多级离心鼓风机C15-1.2风机性能、配件与修理解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机、C15-1.2、性能曲线、叶轮、隔板、轴向力、动平衡、风机维修

引言

在工业领域，如污水处理、气力输送、矿山通风、化工冶炼等流程中，离心风机是不可或缺的核心动力设备。其中，多级离心鼓风机以其结构紧凑、效率较高、压力范围广（介于单级离心风机和容积式罗茨风机之间）等特点，占据了重要的市场地位。本文旨在从风机技术基础出发，结合我司经典的C系列多级离心鼓风机型号C15-1.2，深入剖析其性能参数、核心配件结构以及常见的维修要点，为一线技术人员和设备管理人员提供一份实用的参考。

第一章：离心风机基础概念

要理解C15-1.2，首先需要掌握几个核心概念。

1.1 工作原理
离心风机的工作原理基于惯性离心力和动能向静压能的转化。当电机驱动风机主轴上的叶轮高速旋转时，叶轮叶片间的空气在离心力作用下被甩向叶轮外缘，流速急剧增加，动能增大。这股高速气流随后进入截面逐渐扩大的蜗壳或导叶流道，流速降低，部分动能转化为静压能，最终以高于进口的压力从出口排出。与此同时，叶轮中心部位形成低压区，外部空气被持续吸入，从而形成连续的气流输送。

1.2 核心性能参数
风机的性能主要通过以下几个参数描述：

流量（Q）： 单位时间内通过风机的气体体积，您提供的参数中为 15 m³/min（即900 m³/h）。这是风机选型的首要参数。 压力： 分为全压（Pt）和静压（Ps）。全压是气体在风机出口截面与进口截面的总能量之差，静压是全压减去动压（气体因流速具有的能量）的部分。您参数中的“出风口升压 2000 mmH₂O”通常指的是风机出口的静压值。1Kgf/cm² ≈ 10000 mmH₂O，因此进口压力1Kgf/cm²（绝压）对应约10米水柱，出口绝压约为1.2Kgf/cm²（绝压），其差值为0.2Kgf/cm²，即约2000 mmH₂O，这正是风机需要产生的静压升。 功率（P）： 包括轴功率和电机功率。轴功率（Psh） 是风机主轴实际消耗的功率，您提供的为 7.9 KW。电机功率（Pe） 是驱动电机的额定功率，为 11 KW。电机功率需大于轴功率，以留有余量（安全系数），应对工况波动和传动损失。 效率（η）： 风机的有效功率（Peff = 流量 × 全压 / 常数）与轴功率之比，是衡量风机能量转换效能的关键指标。效率越高，能耗越低。其计算公式为：风机效率等于（流量乘以全压）除以（除以一个换算常数再除以轴功率）。 转速（n）： 风机叶轮的旋转速度，单位为转/分钟（r/min），本例中为 2940 r/min，属于标准的二级电机直联转速。

1.3 风机系列分类
如您所述，风机根据结构和压力范围分为不同系列：

“C”型系列多级风机： 本文主角，通过多个叶轮串联工作，逐级增压，适用于中等流量、较高压力的场合。 “D”型系列高速高压风机： 通常采用更高转速和精密设计，压力更高。 “AI/AII”型系列单级悬臂/双支撑风机： 结构相对简单，适用于流量大、压力较低的工况。 “S”型系列单级高速双支撑风机： 高转速、高强度的单级风机。 “G”/“Y”系列： 分别为通用通风机和引风机，常用于锅炉系统，耐温性能要求高。

第二章：C15-1.2型多级离心鼓风机性能深度解析

型号C15-1.2可以解读为：C代表多级系列，15代表额定进口流量为15 m³/min，1.2代表进口介质密度为1.2 kg/m³。下面结合给定参数进行性能分析。

