多级离心鼓风机基础知识与C130-1.5型号深度解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机，C130-1.5，风机性能，配件解析，风机修理，离心力，级间冷却

引言

在工业生产中，特别是在污水处理、矿山通风、化工合成、物料输送等领域，鼓风机作为提供气源动力的关键设备，扮演着不可或缺的角色。其中，多级离心鼓风机因其效率高、流量稳定、运行平稳、噪声相对较低等特点，在中高压、中等流量的工况下得到了广泛应用。本文旨在系统阐述多级离心鼓风机的基础工作原理，并以C130-1.5型多级离心鼓风机为具体案例，深入剖析其性能参数、核心配件构成以及常见的维修维护要点，旨在为风机技术同行及相关从业人员提供一份实用的技术参考。

第一章 多级离心鼓风机基本原理概述

多级离心鼓风机的核心工作原理是基于牛顿第二定律和能量守恒定律，利用高速旋转的叶轮对气体做功，将机械能转化为气体的压力能和动能。

1.1 离心力的作用
当风机主轴带动叶轮高速旋转时，叶轮叶片通道内的气体在离心力的作用下，从叶轮中心（进口）被甩向叶轮外缘（出口）。在此过程中，气体获得速度（动能），同时，由于流道截面积的扩大，气体的速度能部分转化为压力能。单个叶轮所能产生的压头（或压力升）是有限的，它主要取决于叶轮的圆周速度（与转速和叶轮直径相关）以及气体的密度。

1.2 “多级”的意义
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，每一个叶轮及其配套的固定元件（如扩压器、回流器）构成一个“级”。气体从第一级吸入，经加压后进入第二级入口，以此类推，逐级增压。最终，气体经过最后一级叶轮后，汇集到蜗壳中，将剩余的速度能进一步转化为压力能，然后从出口排出。这种结构使得风机能够在单台设备内实现较高的压升，而无需极高的单级叶轮线速度，保证了运行的可靠性和效率。

1.3 级间冷却的必要性
气体在压缩过程中，温度会随之升高（遵循理想气体状态方程，压力升高，温度也相应升高）。高温会导致气体体积膨胀、密度下降，从而增加后续压缩级的负荷，降低整体效率，甚至影响材料强度。因此，大多数多级离心鼓风机在级与级之间设置了级间冷却器（中间冷却器）。通过冷却器将前一级出口的高温气体冷却，降低其温度，使气体密度增大，这样在进入下一级时，压缩同等质量的气体所需的功减少，整体效率得以提升，同时也将最终排气温度控制在安全范围内。

第二章 C130-1.5型多级离心鼓风机性能参数解析

以下结合提供的参数，对C130-1.5型号机的性能进行详细说明。

2.1 型号含义
型号“C130-1.5”通常具有行业内的特定含义：

C： 可能代表“鼓风机”或特定的系列代号。 130： 通常表示风机在标准进口状态下的额定流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机的设计流量为130 m³/min。 1.5： 可能表示压力等级或系列内的变型代号，具体需参考制造商的产品样本。结合参数“出风口升压5000mmH₂O”，可以理解为该型号对应此压力等级。

