多级离心鼓风机基础知识与C70-1.35型号深度解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机，C70-1.35，性能参数，风机配件，风机维修，叶轮，轴承

引言

在工业领域，特别是污水处理、冶炼化工、物料输送、脱硫氧化等工艺中，鼓风机作为提供气动力的核心设备，其性能的稳定与高效至关重要。在众多类型的风机中，多级离心鼓风机因其压力高、流量稳定、运行平稳、效率较高等优点，占据了重要的市场地位。本文旨在系统阐述多级离心鼓风机的基础工作原理，并以一款典型型号C70-1.35为例，深入剖析其性能特点、关键配件构成以及常见故障的维修策略，为从事风机技术工作的同仁提供一份实用的参考。

第一章：多级离心鼓风机基本原理

要理解C70-1.35，首先必须掌握多级离心鼓风机的基本工作原理。其核心思想可以概括为“逐级增压”。

1.1 单级离心原理
离心风机的根本原理是动能转换为静压能。当电机驱动叶轮高速旋转时，叶轮叶片间的空气在离心力的作用下，从叶轮中心（进口）被甩向叶轮外缘，从而获得高速流动的动能。随后，这股高速气流进入截面积逐渐扩大的蜗壳或扩压器，流速降低，部分动能即转化为我们所需要的静压能。这个过程就是单级离心增压。

1.2 “多级”的意义与结构
单级离心风机所能提供的压力（压升）有限。当工艺要求较高的出口压力时，单级风机往往难以满足。多级离心鼓风机应运而生，它将多个单级叶轮串联在同一根主轴上，每一级叶轮之后都配有将动能转化为静压能的扩压器（或导叶）和将气流引导至下一级叶轮进口的回流器。

其工作流程如下：

1. 空气经进气室进入第一级叶轮。
2. 经过第一级叶轮加速和扩压器/导叶的增压后，压力得到第一次提升。
3. 增压后的气体经回流器改变方向，平稳地进入第二级叶轮进口。
4. 在第二级叶轮中，气体再次被加速和增压。
5. 此过程重复进行，直至气体通过最后一级叶轮和扩压器。
6. 最终，达到要求压力的气体从出气口排出。

通过这种串联方式，总压升近似等于各级压升之和。因此，在相同转速下，级数越多，风机所能达到的出口压力就越高。结构上，各级的蜗壳（或导叶室）通常被铸造或加工在一个整体的机壳内，结构紧凑，刚性良好。

第二章：C70-1.35型号机性能参数深度解读

型号“C70-1.35”本身便蕴含了关键信息。通常，“C”代表鼓风机（Blower），“70”指额定进口容积流量为70立方米每分钟，“1.35”很可能表示出口绝对压力为1.35公斤力每平方厘米（约合标准大气压1.033kgf/cm²加上升压0.317kgf/cm²，即约3170mmH₂O，与给定参数3500mmH₂O有细微差异，可能是不同命名习惯或特定工况下的标注）。结合您提供的详细参数，我们进行逐一解析：

• 输送介质：空气。这是最常见的介质，其物性参数相对稳定，设计成熟。
• 进风口流量：70 m³/min。这是风机在标准进口状态（压力1kgf/cm²，温度20℃，密度1.2 kg/m³）下的容积流量。它是风机选型的核心参数之一，直接决定了系统的供气能力。
• 进风口压力：1 Kgf/cm² (绝压)。此参数定义了风机的进口状态。1 Kgf/cm²约等于标准大气压，表明风机是从常压环境下吸气。
• 进风口温度：20℃。这是设计工况下的进口温度。温度影响气体密度，进而影响风机实际的质量流量和功率消耗。
• 进风口介质密度：1.2 kg/m³。这是在20℃、1标准大气压下干燥空气的典型密度。它是计算风机功率和压力的重要基础。实际密度会随当地大气压和进气温度变化。
• 出风口升压：3500 mmH₂O。这是风机需要克服的阻力，即出口压力与进口压力之差。3500毫米水柱约等于0.35 kgf/cm²。因此，风机的出口绝对压力为进口压力1 kgf/cm² + 升压0.35 kgf/cm² = 1.35 kgf/cm²，这与型号中的“1.35”相符。这个压力值是多级离心风机的典型应用范围。
• 轴功率：62.5 KW。这是风机主轴实际消耗的功率，即传递给气体用于增压的有效功率。其计算公式为：轴功率 等于 （质量流量 乘以 每公斤气体获得的能量头）除以 风机效率。其中，能量头与转速的平方成正比。
• 转速：2970 r/min。这是风机转子的工作转速，为2970转每分钟。这是一个接近电动机同步转速（3000r/min）的高转速，是高效率离心风机设计的典型特征。转速是影响风机流量、压力、功率最敏感的参量。
• 配套电机功率：Y280S-2 / 75 KW。Y280S-2表示一台机座号为280，铁芯长度代号为S的2极三相异步电动机。其额定功率为75KW。电机功率选型必须大于风机轴功率，以预留安全余量。此处的余量为 (75 - 62.5) / 62.5 ≈ 20%，这是一个合理且常见的余量，确保了电机在电网电压波动或工况轻微偏离设计点时不会过载。

