多级离心鼓风机C150-1.35基础知识与深度解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机，C150-1.35，性能参数，叶轮，扩压器，风机修理，动平衡

引言

在工业生产的众多领域，如污水处理、冶炼鼓风、物料输送、化工合成等，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。在众多风机类型中，多级离心鼓风机因其高压力、大流量、运行平稳、效率高等优点，占据了高压应用场景的主导地位。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——C150-1.35为例，深入剖析其性能特点、核心配件功能以及日常维护与修理的关键要点，希望能为从事风机技术相关工作的同仁提供一份有价值的参考。

第一章：多级离心鼓风机基本原理

要理解C150-1.35，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，积小压成高压”。

1.1 单级离心式风机的工作过程

单个离心级是构成多级风机的基本单元。其工作流程如下：

吸气与导流： 气体从进风口轴向进入风机，通过进气室（或进口导叶）调整方向后，均匀地进入高速旋转的叶轮。 加速与增压： 叶轮是风机的“心脏”，由前盘、后盘和夹在其中的叶片组成。气体在叶轮叶片的作用下，随叶轮高速旋转，获得极高的速度（动能）和一定的压力（势能）。这个过程遵循能量守恒定律，电机输出的机械能通过叶轮转化为气体的动能和压力能。 动能向压力能的转化： 从叶轮出口流出的高速气体，随后进入截面逐渐扩大的扩压器。根据伯努利方程，在流道截面增大时，流体的速度会降低，而压力会相应升高。扩压器的作用就是将气体的大部分动能高效地转化为我们所需要的压力能。 汇集与排出： 经过扩压器减速增压后的气体，流入蜗壳（或称集流器），蜗壳的流道设计能将气体平稳地汇集起来，并引导至出口管道，同时还将剩余的部分动能进一步转化为压力能。

1.2 “多级”的意义与结构实现

单级离心风机所能提供的压力（或称“压头”）是有限的，它受到叶轮圆周速度、气体密度和效率等因素的限制。当工艺要求更高的出口压力时，单级结构便无能为力。多级离心鼓风机应运而生，它将多个单级串联起来。

具体结构上，气体从第一级的叶轮和扩压器出来後，不是直接排向出口，而是通过设置在机壳内部的回流器引导至第二级叶轮的进口。回流器内部设有导叶，其作用是不仅改变气流方向，还要消除上一级流出气体的旋转分量，使其能平顺地进入下一级叶轮。如此重复，气体依次通过所有级，每一级都赋予气体一定的压力提升，最终在末级蜗壳处汇集，达到总的设计出口压力。

这种多级串联的结构，使得风机能够在转速不过高的情况下，实现单级风机无法企及的高压输出，同时保持了离心式风机运行平稳、维护量相对较少的优点。

第二章：C150-1.35型号机性能深度解析

现在我们聚焦于您提供的具体型号：C150-1.35。通常，风机型号的命名规则包含了其核心性能参数。以C150-1.35为例：

C：很可能代表“鼓风机”或“离心式”。 150：通常表示额定进口容积流量，单位为立方米每分钟（m³/min），即150 m³/min。 1.35：通常表示出口绝对压力，单位为公斤力每平方厘米（Kgf/cm²），即1.35 Kgf/cm²（约合0.135 MPa）。