2.2 关键性能参数详解

输送介质： 空气。这是最常见的设计介质，其物理性质（如比热容、绝热指数）是风机气动设计的依据。 进风口流量： 130 m³/min。这是风机在指定进口条件下的体积流量，是风机选型的关键参数之一。它决定了风机的尺寸和通流能力。 进风口压力： 1 Kgf/cm²（约等于98.0665 kPa，即接近标准大气压）。这表明风机进口处的气体压力为常压。计算风机实际做功时，需使用绝对压力（大气压 + 表压）。 进风口温度： 20℃。这是标准的设计进口温度。温度影响气体密度和粘度，进而影响风机性能。 进风口介质密度： 1.2 kg/m³。这是在进口压力为1 Kgf/cm²（绝压约1.033 Kgf/cm²）、温度20℃下的空气密度。气体密度是一个关键参数，风机的压升和功率消耗与密度直接相关。风机的实际性能会随着进口密度（受压力、温度影响）的变化而变化。 出风口升压： 5000 mmH₂O（约等于49.033 kPa）。这是风机出口压力与进口压力之差，即风机产生的静压升。5000 mmH₂O属于中等压力范围，是多级离心鼓风机的典型应用工况。 轴功率： 135.7 kW。这是风机主轴实际消耗的功率，等于气体从风机中获得的有效功率（或称空气功率）除以风机的效率。其计算公式可描述为：轴功率 约等于 （质量流量 乘以 每千克气体获得的能量头）除以 风机效率。或者更直观地，轴功率 正比于 （流量 乘以 压升）除以 效率。 转速： 2955 r/min。这是风机主轴的设计工作转速。高转速是离心风机获得高能量头的基础，但也对转子的动平衡、轴承性能及临界转速计算提出了更高要求。 配套电机功率： JK2113-2-150 kW。JK2113-2可能为电机型号，150 kW是电机的额定输出功率。电机功率需大于风机轴功率，以留有一定的安全裕量，应对可能的工况波动和传动损失。本例中，安全系数约为150/135.7 ≈ 1.105。

2.3性能曲线与工况点
虽然不输出图表，但可以描述其概念：风机的性能通常用性能曲线表示，主要包括流量-压力曲线、流量-功率曲线和流量-效率曲线。对于C130-1.5风机，在进口条件为空气、20℃、标准大气压，转速2955 r/min时，其额定工况点应为：流量130 m³/min，压力升5000 mmH₂O，此时轴功率约为135.7 kW，风机运行在较高效率区。若实际进口条件（如海拔高导致进气压力低、气温高）偏离设计值，风机的实际流量、出口压力和功率都会相应变化。

第三章 C130-1.5型号机核心配件解析

一台多级离心鼓风机由数百个零件组成，以下解析其主要核心配件及其功能。

3.1 转子组件
转子是风机的“心脏”，高速旋转对气体做功。

主轴： 传递扭矩，支撑所有旋转零件。要求高强度、高韧性，通常为合金钢锻件，经过精密加工和热处理。 叶轮： 核心做功元件。多为后向或径向叶片设计，采用高强度铝合金或合金钢精密铸造或数控加工而成，并经过严格的动平衡校正。多级风机有多个叶轮，按顺序压装或热装在主轴上。 平衡盘： 用于平衡转子工作时产生的巨大轴向推力，减少推力轴承的负荷。通常安装在高压端。 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，能补偿一定的对中误差。

3.2 静子组件
静子部件引导气流并支撑转子。

机壳： 承受气体压力，包容转子组件。通常为铸铁或铸钢件，设计有进气室、出气室和级间流道。水平剖分式结构便于检修。 扩压器： 安装在每个叶轮出口外围，将气体的高速动能有效地转化为静压能。 回流器： 位于扩压器后，引导气流以合适的角度进入下一级叶轮入口。 级间冷却器（若配备）： 通常为管壳式或板翅式换热器，冷却水在管内流动，气体在管外（或板间）流动，进行热交换。 密封系统：
级间密封： 通常为迷宫密封，安装在隔板与主轴之间，防止气体从高压级向低压级泄漏。 轴端密封： 防止气体向外泄漏或空气被吸入。根据介质和压力，可采用迷宫密封、填料密封或机械密封。
轴承系统：
径向轴承： 支撑转子重量，保持径向定位。多为滑动轴承（椭圆瓦或可倾瓦轴承），具有良好的稳定性和阻尼特性。 推力轴承： 承受剩余的轴向推力，确定转子的轴向位置。常用金斯伯雷或米切尔式可倾瓦块推力轴承。

3.3 润滑与控制系统

润滑油站： 为轴承和齿轮（若有）提供压力润滑油，起到润滑、冷却和清洁作用。包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、安全阀等。 进出口导叶或阀门： 用于调节风机的流量和压力，适应工况变化。 仪表与控制系统： 监测振动、温度、压力等参数，实现风机的启停、连锁保护和安全运行。

