多级离心鼓风机 D750-1.35 技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机，D750-1.35，风机性能，风机配件，风机修理，轴功率，升压

引言

在工业流体输送与处理领域，离心风机扮演着至关重要的角色。其中，多级离心鼓风机凭借其能够产生较高压升的特点，广泛应用于污水处理、矿山通风、冶金化工、电力脱硫等诸多需要中高压气源的工况。作为一名风机技术从业者，深入理解特定型号风机的性能、结构及维护要点，是确保设备安全、稳定、高效运行的基础。本文将以D750-1.35型多级离心鼓风机为核心，系统阐述其基础知识、性能参数、核心配件构成以及常见故障分析与修理方法，旨在为同行提供一份实用的技术参考。

第一章 离心风机基础与D系列风机概述

第一节 离心风机工作原理简述

离心风机的工作原理基于动能转换为势能。当风机叶轮被电机驱动高速旋转时，叶片间的气体在离心力的作用下，从叶轮中心被甩向边缘，流速迅速增加，动能增大。高速气体离开叶轮后进入截面逐渐扩大的蜗壳或导叶流道，在此过程中，气体流速降低，部分动能转化为压力能（即静压），从而使气体以高于进口的压力排出。

对于单级风机，气体只经过一次叶轮的做功，压升有限。而多级离心鼓风机，如本文所述的D750-1.35，则将多个单级叶轮串联在同一根主轴上，气体依次通过每一级叶轮和导叶，每经过一级，压力就得到一次提升，从而实现在较高转速下获得远高于单级风机的出口压力。其总压升近似等于各级压升之和（需考虑级间损失）。

第二节 “D”型系列高速高压风机特点

根据提供的系列分类信息，“D”型系列代表高速高压多级离心鼓风机。这类风机通常具有以下显著特征：

高转速：通常采用高转速设计（如D750-1.35的转速达5803转每分钟），这是实现高压缩比的关键。高转速要求转子具有极高的动平衡精度和轴承系统具有优异的稳定性。 多级结构：通过多个叶轮串联，逐级增压，以满足高出口压力的需求。D750-1.35的名称中，“D”即系列代号，“750”很可能指额定进口体积流量为750立方米每分钟，“1.35”可能表示特定设计参数或系列序号，通常与压比或结构版本相关。 紧凑设计：相比达到同等压力的单级低速大型风机，多级风机结构更为紧凑，占地面积小。 高效区相对较窄：由于设计针对特定高压工况，其高效运行区间可能不如单级风机宽广，对工况变化的适应性需要仔细评估。 冷却要求高：气体在压缩过程中会产生热量，多级风机通常设有级间冷却器（中间冷却器）和末级冷却器，以降低气体温度，提高效率，防止设备过热。

第二章 D750-1.35风机性能参数解析

本节将结合提供的具体参数，对D750-1.35风机的性能进行深入说明。

第一节 基本运行参数

输送介质：混合气体。这意味着介质成分可能不是纯净空气，可能含有水蒸气、工艺气体或其他微量成分。介质特性对风机的选材、密封和性能计算均有影响。 进风口流量：750 m³/min。这是风机在进口状态下的体积流量，是风机选型的核心参数之一。它决定了风机的通流能力。 进风口压力：0.02 Kgf/cm²（表压）。注意单位，1 Kgf/cm² 约等于 98.0665 kPa，约等于 10米水柱（mH₂O）。因此，进口压力约为 0.02 * 98.0665 ≈ 1.96 kPa（表压），或约0.2米水柱。这是一个微正压的进口条件。 进风口温度：35℃。进口温度影响介质密度，是计算质量流量和实际功耗的重要参数。 进风口介质密度：0.45 kg/m³。这是一个非常关键的参数。标准空气密度约为1.2 kg/m³。此处的介质密度仅为0.45 kg/m³，显著低于空气，原因可能是介质为高温混合气体或含有轻质气体成分。密度降低会直接影响风机的压升能力和功率消耗。

