多级离心鼓风机C15-1.35性能解析与维护修理探讨

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机，C15-1.35，风机性能，叶轮，扩压器，风机修理，动平衡

引言

在工业流体输送领域，特别是需要中高压气源的场合，如污水处理、气力输送、矿山通风、化工流程等，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结构紧凑、运行平稳、效率较高以及能提供稳定高压力的特点，占据了重要的市场地位。本文将以我司经典的“C”型系列多级离心鼓风机中的C15-1.35型号为例，深入剖析其工作原理、性能特点，并对其核心配件及常见故障的修理维护进行详细说明，旨在为同行及用户提供一份实用的技术参考。

第一章：离心风机基础与多级离心鼓风机原理

要理解C15-1.35，我们首先需要从离心风机的基本原理谈起。

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，叶轮叶片间的气体在离心力的作用下，被从叶轮中心（进气口）甩向叶轮边缘，气体的速度和压力在此过程中得到增加。这股高速气流随后进入蜗壳形或扩压器结构的机壳中，流通面积逐渐增大，气流速度降低，部分动能进一步转化为静压能，最终以较高的压力从出风口排出。与此同时，叶轮中心区域由于气体被甩出而形成低压区，外部气体在大气压作用下被源源不断地吸入，从而形成连续的气体输送。

二、 单级与多级的区别及“C”型系列特点

单级离心风机： 气体仅通过一组叶轮进行一次增压。其结构简单，但单级增压能力有限，通常用于中低压场合。您提到的“AI”（单级悬臂）、“AII”（单级双支撑）、“S”（单级高速）等系列均属此类，适用于不同压力和流量范围。 多级离心鼓风机： 为了获得更高的出口压力，将多个叶轮串联安装在同一根主轴上。气体从第一级叶轮流出后，进入第二级叶轮的进口，依次经过每一级叶轮的增压，最终压力为各级增压之和。这种结构使得在单个叶轮转速和直径不必过大的情况下，也能实现很高的出口压力。

我司的“C”型系列多级离心鼓风机正是基于此原理设计。它通常采用双支撑结构（转子两端由轴承支撑），级间通过回流器引导气体平稳地进入下一级叶轮，保证了运行的稳定性和高效率。而“D”型系列则为高速高压风机，通常转速更高，结构更为紧凑。“G”系列通风机和“Y”系列引风机则主要针对大风量、较低压头的通用通风和锅炉引风等特定工况。

第二章：C15-1.35型号风机性能深度解析

现在我们聚焦到具体型号：C15-1.35。从型号命名上，“C”代表多级离心鼓风机系列，“15”代表进口容积流量为15立方米每分钟，“1.35”很可能代表风机设计压比或特定编号。结合您提供的参数，我们可以对该风机的性能进行全面的解读。

一、 关键性能参数释义

输送介质：空气。这表明风机的气动设计、材料选择（如碳钢）均以输送清洁空气为标准。若介质含尘、腐蚀性气体或温度过高，需提前说明并进行特殊设计。 进风口流量：15 m³/min。这是风机在进口状态下的容积流量，是风机选型的核心参数之一。它决定了风机的“输送能力”。 进风口压力：1 Kgf/cm²（约合98.1 kPa，绝压）。这是一个非常关键且需要特别注意的参数。通常风机标称的进口压力为大气压（约101.3 kPa绝压）。此处进口压力为1 Kgf/cm²绝压，意味着风机是在一个微正压的进气环境下工作，这可能是因为风机上游连接有其它增压设备或处于一个密闭加压舱内。这个参数会直接影响风机的压升和轴功率计算。 进风口温度：20℃。标准工况温度，是密度和性能计算的基准。 进风口介质密度：1.2 kg/m³。这是在20℃、101.3 kPa绝压下的空气密度。但由于本例进口压力为98.1 kPa，实际进口密度需要重新计算：密度等于压力除以气体常数再除以绝对温度。计算可得实际进口密度略低于1.2 kg/m³。性能计算应以实际密度为准。 出风口升压：3500 mmH₂O（约合34.3 kPa）。这是风机产生的压力增量，即出口静压与进口静压之差。这是风机“克服阻力能力”的直接体现。 轴功率：13.8 KW。指风机转子实际消耗的功率，是气体获得的功率（有效功率）与风机内部各种损失（流动损失、轮阻损失、泄漏损失等）之和。它是选择驱动电机功率的直接依据。 转速：2940 r/min。这是风机的额定工作转速，与电机转速（2极电机同步转速3000r/min）直接相关，通过联轴器传递。转速的微小变化会对风机的流量、压力、功率产生显著影响（遵循风机相似定律）。 配套电机：Y160L-2，18.5 KW。Y系列三相异步电动机，机座号160L，2极，额定功率18.5KW。电机功率留有（18.5 - 13.8）/ 13.8 ≈ 34% 的富裕量，这是非常必要且合理的，考虑了可能的电压波动、工况波动、计算误差以及启动瞬间的过载，确保了运行的可靠性。

