多级离心鼓风机 C90-1.7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、C90-1.7、风机性能、风机配件、风机修理、离心风机基础

摘要
本文旨在系统阐述离心风机的基础知识，并重点围绕C型系列多级离心鼓风机中的C90-1.7型号，深入解析其性能参数、核心配件构成以及常见故障的修理维护要点。文章将结合给定的技术参数，为风机技术从业者提供一份实用的参考指南。

一、 离心风机基础知识概述

离心风机，作为一种利用旋转叶轮将机械能转换为气体动能和压力能的流体机械，广泛应用于通风、引风、冷却、输送等多个工业领域。其工作原理基于离心力和能量转换定律。

基本工作原理：当风机叶轮被电机驱动高速旋转时，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（出气口），气体的速度和压力随之增加。高速气体在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，气体的一部分动能被转换为静压能，最终形成具有一定流量和压力的气流排出风机。 主要性能参数：
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：风机进出口气流的全压差，表征风机克服系统阻力的能力。常用单位有帕斯卡（Pa）、毫米水柱（mmH₂O）或千克力每平方厘米（Kgf/cm²）。其中，出口静压与进口静压之差称为静压；全压则包含静压和动压。 功率（P）：分为轴功率和有效功率。轴功率（P_sh）是指电动机传递给风机轴的功率；有效功率（P_e）是指单位时间内气体从风机获得的能量。两者的比值即为风机效率。 效率（η）：风机有效功率与轴功率的百分比，是衡量风机能量转换性能的重要指标。效率越高，能量损失越小。 转速（n）：风机叶轮每分钟的旋转圈数，单位是转每分钟（r/min）。风机的性能参数（流量、压力、功率）都与转速存在特定的比例关系。 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、功率与介质密度密切相关。
风机分类（按结构与压力）：根据不同的结构和产生的压力水平，离心风机可分为多种系列，如文中提及的：
“C”型系列多级风机：通过多个叶轮串联工作，逐级提高气体压力，适用于中高压场合。 “D”型系列高速高压风机：通常采用更高转速和特殊设计，实现更高的单级或双级压力。 “AI”型系列单级悬臂风机：叶轮悬臂安装，结构紧凑，用于中低压工况。 “S”型系列单级高速双支撑风机：叶轮两端支撑，运行稳定，适用于高速单级增压。 “AII”型系列单级双支撑风机：类似S型但可能设计有所不同，同样为双支撑结构。 “G”是通风机系列：一般用于通风换气，压力相对较低。 “Y”是引风机系列：常用于锅炉等设备的烟气引风，考虑耐温、防磨等因素。

二、 C90-1.7多级离心鼓风机性能深度解析

C90-1.7属于“C”型多级离心鼓风机，其型号编码通常蕴含了基本性能信息：“C”代表系列，“90”很可能指额定进口流量为90 m³/min，“1.7”可能代表某种设计压力或系列代号。下面结合给定参数进行详细说明。

输送介质与工况条件：
介质：空气。这是最常见的输送介质，其物理性质相对稳定。 进口流量：90 m³/min。这是风机在设计进口条件下的额定体积流量。 进口压力：1 Kgf/cm²（约等于98.0665 kPa，绝压）。此压力较高，说明风机进口可能连接着有一定压力的系统，而非标准大气压。计算风机实际产生的压升时，需以此为基础。 进口温度：20℃。标准温度条件，便于性能比较和计算。 进口介质密度：1.2 kg/m³。这是在进口压力1 Kgf/cm²（绝压）、温度20℃下空气的密度值。密度是影响风机性能的关键因素，风机产生的压力与密度成正比。
核心性能参数分析：
出风口升压：7000 mmH₂O（约等于68646.6 Pa）。这是风机出口相对于进口的压力增加值，即风机产生的静压升。这是一个相当高的压力值，典型的多级离心风机特征。结合进口压力1 Kgf/cm²（绝压），可知出口绝对压力约为1 Kgf/cm² + 0.7 Kgf/cm²（因7000mmH₂O ≈ 0.7 Kgf/cm²）= 1.7 Kgf/cm²（绝压）。这或许也是型号中“1.7”的由来。 轴功率：124.7 KW。指风机轴实际需要的功率。此值小于配套电机功率，是合理的设计，为电机留有一定的安全裕量（服务系数），以应对可能的工况波动或计算误差。 转速：2980 r/min。这是常见的两极电机的同步转速（略低于3000 r/min）。高转速是实现高压力的重要手段。 配套电机：Y315L1-2-160KW。Y系列三相异步电动机，机座号315L1，极数为2极，额定功率160KW。电机功率选择大于轴功率（160KW > 124.7KW），确保了驱动的可靠性。
性能换算与相似定律应用：
离心风机的性能遵循相似定律。当转速（n）、介质密度（ρ）改变时，流量（Q）、压力（P）、功率（N）按以下规律变化：
流量与转速成正比：新流量 除以 原流量 等于 新转速 除以 原转速。 压力与转速的平方成正比，也与密度成正比：新压力 除以 原压力 等于 （新转速 除以 原转速）的平方 乘以 （新密度 除以 原密度）。 轴功率与转速的三次方成正比，也与密度成正比：新轴功率 除以 原轴功率 等于 （新转速 除以 原转速）的三次方 乘以 （新密度 除以 原密度）。