2.1 设计工况点分析
给定的参数共同定义了C15-1.2风机的一个特定运行工况点：

介质： 清洁空气，对风机通流部件磨损小。 进口状态： 压力1Kgf/cm²（绝压），温度20℃，密度1.2kg/m³。这是标准状况下的空气密度，表明进口条件理想。 目标输出： 在吸入上述状态空气流量达到15m³/min时，风机需产生2000mmH₂O（约19.6kPa）的静压升。 能耗与效率： 在此工况下，风机轴功率为7.9KW。我们可以反推其效率。风机有效功率 Peff = (Q × Ps) / 1000 （Q: m³/s, Ps: Pa），将流量15m³/min（0.25 m³/s）和静压2000mmH₂O（约19613 Pa）代入，有效功率约为4.9KW。因此，估算的静效率 ηs ≈ 4.9 / 7.9 ≈ 62%。这是一个在多级离心鼓风机中较为合理的效率值。配套11KW电机，有足够的富余量（负载率约72%），保证了运行的可靠性。

2.2性能曲线理解
虽然未提供曲线图，但技术人员必须在脑中建立性能曲线的概念。C15-1.2的风机性能通常由一组曲线表征：

压力-流量曲线（P-Q曲线）： 一条从左向右下降的曲线。表示在固定转速（2940r/min）下，风机产生的全压/静压随流量增大而逐渐降低。我们的工况点（15m³/min， 2000mmH₂O）就位于这条曲线上。当管网阻力变化时（如阀门开度改变），运行点会沿此曲线移动。 功率-流量曲线（N-Q曲线）： 一条从左向右上升的曲线。表明风机的轴功率随流量增加而增加。在15m³/min时，轴功率为7.9KW。这一点至关重要：离心风机严禁在进口阀门完全关闭（流量为零）的情况下启动，因为此时功率最低，对电机冲击小。若在阀门全开下启动，启动电流会非常大。 效率-流量曲线（η-Q曲线）： 一条抛物线状的曲线，存在一个最高效率点。我们分析的工况点应尽可能靠近这个最高效率区，以保证经济运行。

2.3 密度、转速的影响
风机的性能参数会随介质密度和转速的变化按特定规律变化：

密度影响： 压力与密度成正比；轴功率与密度成正比。如果进口空气温度升高或压力降低导致密度小于1.2kg/m³，风机产生的压力和所需功率都会相应降低。 比例定律（转速影响）： 流量与转速成正比；压力与转速的二次方成正比；轴功率与转速的三次方成正比。这意味着通过变频调速改变转速来调节风量，节能效果非常显著。

第三章：风机核心配件解析

C15-1.2作为多级离心鼓风机，其内部结构精密，主要配件包括：

3.1 转子总成
这是风机的“心脏”，包括：

主轴： 高强度合金钢制成，支撑和传递扭矩。 叶轮： 多个后向或径向型叶轮过盈配合或热装在主轴上。是风机做功的核心部件，其型线、加工精度和动平衡质量直接决定风机性能和噪音水平。叶轮材质通常为优质碳钢或不锈钢。 平衡盘： 多级风机特有的关键部件，安装在高压端，利用其两侧的压力差产生一个与轴向力方向相反的力，用以平衡大部分由于叶轮前后压差产生的巨大轴向力，保护推力轴承。 联轴器： 连接风机主轴和电机轴，传递动力。

3.2 定子部分
这是风机的“躯干”，包括：

机壳（气缸）： 承受内部压力，提供结构支撑。一般为铸铁或铸钢件。 隔板与导叶： 隔板将机壳内部分隔成多个级段。每级叶轮后都配有导叶（固定叶片），其作用是将从叶轮出来的高速气体的旋转动能有效地转化为静压能，并引导气流以最佳角度进入下一级叶轮入口。导叶的型线和安装角度对级间匹配和整体效率至关重要。 密封： 包括级间密封（迷宫密封）和轴端密封。迷宫密封通过一系列锯齿状间隙形成节流阻力，最大限度地减少气体从高压侧向低压侧的泄漏，保证各级效率和整机性能。 轴承箱： 内置径向轴承和推力轴承。径向轴承支撑转子重量，保证径向跳动；推力轴承承受剩余的未被平衡盘完全平衡的轴向力，确保转子轴向定位。