二、 性能综合分析

根据上述参数，我们可以进行一些重要的性能核算：

风机有效功率（气体功率）计算：
有效功率等于质量流量乘以压升再除以密度。但更通用的公式是：有效功率等于容积流量乘以压升再除以效率。 首先，将流量单位统一：15 m³/min = 0.25 m³/s。 压升 3500 mmH₂O ≈ 34300 Pa。 有效功率 ≈ 0.25 (m³/s) * 34300 (Pa) / 1000 = 8.575 KW。 （此处除以1000是将瓦转换为千瓦）
风机效率估算：
风机全压效率等于有效功率除以轴功率。 效率 ≈ 8.575 (KW) / 13.8 (KW) ≈ 62.1%。 这个效率对于多级离心鼓风机而言，处于一个合理的范围内。效率未达更高水平，是因为多级风机存在级间导流和转换损失。追求更高效率可能需要更精密的气动设计和加工工艺。
压力与流量的关系：
C15-1.35的性能曲线（虽未提供，但可推知）是一条随着流量增加，出口压力逐渐下降的曲线。在3500mmH₂O的升压点，流量为15m³/min。如果管网阻力减小（如阀门开大），流量会增加，但压力会降低；反之，阀门关小，流量减少，压力会升高，但不得超过风机的喘振区。

第三章：C15-1.35风机核心配件解析

一台多级离心鼓风机的可靠运行，离不开其内部精密配件的协同工作。以下是C15-1.35的主要核心部件：

转子总成： 这是风机的心脏。包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器等。叶轮通常采用后向型叶片，效率较高。每级叶轮都经过精密的动平衡校正，整个转子总成在装配后还需进行整体动平衡，确保在高速旋转下的振动值在标准范围内。 叶轮： 是能量转换的核心。通常采用优质碳钢（如Q235或45号钢）或合金钢焊接或铆接而成。其型线、出口角度、表面光洁度直接决定风机的效率和性能。 机壳与隔板： 机壳容纳整个转子，并形成气体的流通路径。隔板将各级叶轮分开，其上设有扩压器和回流器。 扩压器： 位于每级叶轮出口外围，其流通截面逐渐增大，将气体的动能有效地转化为静压能。它的设计对级效率至关重要。 回流器： 安装在扩压器之后，引导气流以最佳角度平稳地进入下一级叶轮的进口。 密封系统： 包括级间密封（防止高压气体向低压级泄漏）和轴端密封（防止气体向外泄漏或外界空气吸入）。常见形式有迷宫密封、碳环密封或机械密封，C15-1.35输送空气通常采用迷宫密封，结构简单可靠。 轴承箱与润滑系统： 采用滚动轴承或滑动轴承支撑转子。2940r/min的转速下，多采用油脂润滑的滚动轴承即可满足要求。轴承箱需保证良好的密封和散热。 底座与联轴器： 底座保证风机与电机的对中精度。弹性联轴器用于连接风机和电机，传递扭矩并补偿微小的对中误差和吸收振动。