性能曲线与工况点
虽然没有图示，但我们可以想象C70-1.35的风机性能曲线。在以流量为横坐标、压力为纵坐标的图上，其性能曲线是一条从左向右下降的曲线。而管网阻力曲线是一条通过原点的抛物线。这两条曲线的交点，即为风机的工作点。对于C70-1.35，设计工作点就是流量70m³/min，升压3500mmH₂O的点。风机应运行在最高效率点附近，此时能耗最低，运行最稳定。

第三章：C70-1.35风机关键配件解析

一台可靠的多级离心鼓风机，离不开高质量的关键配件。了解这些配件的功能、材料和工艺，是进行维护和修理的基础。

3.1 转子总成
这是风机的“心脏”，是高速旋转的核心部件。

• 主轴： 采用高强度合金钢（如40Cr或42CrMo）锻造而成，经过精密的加工和热处理（调质），确保在高转速下具有足够的强度、刚度和抗疲劳性能。轴上各级叶轮的安装部位有严格的尺寸公差和形位公差要求。
• 叶轮： 是多级离心风机中最关键的增压元件。C70-1.35的叶轮通常采用后向或径向叶片设计，以兼顾效率和压力。材料上，输送清洁空气时多采用优质碳素结构钢（如45钢）或低合金结构钢；若介质有腐蚀性，则可能采用不锈钢。叶轮需经过动平衡校正，精度等级通常要求达到G2.5或更高，以确保转子平稳运行。
• 平衡盘： 由于多级叶轮串联，会产生显著的轴向推力。平衡盘是自动平衡这种推力的关键部件。它通过产生一个与轴向推力方向相反的平衡力，将绝大部分轴向推力抵消，从而极大地减轻推力轴承的负荷。

3.2 静止部件

• 机壳： 通常为灰铸铁（HT250）或铸钢件，结构复杂，内有形成扩压器和回流通道的隔板。它将各级叶轮包裹其中，承受内部压力，并为转子提供安装基础。机壳的加工精度，特别是各级隔板的同轴度和端面垂直度，直接影响风机性能和使用寿命。
• 扩压器与回流器： 位于每一级叶轮之后。扩压器将气流动能转化为压力能；回流器则引导气流以最佳角度进入下一级叶轮。它们通常与机壳隔板一体铸造或加工后装配。
• 密封： 为了防止气体在级间泄漏和向外泄漏，密封至关重要。
  • 级间密封： 通常采用迷宫密封，利用一系列节流齿与轴（或轴套）之间形成微小间隙，产生节流效应来减少泄漏。密封齿材料多为铜、铝或巴氏合金等软质材料，避免在偶然摩擦时损伤主轴。
  • 轴端密封： 在主轴伸出机壳的两端，防止气体外泄和外界空气进入。对于C70-1.35这类压力不特别高的空气风机，常用迷宫密封或填料密封。迷宫密封无接触，寿命长；填料密封需要定期调整或更换填料，但有更好的密封效果。

3.3 轴承与润滑系统

• 轴承： 采用高精度滚动轴承（如SKF、FAG等品牌），通常是双列向心球面滚子轴承和推力轴承的组合，分别承受径向载荷和剩余的轴向载荷。轴承的选型、安装和润滑直接决定了风机的振动和温升水平。
• 润滑系统： 对于C70-1.35，可能采用脂润滑或稀油润滑。脂润滑简单，但散热和清洁性较差；稀油润滑（带油箱、油泵、冷却器等）效果更好，适用于工况更苛刻或功率更大的风机。润滑油（脂）的牌号、清洁度和油位必须严格按规定执行。