3.3 进排气口
通常位于机壳两侧，与管网连接。

第四章：风机常见故障与修理解析

对配件的深入理解是进行故障诊断和修理的基础。

4.1 常见故障现象、原因及处理

故障一：风量或压力不足
原因分析：
进口过滤器堵塞： 导致进口阻力增大，进口密度下降，是最常见的原因。 密封间隙过大： 级间迷宫密封或轴端密封磨损，导致内泄漏严重，气体“短路”，无法有效增压。 叶轮磨损或腐蚀： 介质中含尘或腐蚀性成分导致叶轮叶片型线改变，效率下降。 转速降低： 皮带传动时皮带打滑；电机故障。 管网泄漏或阻力减小： 实际需求流量变大，运行点沿P-Q曲线右移，压力自然降低。
修理方案： 清洁或更换滤芯；停机检查并更换磨损的密封件；对磨损叶轮进行修复或更换；检查传动系统和电机；检查管网系统。
故障二：风机振动超标、噪音异常
原因分析：

转子动平衡失效： 叶轮粘灰、磨损不均、零件松动或掉块，导致质量中心与旋转中心不重合。这是振动的主要原因。 轴承损坏： 磨损、疲劳剥落、间隙过大。 对中不良： 风机与电机联轴器对中超差，产生附加应力。 基础松动或共振： 地脚螺栓松动或运行转速接近系统固有频率。 喘振： 当流量减小到临界值以下时，风机出现不稳定工况，气流周期性振荡，伴随巨大噪音和振动。这是非常危险的工况，必须避免。
修理方案： 停机，将转子总成拆下送至动平衡机进行精平衡；更换损坏的轴承；重新进行对中找正；紧固地脚螺栓，必要时加固基础；通过设置放空阀或回流阀，确保运行流量大于喘振流量。
故障三：轴承温度过高
原因分析：

润滑不良： 润滑油（脂）量不足、牌号不对、变质或污染。 轴承安装不当： 配合过紧或过松。 冷却不足： 冷却水管堵塞或冷却风扇故障。 轴向力过大： 平衡盘密封磨损或堵塞，导致平衡能力下降，残余轴向力增大，推力轴承负荷加重。
修理方案： 检查润滑系统，更换合格的润滑油/脂；按规定要求重新安装轴承；疏通冷却系统；检查平衡盘及相关密封通道。

4.2 大修流程与关键点
当风机运行周期已到或出现严重故障时，需进行解体大修。

准备工作： 切断电源，挂牌上锁；断开冷却、润滑管路；准备好专用工具、备件和记录表格。 解体： 按顺序拆卸联轴器、轴承箱端盖、机壳中分面螺栓等。吊出转子总成时需平稳、水平。 检查与测量：
转子： 百分表测量主轴弯曲度；检查叶轮有无裂纹、磨损；必须进行动平衡校验，平衡精度等级需达到G6.3或更高。 密封： 测量所有迷宫密封的径向和轴向间隙，与标准值对比，超标即更换。 轴承： 检查游隙、滚道状况，必要时更换。 流道： 检查机壳、隔板、导叶有无裂纹或腐蚀。
回装： 按解体的逆顺序进行。关键点包括：
清洁： 确保所有零件清洁无异物。 对中： 回装后重新精细对中，确保电机与风机轴线同轴。 间隙调整： 严格按照图纸要求调整各级密封间隙和轴承游隙。这是保证修复后性能的关键。
试车： 先点动确认旋转方向无误。然后空载运行，监测振动、噪音、轴承温度。正常后逐步加载至额定工况，全面检查各项参数。

结论

C15-1.2型多级离心鼓风机是一款设计成熟、性能稳定的产品。深入理解其工作原理、性能曲线以及各部件的功能与相互关系，是进行正确选型、高效操作和科学维护的基础。作为风机技术人员，我们不仅要能读懂参数表，更要能分析参数背后的物理意义，将静态的参数与动态的性能曲线和实际的设备结构联系起来。当故障发生时，能够通过现象快速定位根源，并采取规范、精准的修理措施，从而最大限度地保障设备的可靠、高效、长周期运行，为生产保驾护航。希望本文能对各位同行有所助益。

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