第四章：风机常见故障分析与修理维护要点

对配件的深入了解是进行故障诊断和修理的基础。以下是C15-1.35型号机常见的故障现象、原因及修理维护策略。

一、 常见故障分析

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）、叶轮零件松动或脱落。 对中不良： 风机与电机联轴器对中超差，基础松动。 轴承损坏： 轴承磨损、疲劳点蚀、润滑不良。 转子弯曲： 由于热应力或外力导致主轴弯曲。 喘振： 风机在小流量工况下运行，进入不稳定区。
处理措施： 首先检查对中和地脚螺栓。停机后检查叶轮结垢情况，清理污垢。若清理后振动仍大，需将转子总成拆下送专业动平衡机进行校正。检查更换轴承。
轴承温度过高
主要原因：
润滑不良： 油脂过多或过少、油脂牌号不对、油脂变质。 轴承安装问题： 轴承装配不当、游隙不合适。 冷却不足： 轴承箱冷却系统堵塞或环境温度过高。 振动大： 振动会加剧轴承的摩擦和温升。
处理措施： 检查油脂量和质量，按规定周期和牌号加油脂。检查轴承安装状态。确保通风冷却良好。
风量或压力不足
主要原因：
转速降低： 电机故障或皮带传动打滑（本例为直联，可排除皮带因素）。 管网阻力过大： 过滤器堵塞、管道阀门未全开或管道堵塞。 内部泄漏严重： 密封件磨损，级间或轴端泄漏量大。 叶轮磨损： 介质含尘导致叶轮间隙增大，效率下降。 进口条件变化： 进口温度过高或进口压力过低，导致介质密度下降。
处理措施： 检查管网系统，清洗过滤器。检查密封间隙，必要时更换密封。检查叶轮磨损情况。
异常噪音
主要原因：
轴承噪音： 轴承损坏的典型特征。 喘振噪音： 周期性、低沉的“呼哧”声。 摩擦声： 转子与静止件刮擦。 松动声： 零部件松动。
处理措施： 根据不同声音判断源头，针对性处理。喘振需立即开大阀门增大流量。

二、 修理与维护要点

定期维护：
日常点检： 检查振动、温度、噪音、润滑油位。 定期保养： 按说明书周期清洗空气过滤器、更换或补充润滑脂。
大修流程（需专业人员进行）：
停机、断电、挂牌： 确保安全。 解体： 按顺序拆卸联轴器、轴承端盖、机壳水平中分面螺栓，吊开上机壳。小心吊出转子。 清洗检查： 彻底清洗所有零件。检查叶轮磨损、裂纹；轴颈磨损、弯曲度；密封间隙；轴承游隙和磨损；机壳有无裂纹。 修理更换： 对磨损超差的叶轮可进行堆焊修复或更换；磨削校正弯曲的主轴；更换所有密封件和轴承。 重新装配： 按相反顺序装配。关键控制点：a. 各级密封间隙需按图纸要求严格保证。b. 转子动平衡，修复或更换叶轮后必须进行单级和整体动平衡，平衡精度等级需达到G2.5或更高。c. 对中找正，风机与电机重新对中，径向和轴向误差需在0.05mm以内。 试运行： 装配完成后，先点动检查有无摩擦。然后空载运行，监测振动、温度。正常后逐步加载至额定工况，全面考核性能。

结语

C15-1.35多级离心鼓风机作为一款成熟的中高压气源设备，其性能稳定，适用范围广。深入理解其工作原理、性能参数间的内在联系，是正确选型和高效使用的基础。而对其核心配件的熟悉和对常见故障的精准判断，则是保障设备长周期稳定运行、降低维修成本的关键。作为风机技术人员，我们不仅要会操作，更要懂原理、能诊断、善维护，这样才能让设备发挥最大效能，为生产保驾护航。希望本文能对各位同行在理解和处理类似型号的多级离心鼓风机时有所裨益。

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