风洞风机D165-1.68基础知识、配件解析与修理技术

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：风洞风机、D165-1.68、风机型号、风机配件、风机修理、轴瓦、转子总成、气封、轴承箱

一、 风洞风机概述及其在工业气体输送中的应用

风洞风机，作为工业流体输送领域的核心设备，其性能的优劣直接关系到整个工艺系统的稳定与效率。风洞风机并非指用于空气动力学试验的“风洞”设施，而是泛指一系列设计精密、结构坚固，能够在特定压力下连续、稳定输送各种工业气体的离心式鼓风机。其名称中的“风洞”二字，形象地描述了气体在风机内部形成的稳定、高压流动通道的特性。

这类风机广泛应用于化工、冶金、环保、电力、建材及气体分离等行业，其输送的介质远不止于空气。根据叶轮级数、结构形式和驱动方式的不同，风洞风机主要分为以下几个系列：

“D”系列多级增速鼓风机：这是最常见的风洞风机类型，通过多级叶轮串联和齿轮增速箱提高转速，从而在单台风机内实现较高的压比。其特点是效率高、流量和压力范围广。 “C”型系列多级离心输送空气风机：通常指采用传统多级离心结构，可能不包含增速箱，依靠电机直联或皮带传动，结构更为坚固耐用，适用于工况相对稳定、对转速变化不敏感的场合。 “AI”型系列单级悬臂输送空气风机：叶轮安装在轴的一端，呈悬臂状。结构紧凑，维护方便，通常用于压力要求不高的场合。 “S”型系列单级增速双支撑输送空气风机：叶轮位于两个支撑轴承之间，结构稳定性好，并通过增速机构提高单级叶轮的输出压力，兼顾了高转速和稳定性。 “AII”型系列单级双支撑离心风洞风机：同样是双支撑结构，但通常为直联式，转速由电机决定，结构简单可靠，适用于中压、大流量的工况。

在介质适应性方面，现代风洞风机展现了卓越的通用性。除了常规的空气，它还能安全、高效地输送多种工业气体，包括但不限于：二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、氧气（O₂）、氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）、氢气（H₂）以及各种无毒性的工业混合气体。这使得风洞风机成为流程工业中不可或缺的“心脏”设备。

二、 风机型号D165-1.68的深度解析

风机型号是风机身份的象征，它浓缩了风机最关键的性能参数。正确解读型号，是选型、应用和维护的基础。参照“D350-1.50”的解释逻辑，我们对“D165-1.68”进行详细说明。

“D165-1.68”型号可以拆解为两部分：“D165”和“-1.68”。

第一部分：“D165”

“D”：此字母代表风机的系列，即“D系列多级增速鼓风机”。这意味着该风机内部装有多个离心式叶轮，并通过一个精密的齿轮增速箱将电机输入的转速提升至更高的工作转速。多级叶轮串联工作，每一级都对气体进行增压，从而在整体上实现较高的出口压力。增速设计则使得风机可以在电机转速相对较低的情况下，获得叶轮所需的高转速，以达到设计的压升和流量。 “165”：这组数字表示该风洞风机在标准进气状态下的额定输送能力，即每分钟输送的空气流量为165立方米。这是一个非常重要的性能指标，它定义了风机的“吞吐量”。用户需要根据自身工艺所需的气体流量来匹配此参数。需要注意的是，当输送的介质不是空气，或者进气温度、压力偏离标准状态时，风机的实际体积流量和质量流量都会发生变化。

第二部分：“-1.68”

这部分定义了风机的核心压力性能。它表示，当该风机的进风口压力为标准大气压（即1个绝对大气压，约0.1兆帕）时，其出风口的压力可以达到1.68个绝对大气压。 这里的压力均为绝对压力。风机所产生的实际压力增值，即“压升”或“压比”，可以通过计算得出。压比等于出口绝对压力除以进口绝对压力，即1.68除以1，等于1.68。而风机实际克服管网阻力的能力—表压（或称静压），则为出口绝对压力减去进口绝对压力，即1.68 - 1 = 0.68个大气压（约68千帕）。 这个参数直接关系到风机能否将气体成功输送到目标位置，并克服沿途所有的管道、阀门、设备等带来的阻力。

综合理解D165-1.68：这是一台多级增速离心鼓风机，在标准大气压下吸入空气，能够以每分钟165立方米的流量进行输送，并将气体压力提升至进口压力的1.68倍，提供约0.68个大气压的表压。其性能介于如D350-1.50等更大流量的风机和更小型号之间，适用于中等流量、中高压力需求的工艺环节。