第二节 关键性能参数计算与分析

出风口升压：3500 mmH₂O。这是风机需要产生的总压升，即出口压力与进口压力之差。3500 mmH₂O 即 3.5米水柱，换算成国际单位制约为 34.3 kPa。这是衡量风机做功能力的主要指标。
全压计算：风机的全压（Total Pressure）包括静压和动压。对于鼓风机，通常更关注静压（Static Pressure）。出风口升压3500mmH₂O通常指的是静压升。考虑到进口已有微小正压（约200mmH₂O），风机实际需要克服的静压升约为 3500 - 20 = 3480 mmH₂O（计算时需统一单位，此处为近似）。风机产生的全压应大于此静压升，因为一部分压力需要用于提供出口气体的动压。
轴功率：568 kW。这是风机轴从电机接收的实际功率，用于驱动叶轮对气体做功。它不包括电机本身的损耗、传动损耗（如果是皮带传动）以及轴承、密封等机械损耗（这些已包含在风机机械效率内）。
功率影响因素：轴功率与流量、总压升成正比，与风机效率成反比。其理论关系可由中文描述公式表示：轴功率 正比于 （流量 乘以 全压） 除以 风机全压效率。 与本机参数验证：使用近似公式：轴功率 (kW) ≈ [流量 (m³/s) × 全压 (Pa)] / (1000 × 风机效率)。将流量750 m³/min 换算为 12.5 m³/s，全压按35000 Pa（3500mmH₂O对应）估算。则理论功率需求约为 12.5 × 35000 / 1000 = 437.5 kW，再除以一个估计的效率（例如0.75~0.85），得到功率范围约515~583 kW。给定的轴功率568 kW落在此范围内，参数匹配合理。介质密度低（0.45 kg/m³）意味着质量流量小，但为了达到相同的压力升（压升与密度无关，对于离心式机械，在转速不变时，压头-流量曲线基本不变，但功率与介质密度成正比），所需的功率会相应降低。若介质为标准空气（密度1.2 kg/m³），在相同体积流量和压升下，轴功率会大得多（约568 * (1.2/0.45) ≈ 1515 kW）。因此，配套电机功率的选择必须基于实际介质密度。
转速：5803 r/min。这是风机的额定工作转速。高转速是实现高压头的必要条件（离心力与转速的平方成正比）。该转速要求转子系统（主轴、叶轮、平衡盘等）必须经过精密的动平衡校正，且轴承和润滑系统必须能满足高速运行的要求。 配套电机及功率：2极630KW电机。2极电机同步转速为3000 r/min，风机工作转速5803 r/min，说明风机与电机之间必然存在增速齿轮箱（如平行齿轮箱），将电机转速提升至风机所需转速。电机功率630KW大于风机轴功率568KW，这提供了必要的功率裕量，以应对可能的工况波动、启动电流以及确保电机不在满负荷下长期运行，提高可靠性。

第三章 风机主要配件解析

D750-1.35作为多级高速高压鼓风机，其结构复杂，主要配件包括：

转子组件：风机的核心运动部件。
主轴：采用高强度合金钢制成，保证在高转速下的强度和刚度。表面经过精加工，用于安装叶轮、平衡盘等。 叶轮：通常采用后向或径向叶片设计，以保证高压头和高效率。材料根据介质特性选择，可能为碳钢、不锈钢或更高级的合金。每个叶轮都经过严格的动平衡校验。 平衡盘/鼓：用于平衡转子工作时产生的巨大轴向推力，是保证风机稳定运行的关键部件。 联轴器：连接风机主轴与齿轮箱输出轴，传递扭矩。通常采用高精度的膜片式或齿式联轴器，能补偿少量对中误差。
定子组件：风机的主体固定结构。
机壳：通常为水平剖分或垂直剖分式，由铸铁或铸钢制成，承受内部压力。各级蜗壳或导叶流道集成在内。 导叶/扩压器：位于每级叶轮之后，将气体的动能有效地转化为静压能。其设计对风机效率有重要影响。 进气室与排气室：引导气体平稳进入第一级和从末级排出。
轴承系统：
径向轴承：支撑转子重量，保持径向定位。高速风机普遍采用滑动轴承（如椭圆瓦轴承、可倾瓦轴承），因其具有良好的阻尼特性和高速稳定性。 推力轴承：承受转子剩余的轴向推力，确保转子轴向定位。通常采用金斯伯雷或米切尔式可倾瓦块推力轴承。
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，防止气体在级间大量泄漏。 轴端密封：防止气体向外泄漏或空气向内吸入。根据介质和压力，可能采用迷宫密封、碳环密封、机械密封或干气密封。
润滑系统：独立的强制润滑系统，包括主辅油泵、油箱、冷却器、过滤器等，为轴承和齿轮箱提供稳定、洁净、足量的润滑油。 冷却系统：包括级间冷却器和后冷却器，用于降低压缩后气体的温度，减少功率消耗，保护下游设备。 监测与控制系统：包括振动、温度（轴承、润滑油）、压力等传感器，以及防喘振控制系统，确保风机安全运行。