结合您提供的详细参数，我们可以对该风机的性能进行全面的解读。

2.1 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（如叶轮材质）是基于空气的物理性质（密度、粘度等）进行的。若介质改变，性能将发生显著变化。 进风口流量：150 m³/min。这是风机在标准进口状态下（压力1Kgf/cm²，温度20℃）单位时间内输送的气体体积。这是风机的核心能力指标之一。 进/出口压力参数：
进风口压力：1 Kgf/cm²（绝压）。这相当于当地大气压，表明风机是从标准大气环境下吸气。 出风口升压：3500 mmH₂O。这是风机实际产生的压力增加值，即出口压力与进口压力之差，也称为“风压”。3500 mmH₂O ≈ 0.35 Kgf/cm² ≈ 34.3 kPa。因此，出口绝对压力 = 进口压力 + 升压 = 1 + 0.35 = 1.35 Kgf/cm²，这与型号中的“1.35”完全吻合。
进风口温度与密度：20℃，密度1.2 kg/m³。气体的密度直接影响其质量流量和所需功率。密度与温度成反比，与压力成正比。标准状态下（20℃，1标准大气压）的空气密度约为1.2 kg/m³，此参数是性能计算的基准。 轴功率：112.4 KW。这是风机轴从电机上实际获取的功率，用于压缩气体。它包含了气体压缩的有效功率以及风机内部的各种损失（流动损失、轮盘摩擦损失、泄漏损失、机械摩擦损失等）。 转速：2980 r/min。这是风机转子的工作转速，通常由电机转速直接驱动或通过齿轮箱增速/减速决定。转速是影响风机性能和结构强度的关键参数。 配套电机功率：Y315M-2-132 KW。Y系列三相异步电机，机座号315M，2极。2极电机的同步转速为3000 r/min，考虑到滑差，额定转速约为2980 r/min，与风机转速匹配。选择132KW的电机，是在轴功率112.4KW的基础上，留有了约17%的功率余量，这是必要的，用以应对工况波动、电网电压波动以及确保启动转矩，避免电机过载。

2.2性能评价：效率与选型合理性

我们可以用风机全压效率来评价其能量转换的有效性。

风机有效功率（或称空气功率）可以通过公式计算：有效功率 （KW） = （流量 （m³/s） × 全压（Pa） ） / 1000。
首先进行单位换算：流量 150 m³/min = 2.5 m³/s；全压 3500 mmH₂O ≈ 3500 × 9.8 Pa = 34300 Pa。
则有效功率 = （2.5 × 34300） / 1000 ≈ 85.75 KW。

因此，风机全压效率 = （有效功率 / 轴功率） × 100% = （85.75 / 112.4） × 100% ≈ 76.3%。

对于多级离心鼓风机而言，76.3%的效率处于一个较为合理和良好的水平，表明该型号风机在设计上比较成熟，能量损失控制得当。这台C150-1.35是一款在150 m³/min流量、3500 mmH₂O压升工况下，效率较高、电机配置合理的典型多级离心鼓风机产品。

第三章：核心配件功能解析

多级离心鼓风机的可靠性与其核心配件的设计与质量息息相关。以下是C150-1.35几个关键部件的解析：

3.1 转子总成

这是风机的旋转核心，通常由主轴、各级叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器等部件套装而成，并经过严格的动平衡校正。

叶轮： 是多级风机中最关键、技术含量最高的零件。其型线（叶片形状）直接决定级效率和性能曲线。C150-1.35的叶轮可能采用后向叶片设计，以保证较高的效率和稳定的性能。材质通常为优质碳素钢（如45钢）或合金钢，以确保在高转速下的强度。 主轴： 传递全部扭矩，要求有极高的刚性和强度，通常采用高强度合金钢制造。 平衡盘： 利用其两侧的压力差，产生一个与轴向推力方向相反的平衡力，用以抵消大部分由于叶轮前后压力不同而产生的轴向推力，保护推力轴承。 动平衡： 整个转子在装配后必须进行高精度的动平衡，将不平衡量控制在标准（如G2.5级）以内，这是保证风机平稳运行、振动小的前提。

3.2 静止部件

机壳： 通常为铸铁或铸钢件，是支撑整个风机和形成气体流道的主体。内部铸有扩压器和回流器的通道。多级风机的机壳多为水平剖分式，便于检修。 扩压器与回流器： 如前所述，它们固定于机壳内，引导气流并实现能量转换。其通道表面的光洁度对效率有直接影响。 密封系统：
级间密封： 通常采用迷宫密封，安装在隔板与主轴之间，防止高压气体从上一级向下一级泄漏，保证各级效率。 轴端密封： 防止气体从轴端泄漏到大气中，或外界空气被吸入。根据介质和压力，可能采用迷宫密封、填料密封或机械密封。
轴承系统：
支撑轴承： 一般采用滚动轴承（如双列向心球面滚子轴承）或滑动轴承（油膜轴承），用于支撑转子重量，保证其径向定位。 推力轴承： 用于承受平衡盘未能完全抵消的剩余轴向推力，确保转子轴向定位准确。这是保障风机安全运行的关键部件。

