看起来非常高。在实际工程中，考虑到各种损失，多级离心鼓风机的效率通常在75%-85%之间，高效设计可达85%以上。95.8%的效率可能偏高，原因可能包括：
参数中的“出风口升压”可能指的是静压升，而计算有效功率理论上应用全压升（静压升加动压升）。但在高压风机中，动压占比通常很小。 给定的进口压力（1 kgf/cm²）若为绝压且高于大气压，则实际进口密度可能与给定的1.2 kg/m³有出入，影响计算。 参数可能存在理想化或近似。在实际分析中，应以风机厂家提供的实测性能曲线为准。但基于给定参数，我们仍可进行理论推演。
比转速与机型判断：
比转速（Ns）是一个无量纲数，用于表征风机的系列、形状和性能特点。其计算公式（按国际通用形式）较为复杂，但可以定性分析。对于高压力、相对中等流量的C680-2.25，其比转速必然较低，这正符合多级、低比转速离心风机的特征。

第三章 C680-2.25型号机核心配件解析

了解风机的核心配件是进行维护和修理的前提。C680-2.25作为多级离心鼓风机，其主要部件包括：

一、 转动组件

主轴： 承载所有叶轮并传递扭矩的关键部件。通常由高强度合金钢制成，经过精密的加工和热处理（如调质），确保具有足够的刚度、强度和韧性。轴颈部位需要高精度磨削，以保证与轴承的配合。 叶轮： 能量转换的核心部件。每个叶轮都由轮盘、盖板和叶片组焊或铆接而成，材料根据介质和应力情况可选择优质碳钢、低合金钢或不锈钢。叶轮的动平衡精度要求极高，任何不平衡都会导致剧烈振动。 平衡盘/鼓： 在多级风机中，由于各级叶轮两侧压力不等，会产生一个指向进气侧的巨大轴向推力。平衡盘（或平衡鼓）通过产生一个反向的平衡力来抵消大部分轴向推力，保护推力轴承。它是高压差风机的关键部件。 联轴器： 连接风机主轴和电机轴，传递动力。常用类型有膜片式联轴器或齿式联轴器，它们能补偿一定的轴向、径向和角向偏差，并吸收振动。

二、 静止组件

机壳： 风机的主体结构，通常为水平剖分式（分上、下缸），便于组装和检修。材料多为铸铁或铸钢。它容纳导叶、支撑轴承座，并形成气体的流道和收集室。 导叶（回流器）： 安装在每级叶轮之后，固定于机壳内。其作用是将从叶轮出来的高速气体的动能有效地转化为静压能，并引导气体以预定的方向平稳地进入下一级叶轮入口。导叶的型线设计对风机效率有显著影响。 轴承座与轴承：
径向轴承： 通常采用滑动轴承（如椭圆瓦轴承）或滚动轴承（如双列向心球面滚子轴承），用于支撑转子重量并保持径向位置。滑动轴承承载能力强、阻尼性好，更适用于高速重载场合。 推力轴承： 用于承受剩余的轴向推力（平衡盘未能完全平衡的部分），确保转子轴向定位。通常采用金斯伯雷型或米契尔型等可倾瓦推力轴承。
密封装置：
级间密封： 通常为迷宫密封，安装在隔板与主轴之间，防止高压级的气体泄漏到低压级。 轴端密封： 防止机壳内气体沿轴向外泄或外部空气吸入。根据介质和压力，可采用迷宫密封、碳环密封、浮环密封或机械密封等。对于空气介质，迷宫密封应用普遍。
润滑系统： 为轴承和齿轮（如果有）提供清洁、足量、冷却的润滑油。包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、安全阀、管道及仪表等。可靠的润滑是风机长寿命运行的保障。 底座： 支撑整个风机本体，通常为钢结构焊接件，具有足够的刚性和稳定性。