对于C90-1.7，若实际运行条件（如进口温度、压力）与设计值不同，导致介质密度变化，就必须利用这些定律进行性能换算，以确定风机在新的工况下是否能满足要求，以及电机功率是否足够。例如，如果进口温度升高导致密度降低，风机产生的压力和所需功率都会下降。

效率估算：
风机的有效功率（P_e）可以通过公式估算：有效功率（千瓦） 等于 [流量（立方米每秒） 乘以 压力（帕斯卡）] 除以 1000。
首先将流量单位统一：90 m³/min = 1.5 m³/s。
压力使用全压近似（此处以静压升7000mmH₂O ≈ 68646.6 Pa作为近似值）：P_e ≈ (1.5 m³/s * 68646.6 Pa) / 1000 ≈ 102.97 KW。
则风机效率 η ≈ (P_e / P_sh) * 100% = (102.97 KW / 124.7 KW) * 100% ≈ 82.6%。
这个效率值对于多级离心鼓风机而言，属于一个较为理想和高效的水平，表明该型号风机在设计上具有优良的气动性能。

三、 C90-1.7多级离心鼓风机主要配件解析

多级离心鼓风机结构复杂，由多个精密部件协同工作。了解主要配件的功能、材料和维护要点至关重要。

转子组件：风机的心脏。
叶轮：能量转换的核心部件。通常由高强度合金钢（如35CrMo）精密铸造或焊接而成，并经过动平衡校正。多级风机有多个叶轮串联安装在同一轴上，每个叶轮为一级。叶轮的型线、叶片角度和加工质量直接影响风机效率和性能。 主轴：传递扭矩和支撑叶轮的关键零件。要求具有高强度和刚度，材料常为优质碳素钢或合金钢（如42CrMo），并进行调质处理。轴上有安装叶轮、轴承的轴颈，这些部位有严格的尺寸公差和表面光洁度要求。 平衡盘/鼓：用于平衡多级叶轮产生的巨大轴向推力，减少推力轴承的负荷。是高压多级风机的关键安全部件。 联轴器：连接风机主轴和电机轴，传递动力。常用膜片式或齿式联轴器，能补偿一定的轴向、径向和角向偏差。
定子组件：形成气流通道和支撑转子。
机壳（气缸）：风机的主体结构，承受内部压力。通常为铸铁或铸钢件，水平中分式结构便于拆装检修。内部设有隔板分隔各级。 导叶（扩压器与回流器）：安装在各级叶轮之后。扩压器将叶轮出口气体的动能转化为静压；回流器则将气流引导至下一级叶轮的进口，并保证气流以最佳角度进入下一级叶轮。导叶的形状和安装精度对级效率影响显著。 密封装置：
级间密封：通常为迷宫密封，安装在隔板与轴之间，防止气体在级间大量泄漏。 轴端密封：防止气体从轴两端泄漏到大气中。根据介质和压力，可能采用迷宫密封、填料密封或机械密封。对于空气介质，迷宫密封应用普遍。
轴承箱与轴承：
径向轴承：支撑转子重量，保持径向定位。多采用滑动轴承（如椭圆瓦轴承）或滚动轴承（如双列向心球面滚子轴承），以适应高转速并保证运行平稳。 推力轴承：承受转子剩余的轴向推力，确保转子轴向定位。通常采用金斯伯雷或米切尔等可倾瓦块式推力轴承。
辅助系统：
润滑系统：为轴承和齿轮（如果有）提供清洁、足量的润滑油，并带走热量。包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、安全阀及管路仪表等。 冷却系统：可能包括中间冷却器（用于降低级间气体温度，提高效率）和润滑油冷却器。 监测仪表：如振动传感器、温度传感器（轴承温度、润滑油温）、压力表等，用于实时监控风机运行状态。