第四章：风机修理关键技术解析

对C150-1.35这类设备进行修理是一项精细且专业的工作，必须遵循严谨的流程。

4.1 常见故障现象与初步分析

振动超标： 最常见的问题。原因可能包括：转子动平衡失效（叶轮结垢或磨损不均）、轴承损坏、对中不良、地脚螺栓松动、基础刚性不足、喘振等。 轴承温度过高： 原因可能是：润滑不良（油质差、油量不足）、轴承磨损或损坏、冷却系统故障、安装间隙不当等。 性能下降（风量/风压不足）： 原因可能包括：进口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、转速未达额定值、叶轮磨损或腐蚀。 异响： 可能是轴承损坏、转子与静止件发生摩擦（扫膛）、喘振征兆。

4.2 大修流程与关键技术要点

停机隔离与拆卸：
确保电源完全隔离，进出口阀门关闭并上锁。 放净润滑油。 拆卸顺序通常为：联轴器护罩及连接件→进出口管路→仪表线缆→上下机壳连接螺栓。吊开上机壳时需平稳垂直起吊。
核心部件检查与测量：
转子检查： 检查叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀；检查主轴有无弯曲、磨损；检查所有紧固件是否松动。 密封间隙测量： 使用塞尺精确测量迷宫密封的径向和轴向间隙，与标准值对比。间隙过大会导致效率下降，过小则可能引起摩擦。 轴承检查： 检查轴承游隙、滚道及滚动体有无点蚀、剥落、保持架是否完好。 机壳与静止件检查： 检查扩压器、回流器流道有无腐蚀或结垢，机壳结合面是否平整。
修理与更换：
叶轮修复： 对于轻微磨损可进行堆焊后机加工修复。如有裂纹或严重损坏，必须更换。新叶轮或修复后的叶轮必须单独进行静平衡。 转子动平衡： 这是大修中最关键的环节之一。更换任何旋转部件或进行修复后，整个转子必须重新进行动平衡校正，直至达到标准要求。现场动平衡技术是解决振动问题的有效手段。 密封更换： 所有迷宫密封片原则上在大修时应予更换，以确保密封效果。 轴承更换： 若轴承存在任何缺陷，必须更换同型号新轴承，安装时采用热装法，避免直接敲击。
回装与调试：
回装是拆卸的逆过程，但要格外注意清洁和精度。 中心找正： 电机与风机重新连接时，必须用百分表进行精细的同心度找正，径向和端面误差需严格控制在允许范围内（通常≤0.05mm）。对中不良是振动和轴承损坏的主要原因。 间隙调整： 确保各级密封间隙、推力轴承间隙符合图纸要求。 试运行： 加油至规定油位。点动检查转向无误后，进行空载试运行，逐步加载至额定工况。密切监控振动、温度、噪声等参数，并记录运行数据。

4.3 特别注意事项：喘振的预防与处理

喘振是离心风机在低流量、高压比工况下的一种危险的不稳定流动现象，伴有剧烈的振动和异响，会严重损坏风机。C150-1.35必须运行在喘振线右侧的安全区域内。在操作和维修后，务必检查并确保防喘振装置（如放空阀、回流阀）动作灵敏可靠。

结论

多级离心鼓风机C150-1.35是一款设计成熟、性能稳定的工业核心设备。深入理解其从基本原理到性能参数，从核心配件到修理维护的全方位知识，对于保障其长期、稳定、高效运行至关重要。作为风机技术人员，我们不仅要能操作，更要懂原理、会分析、善维修，将理论知识与实践经验紧密结合，才能最大限度地发挥设备效能，为生产保驾护航。希望本文能对各位同仁的工作有所助益。

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