第四章 C680-2.25型号机常见故障与修理策略

风机在长期运行中，难免会出现各种故障。及时准确的判断和修理至关重要。

一、 常见故障类型及原因分析

振动超标：
转子不平衡： 叶轮磨损、腐蚀、积灰或粘附异物，平衡块脱落或移位。修理核心：清理叶轮，重新进行动平衡校正。 对中不良： 风机与电机联轴器对中超差。修理：使用激光对中仪等工具重新精确对中。 轴承损坏： 疲劳点蚀、磨损、保持架断裂等。修理：更换新轴承，并检查润滑是否良好。 基础松动或共振： 地脚螺栓松动、基础底板刚度不足或接近临界转速。修理：紧固地脚螺栓，加固基础，必要时进行动力学分析以避开共振区。 动静部件摩擦： 如密封与轴摩擦。修理：检查间隙，调整或更换密封。
轴承温度过高：
润滑不良： 油量不足、油质劣化（进水、杂质）、油路堵塞、油冷器效果差。修理：检查润滑系统，换油、清洗滤网和油路，确保冷却水畅通。 轴承安装问题： 配合过紧或过松，装配不当。修理：按规范重新安装。 载荷过大或冷却不足。
性能下降（压力或流量不足）：
转速降低： 电网频率或电压波动。检查电源。 密封间隙过大： 级间或轴端迷宫密封磨损，内泄漏严重。修理：测量并调整间隙，更换磨损的密封齿。 叶轮磨损或腐蚀： 导致叶轮型线改变，效率降低。修理：修复或更换叶轮。 滤清器堵塞： 进口阻力增加，导致进口流量下降。修理：清洗或更换滤芯。 系统阻力变化： 管网阀门开度变化或管道堵塞。检查系统。
异常声响：
轴承异音： 损坏征兆。 喘振： 风机在不稳定工况区运行，气流周期性振荡，伴有剧烈振动和吼叫声。极其危险！修理：立即调整工况至稳定区（如开大出口阀门或旁通阀），检查并修复防喘振系统。 摩擦声： 动静部件接触。

二、 系统性修理流程与要点

修理前准备：
安全隔离： 断电、挂牌、隔离介质管道。 数据采集与故障诊断： 记录停机前的振动、温度、压力、流量等数据。结合历史运行记录，初步判断故障点。 制定修理方案与备件准备： 根据诊断结果，制定详细的拆卸、检查、修理、回装方案和精度标准。提前准备可能需要的备件（如轴承、密封、O型圈等）。
拆卸与检查：
顺序拆卸： 按先外围（管路、仪表、联轴器）、后主体（上机壳、转子吊出）的顺序进行。做好标记，妥善放置零件。 详细检查： 这是修理的关键环节。
转子： 检查叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀；轴有无弯曲、磨损；平衡盘磨损情况；所有叶轮进行无损探伤（如MT/PT）。必要时送专业厂家进行动平衡校验。 密封： 测量所有迷宫密封的径向和轴向间隙，记录超标情况。 轴承： 检查磨损、间隙、接触痕迹。 机壳与导叶： 检查有无裂纹、腐蚀、冲刷痕迹。 对中数据： 记录拆卸前的对中数据。
修理与更换：
转子修复： 对磨损的轴颈可采用镀铬、喷涂等工艺修复。轻微磨损的密封位置可车削后配加大尺寸的密封环。严重损坏的叶轮需更换。 密封更换： 按图纸要求更换所有磨损超差的迷宫密封组件，确保装配间隙。 轴承更换： 采用热装法等规范工艺安装新轴承。 清理： 彻底清洗所有零部件、油路、机壳内部。
回装与调试：
精确回装： 按拆卸的逆顺序进行。确保转子在机壳内居中对中。按规定力矩紧固螺栓。 关键步骤复核： 重新进行风机-电机的精确对中。这是减少振动的关键。 单试电机： 确认电机转向正确。 系统恢复与调试： 连接管路、恢复润滑系统。先进行油循环冲洗至合格。然后点动试车，无异常后正式启动，逐步加载，密切监控振动、温度、压力等参数，直至达到额定工况。进行性能测试，验证修理效果。

结论

C680-2.25型多级离心鼓风机是一款设计用于提供大流量、高压力空气动力的关键设备。通过对其性能参数的深入分析，我们能够更好地理解其工作能力和能耗水平。对其核心配件的解析，揭示了其复杂而精密的内部结构。而系统性的故障诊断与修理策略，则是保障其长期稳定运行、延长使用寿命、降低运营成本的技术保障。

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