四、 C90-1.7多级离心鼓风机常见故障与修理维护

定期的维护和及时的修理是保证风机长期稳定运行的关键。

日常维护与巡检：
检查油位、油温、油压是否正常。 监听运行声音是否有异常（如摩擦、撞击声）。 观察振动值是否在允许范围内。 检查各连接部位有无泄漏（气、油）。 记录运行参数（流量、压力、电流、温度等），便于趋势分析。
常见故障分析与修理：
振动超标
原因：转子动平衡破坏（叶轮磨损、粘灰、零件松动）；对中不良；轴承磨损；基础松动；喘振（流量过小导致的不稳定工况）。 修理：停机检查。重新进行转子动平衡校正；重新找正联轴器对中；更换损坏的轴承；紧固地脚螺栓；调整操作，避免在小流量区间运行，检查并清洗进口过滤器。
轴承温度过高
原因：润滑油量不足或油质恶化；冷却效果差（冷却器堵塞）；轴承间隙不当或损坏；安装不当（预紧力过大）；振动过大导致附加载荷。 修理：检查油路，更换润滑油；清洗冷却器；检查调整或更换轴承；重新按要求安装；消除振动源。
性能下降（流量、压力不足）
原因：转速降低（如皮带打滑、电源频率低）；密封间隙磨损过大，内泄漏严重；叶轮磨损或腐蚀，型线改变；进口过滤器堵塞，阻力增大；介质密度或温度与设计不符。 修理：检查并保证额定转速；停机大修，更换磨损的迷宫密封齿；修复或更换叶轮；清洗或更换过滤器；核算实际工况，必要时进行性能调整。
异常声响
原因：转子与静止件摩擦（如叶轮与机壳、密封件）；轴承损坏；喘振；零部件松动。 修理：立即停机检查！测量间隙，查找摩擦点并修复；更换轴承；调整运行工况；紧固松动部件。
润滑油压力异常
原因：油泵故障；滤油器堵塞；安全阀设定不准或故障；油路泄漏。 修理：检修或更换油泵；清洗或更换滤芯；校验安全阀；查找并修复泄漏点。
大修要点：
风机运行一定周期后（通常按运行小时数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、工具和技术资料。 拆卸：按顺序拆卸附属管路、联轴器、轴承箱盖、机壳中分面螺栓等。吊出转子时需小心平稳。 检查与测量：
转子：检查叶轮、轴的磨损、腐蚀、裂纹情况（必要时进行无损探伤）。进行动平衡校验。 密封：测量各级密封间隙，与标准值比较，超标则更换。 轴承：检查轴承磨损、接触情况，测量间隙。 流道：检查机壳、导叶有无腐蚀、结垢或裂纹。
修理与更换：对磨损超差的零件进行修复（如喷涂、刷镀）或更换。严格保证更换件的质量和装配尺寸。 回装与对中：按拆卸的逆序回装，确保各部件清洁。关键步骤是转子在机壳内的定位（确定各级间隙）和风机与电机的精确对中。 试运行：大修后必须进行试运行。先点动检查有无摩擦，然后逐步升速至额定转速，密切监控振动、温度、压力等参数，直至各项指标正常。

结论

C90-1.7多级离心鼓风机作为一种典型的中高压气体输送设备，其高效稳定的运行依赖于对性能特性的深刻理解、对核心配件功能的熟悉掌握以及规范细致的维护修理。技术人员应熟练掌握离心风机的基本原理和性能换算方法，能够根据运行参数准确判断风机状态，并具备处理常见故障的能力。通过科学的维护和及时的修理，可以最大限度地延长风机使用寿命，保障生产系统的连续稳定运行。

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