3.4 附属系统
包括底座（保证风机与电机的对中）、联轴器（传递扭矩，补偿微量偏差）、进出口消音器/过滤器等。

第四章：C70-1.35风机常见故障分析与修理策略

风机在长期运行后，难免出现性能下降或故障。科学的分析和正确的修理是恢复其性能的关键。

4.1性能下降（流量/压力不足）

• 原因分析：
  1. 进口过滤器堵塞： 导致进气阻力增加，进口密度降低，质量流量减少。
  2. 密封间隙过大： 级间迷宫密封或轴端密封磨损，导致内泄漏和外泄漏加剧，有效流量降低。
  3. 叶轮磨损或腐蚀： 介质中含尘或具有腐蚀性，导致叶片型线改变，效率下降。
  4. 转速降低： 电机故障或皮带传动打滑（若为皮带传动）导致转速未达额定值。
• 修理策略：

1. 检查与清洗： 定期检查并更换进口过滤器。
2. 调整或更换密封： 大修时检查所有迷宫密封间隙，若超过允许值，必须更换密封件。对于填料密封，应调整压盖或更换新填料。
3. 叶轮修复或更换： 对磨损的叶轮进行堆焊修复并重新加工型线、做动平衡；若腐蚀严重或无法修复，则需更换新叶轮。
4. 检查驱动系统： 确保电机电压正常，检查皮带张紧度等。

4.2 振动与异响超标

• 原因分析：
  1. 转子不平衡： 叶轮积灰、磨损不均或部件松动，破坏原有动平衡。
  2. 轴承损坏： 轴承因疲劳、润滑不良或安装不当出现点蚀、磨损、游隙增大。
  3. 对中不良： 风机与电机联轴器对中超差，产生附加弯矩和振动。
  4. 基础松动或机座刚性不足。
  5. 喘振： 当风机在小流量工况下运行，可能进入喘振区，表现为气流周期性振荡，伴有剧烈振动和轰鸣声。
• 修理策略：

1. 停机检查： 立即停机，这是防止喘振造成严重破坏的首要措施。
2. 清灰与平衡校正： 清理叶轮积灰，并送专业厂家进行动平衡校正。
3. 更换轴承： 严格按规程拆卸、安装新轴承，确保润滑良好。
4. 重新对中： 使用百分表或激光对中仪，精细调整风机与电机的同轴度。
5. 加固基础： 检查地脚螺栓紧固情况，必要时加固基础。

4.3 轴承温度过高

• 原因分析：
  1. 润滑不良： 油位过低、油质劣化、油路堵塞或润滑脂过多。
  2. 轴承安装不当： 配合过紧或游隙不正确。
  3. 冷却不足： 冷却水系统（如有）故障或环境温度过高。
• 修理策略：

1. 检查润滑系统： 补油或更换规定牌号的新油/脂，清洗油路。
2. 检查轴承装配： 复核轴承与轴、轴承座的配合尺寸是否符合图纸要求。
3. 检查冷却系统： 确保冷却水畅通，清洗冷却器。

4.4 大修流程概要
对于C70-1.35风机，一次全面的大修通常包括以下步骤：

1. 准备工作： 切断电源，挂牌上锁；准备工具、备件和技术资料。
2. 解体： 按顺序拆卸联轴器、轴承箱、机壳端盖、转子总成等。
3. 清洗与检查： 彻底清洗所有零件，检查测量各部件磨损情况（如密封间隙、轴承游隙、叶轮口环间隙、轴弯曲度等），并记录。
4. 修理与更换： 根据检查结果，修复或更换不合格的零件。核心是转子部分的动平衡校正。
5. 回装： 按与解体相反的顺序回装，确保各部件安装到位，特别注意轴承的安装和整个转子的轴向定位。
6. 对中复查： 转子就位后，重新进行风机与电机的精确对中。
7. 试运行： 先点动检查转向，无误后空载运行，监测振动、温度、噪声。正常后逐步加载至满负荷，全面检查各项运行参数是否达标。

结论

多级离心鼓风机C70-1.35是一款设计成熟、应用广泛的中等压力风机。深入理解其从基本原理到性能参数，从关键配件到维修策略的完整知识体系，对于风机技术人员至关重要。正确的选型、规范的安装、精心的维护和科学的修理，是保障此类设备长期稳定运行、发挥最佳效能、降低生命周期成本的根本途径。希望本文能为同行们在日常工作中处理类似设备问题提供有益的借鉴和参考。

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