三、 风洞风机核心配件解析

风洞风机的高效、稳定运行，依赖于其内部一系列精密配件的协同工作。以下对关键配件进行详细解析。

1. 风机转子总成
转子总成是风机的“心脏”，是直接将机械能转化为气体压力能和动能的核心部件。它并非一个单一的零件，而是一个高速旋转的精密组件，主要包括：

主轴：通常由高强度合金钢锻造而成，经过精密加工和热处理，具有极高的强度、刚性和疲劳韧性，以承受巨大的离心力、扭矩和可能的临界转速挑战。 叶轮：多个叶轮按一定间距压装或热装在主轴上。每个叶轮都由轮盘、盖板和一系列后弯或前倾的叶片组成，材料多为高强度铝合金或不锈钢。叶轮的型线、加工精度和动平衡等级直接决定了风机的效率、噪音和稳定性。气体在叶轮通道中受离心力作用获得速度和压力。 平衡盘/鼓：在多级风机中，由于各级叶轮进出口压力不同，会产生一个指向进气侧的轴向推力。平衡盘通过其两侧不同的压力作用，产生一个反向的推力，用以抵消大部分轴向力，保护推力轴承。 联轴器：用于连接风机主轴和齿轮箱（或电机）的输出轴，传递扭矩。通常采用高精度的膜片式或齿式联轴器，它们能补偿少量的轴向、径向和角向偏差，并吸收振动。

转子总成在装配完成后，必须进行高精度的动平衡校正，确保其质量分布均匀，将残余不平衡量控制在极低的范围内，这是保证风机平稳运行、避免剧烈振动的先决条件。

2. 轴承与轴瓦系统
轴承是风机的“关节”，支撑转子并确定其旋转精度。在大型风洞风机中，特别是D系列，多采用滑动轴承，即轴瓦。

轴瓦结构：通常为剖分式，由上下两半组成，内壁浇铸有一层耐磨减摩的巴氏合金（白合金）。瓦背上设有进油孔、油槽和测温孔。 润滑原理：高压润滑油从进油孔注入，在轴颈与轴瓦之间形成一层稳定的油膜。这层油膜将旋转的轴颈“托起”，实现液体摩擦，摩擦系数极小，并能吸收振动能量，具有良好的阻尼作用。 径向轴承与推力轴承：径向轴承（轴瓦）承受转子的重力及其旋转产生的径向力。推力轴承则专门用于承受剩余的轴向推力，它由多个推力瓦块组成，同样依靠油膜工作。 轴承箱：这是容纳和固定轴承的壳体结构。它不仅要保证轴承的精确对中，还集成了复杂的润滑油路。轴承箱的设计要求有足够的刚性和散热能力，内部油路必须畅通，确保润滑油能均匀、充分地供应到每一个摩擦副。轴承箱上通常安装有温度传感器，实时监测轴承工作温度，这是判断轴承运行状态的重要依据。

3. 气封装置
气封，或称密封，是防止气体在风机内部泄漏的关键部件，主要存在于两个部位：

级间密封与端密封：在相邻两级叶轮之间，以及转轴伸出机壳的两端，都必须设置气封。最常用的是迷宫密封。它由一系列连续的、具有尖锐齿边的金属环（固定在静止部件上）和与之配合的光轴或套筒（在旋转部件上）组成。气体通过狭窄、曲折的缝隙时，产生节流效应，压力和流速逐级下降，从而极大地减少了泄漏量。迷宫密封是非接触式密封，可靠性高，寿命长。 轴端密封：对于输送特殊、昂贵或危险气体（如氢气、氧气）的风机，可能需要更高级的密封形式，如干气密封、碳环密封等，以实现近乎零泄漏。

4. 齿轮增速箱（针对D系列）
这是D系列风机实现高转速的核心。它通常采用单级或多级平行轴齿轮结构。小齿轮（主动轮）由电机驱动，大齿轮（从动轮）带动风机主轴。齿轮采用高强度合金钢，齿面经过渗碳、淬火和磨齿工艺，达到极高的精度和硬度，以确保传动平稳、噪音低、效率高。齿轮箱有自己的强制润滑系统，与主机的润滑系统可能独立也可能集成。