第四章 风机常见故障与修理解析

对D750-1.35这类高速设备的修理，必须由专业人员在充分理解原理和结构后进行。

第一节 常见故障现象与原因分析

振动超标：
原因：转子动平衡失效（叶轮磨损、结垢、部件松动）；对中不良；轴承磨损或损坏；基础松动；喘振；油膜涡动或振荡。 处理：停机检查对中；检查轴承间隙；清理叶轮或重新进行动平衡校验；检查地基螺栓；调整运行点远离喘振区。
轴承温度高：
原因：润滑油量不足或油质恶化；润滑油温度高（冷却器故障）；轴承间隙不当；轴承损坏；负载过大。 处理：检查油压、油位、油质；清洗油冷却器；检查轴承磨损情况；核实运行参数是否超标。
性能下降（流量或压力不足）：
原因：转速降低（如皮带打滑）；进口过滤器堵塞；密封间隙过大导致内泄漏增加；叶轮磨损严重；介质密度或温度变化。 处理：检查电机和传动系统；清洗过滤器；测量并调整密封间隙；检查叶轮状态；核实介质参数。
异常噪音：
原因：轴承损坏；齿轮箱故障（点蚀、断齿）；喘振；部件摩擦（如叶轮与机壳）。 处理：立即停机检查，确定声源，针对性维修。

第二节 关键修理工艺与注意事项

转子动平衡：这是高速风机修理的核心。修理后的转子必须进行高精度动平衡。平衡精度等级通常要求达到G2.5或更高。平衡操作应在动平衡机上进行，遵循“两步法”或“三点法”等标准程序，确保在高速运转下振动值在允许范围内。 对中校正：风机、齿轮箱、电机之间的对中至关重要。应使用激光对中仪等精密工具进行冷态和热态（考虑热膨胀）对中校正，确保平行偏差和角度偏差在制造商允许范围内。 轴承与密封更换：
轴承：更换滑动轴承时，需精确测量轴承间隙（顶隙、侧隙）、瓦块接触面积。安装时保证清洁，油路畅通。 密封：更换迷宫密封时，需严格控制密封齿与轴之间的径向间隙，间隙过大会导致泄漏增加，过小可能引起摩擦。安装碳环密封或机械密封需严格按说明书要求。
叶轮检修：检查叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀。轻微磨损可进行堆焊修复，但需控制焊接变形，并重新进行动平衡和可能的热处理。严重损坏需更换新叶轮。 试车与调试：修理完成后，必须进行分步试车：先进行润滑油循环，然后点动检查转向，无问题后空载运行，监测振动、温度等参数正常后，再逐步加载至额定工况。整个过程需严密监控，并做好防喘振保护。

结论

D750-1.35多级离心鼓风机是一款典型的高速高压设备，其性能参数如750m³/min的流量、3500mmH₂O的升压、568kW的轴功率以及5803r/min的高转速，决定了其在设计、制造、安装和维护方面均有极高要求。深入理解其工作原理、性能特点、配件功能以及故障修理要点，对于保障该类风机的长期稳定运行、发挥最佳效能、延长使用寿命具有重要意义。作为技术人员，应始终坚持严谨的态度，遵循规范进行操作与维护，确保设备安全，为生产保驾护航。

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