第四章 C130-1.5型号机常见故障分析与修理要点

风机的定期维护和及时修理是保证其长周期稳定运行的关键。

4.1 常见故障现象及原因分析

振动超标：
原因： 转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损、叶片断裂）；对中不良；轴承磨损或损坏；基础松动；喘振（流量过小导致的不稳定工况）；油膜涡动或振荡。 处理： 检查并重新进行转子动平衡；重新校正风机与电机的对中；检查更换轴承；紧固地脚螺栓；调整操作，避免喘振区；检查轴承间隙和润滑油性能。
轴承温度过高：
原因： 润滑油量不足或油质恶化；润滑油冷却效果差；轴承安装不当或间隙不合适；轴承磨损或疲劳；负载过大或对中不良导致附加载荷。 处理： 检查油位、油压，更换润滑油；清洗油冷却器；检查轴承安装情况和间隙；更换轴承；检查负载和对中情况。
风量或压力不足：
原因： 进口过滤器堵塞；密封间隙过大，内泄漏严重；转速未达到额定值；叶轮磨损或腐蚀，效率下降；管网阻力增大或出口阀门开度不足。 处理： 清洗或更换进口过滤器；调整或更换密封件；检查电机和电源；检查叶轮状态，必要时修复或更换；检查管网系统。
异常声响：
原因： 轴承损坏（尖锐、连续的响声）；喘振（低沉的吼叫声）；部件松动或摩擦（撞击声或摩擦声）。 处理： 立即停机检查，根据声音判断故障点，针对性处理。

4.2 关键部件的检修要点

转子检修：
动平衡： 大修或更换叶轮后，必须进行高速动平衡校正，平衡精度等级需达到G2.5或更高。平衡后残余不平衡量需符合标准。 跳动检查： 检查主轴、叶轮、平衡盘等关键部位的径向跳动和端面跳动，确保在允许范围内。 无损检测： 对叶轮、主轴等关键部件进行磁粉或超声波探伤，检查是否存在裂纹等缺陷。
叶轮检修：
清理： 清除叶轮表面的积垢、腐蚀产物。 检查： 检查叶片有无裂纹、磨损、变形，轮盘有无腐蚀减薄。 修复： 对于轻微磨损可进行堆焊修复并打磨光洁；裂纹需按规范补焊；严重损坏需更换。
密封检修：
迷宫密封： 检查密封齿的磨损情况，间隙超过允许值必须更换。安装时确保间隙均匀。 其他密封： 按制造厂要求更换填料或机械密封的磨损件。
轴承检修：
检查： 检查巴氏合金层有无剥落、磨损、裂纹、烧灼痕迹。 间隙调整： 安装时严格按照要求调整径向轴承顶隙和侧隙，以及推力轴承的轴向间隙。
对中校正：
检修后，必须使用百分表或激光对中仪精确校正风机与电机轴的对中度（包括平行偏差和角度偏差），确保达到标准要求（通常要求偏差小于0.05mm）。

4.3 大修后的试车
大修完成后，必须遵循严格的试车程序：

准备工作： 确认所有检修工作完成，工具清点无误，管路连接正确，润滑油位正常。 电机单试： 脱开联轴器，单独点动电机检查旋转方向。 无负荷试车： 连接联轴器，盘车灵活后，启动风机，在无负荷（出口阀全开）状态下运行。监测振动、温度、声音是否正常。 负荷试车： 逐步关小出口阀门，增加负荷至额定工况。密切监测各项参数，稳定运行一段时间，确认无异常。

结论

多级离心鼓风机C130-1.5是一款适用于中等流量、中等压力工况的典型设备。深入理解其基于离心力原理和多级增压的工作机制，是掌握其性能特点的基础。对其性能参数的准确解读，有助于进行正确的选型和应用。熟悉其核心配件的结构与功能，是进行日常维护和计划检修的前提。而对常见故障的准确判断和规范修理，则是保障风机安全、稳定、长周期运行的根本。作为一名风机技术人员，应不断深化理论认识，积累实践经验，才能更好地驾驭和维护这类关键设备，为生产保驾护航。

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