四、 风洞风机的修理与维护技术解析

风洞风机的修理是一项技术性极强的工作，必须遵循严谨的流程和规范。

（一） 常见故障分析

振动超标：这是最常见的故障。原因可能包括：转子动平衡失效（结垢、部件松动、叶轮损伤）、轴承磨损或巴氏合金脱落、对中不良、基础松动、进入喘振区运行等。 轴承温度过高：润滑油油质不佳（粘度、清洁度）、油路堵塞、供油不足、轴承间隙不当、负载过大、冷却系统故障等。 性能下降（压力/流量不足）：密封间隙磨损过大导致内泄漏严重、进口过滤器堵塞、叶轮腐蚀或磨损、转速下降、管路泄漏等。 异响：轴承损坏、齿轮点蚀或断齿、转子与静止件摩擦（扫膛）、喘振等。

（二） 核心部件修理工艺
1. 转子总成的修理与动平衡

拆卸与清洗：将转子总成从机壳中小心吊出，使用专用工具拆卸。用清洗剂彻底清除油污和结垢，便于检查。 检查：对主轴进行磁粉探伤或超声波探伤，检查有无裂纹。检查叶轮的叶片、轮盘有无裂纹、磨损、腐蚀。测量各级叶轮的跳动量。 修理：对于轻微的磨损或腐蚀，可进行焊补后机加工修复。若叶轮损伤严重，必须更换。主轴轴颈若磨损，可采用镀铬、热喷涂等工艺修复尺寸，并重新精磨。 动平衡校正：这是修理过程中的关键环节。修复后的转子必须在高精度动平衡机上进行校正。首先进行低速动平衡，在两个校正面上通过去重或加重的方法，将不平衡量降至标准范围内。对于高速风机，还需进行高速动平衡，以校正转子在高速下因弹性变形产生的不平衡。平衡精度等级需严格按照风机的工作转速和标准要求执行。

2. 轴瓦的刮研与更换

检查：检查巴氏合金层有无裂纹、剥落、磨损和烧灼现象。用压铅法或塞尺测量轴承间隙，用水平仪检查瓦背接触情况。 刮研：对于需要修复或新更换的轴瓦，需要进行手工刮研。在主轴颈上涂上红丹油，将轴瓦与之对研，然后取下，用刮刀刮削凸出的、沾有红丹的点。反复进行，直到接触点均匀分布在轴瓦中心线下半部60°-90°范围内，且每平方英寸的接触点数达到标准要求。刮研的目的是为了形成良好的油膜，保证润滑和散热。 间隙调整：径向轴承的顶隙和侧隙必须严格按照制造厂的技术要求进行调整，通常通过调整上下瓦之间的垫片厚度来实现。

3. 气封的检查与更换

检查所有迷宫密封齿的磨损情况。磨损会导致密封间隙增大，降低风机效率。 密封间隙的测量是关键。将转子置于特定位置（通常是工作位置），用塞尺测量密封齿与轴（或套筒）之间的径向间隙。若间隙超过允许最大值，必须更换密封件。 安装新密封时，要确保其与轴的对中，且各部位的间隙均匀，防止运行时发生摩擦。

4. 齿轮箱的检修

检查齿轮的啮合情况，齿面有无点蚀、剥落、胶合和断齿。 测量齿轮副的侧隙和齿顶隙。 检查齿轮轴的直线度和轴承位尺寸。 任何齿轮的严重损伤通常都意味着需要更换整个齿轮副，并进行跑合。

（三） 装配与调试
所有部件修理检验合格后，进入总装阶段。装配必须遵循从内到外、对中精确的原则。

对中：电机、齿轮箱、风机主机之间的对中是重中之重。必须使用激光对中仪等精密工具，确保各轴线在同一直线上，将径向和轴向偏差控制在微米级别。不良的对中是振动和早期损坏的主要原因。 油路冲洗：组装完成后，在开机前，必须对润滑油系统进行彻底的循环冲洗，直到油品清洁度达到标准（如NAS等级）。 试运行：修理后的风机必须进行分级试运行。先点动，确认无摩擦声；再低速运行，检查轴承温升、振动；最后逐步加载至额定工况，进行性能测试和状态监测，确保所有参数正常。

五、 总结

风洞风机，特别是如D165-1.68这样的多级增速鼓风机，是流程工业中的高精尖设备。深入理解其型号含义，掌握其核心配件如转子总成、轴瓦、气封、轴承箱的结构与功能，是进行科学维护和精准修理的理论基础。当风机出现故障时，一套系统化、规范化的诊断、拆卸、修理、装配和调试流程，是恢复其性能、保障生产安全、延长设备寿命的根本保证。作为技术人员，我们应不断深化对设备原理的理解，提升实践操作技能，才能让这些工业的“心脏”持续、有力、稳定地跳动。

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