多级离心鼓风机 D880-1.357 风机性能、配件与修理解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机，D880-1.357，性能参数，风机配件，风机维修，叶轮，平衡，间隙调整

摘要

本文旨在系统阐述离心风机，特别是多级离心鼓风机的基础知识，并以D880-1.357型号机为具体案例，深入解析其性能特点、关键配件构成以及核心维修保养要点。文章将结合给定的运行参数，从理论基础到工程实践，为风机技术从业人员提供一份实用的参考指南。

第一章：离心风机基础概述

离心风机是一种依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的流体机械。其工作原理基于牛顿第二定律和欧拉方程。当电机驱动风机主轴上的叶轮高速旋转时，叶轮叶片间的气体在离心力的作用下被甩向叶轮外缘，流经蜗壳形机壳时，气体的部分动能转化为静压能，随后从机壳出口排出。与此同时，叶轮中心部位形成低压区，外界气体在大气压作用下被连续吸入，从而形成连续的气体输送。

离心风机的主要性能参数包括：

流量（Q）： 单位时间内通过风机的气体体积，单位为立方米每分钟（m³/min）或立方米每小时（m³/h）。本例中D880-1.357的进风口流量为880 m³/min。 压力： 分为全压、静压和动压。风机全压是指风机出口截面与进口截面的总压之差。工程中常用“升压”来表征风机克服系统阻力的能力，即出口静压与进口静压之差。本例中出风口升压为3570毫米水柱（mmH₂O）。进口压力0.976公斤力每平方厘米（Kgf/cm²）是介质的绝对压力，是计算介质密度的重要参数。 功率： 分为轴功率和有效功率。轴功率（P_sh）是指风机主轴从原动机（如电机）获得的功率，本例中为720千瓦（KW）。有效功率（P_e）是指单位时间内气体从风机中获得的总能量。风机效率（η）是有效功率与轴功率的比值，是衡量风机能量转换效率的关键指标，其计算公式为：风机效率等于（流量乘以全压）除以（常数乘以轴功率）。 转速（n）： 风机叶轮每分钟的旋转次数，单位为转每分钟（r/min）。本例中为4633 r/min，属于高速风机范畴。 介质密度（ρ）： 输送气体的质量与体积之比，单位为千克每立方米（kg/m³）。密度对风机的压力、功率有直接影响。风机的压力与密度成正比，轴功率也与密度成正比。本例中进风口介质密度为0.4059 kg/m³，显著低于标准空气密度（1.2 kg/m³），这是在特定温度（22℃）和压力（0.976 Kgf/cm²，约合95.7 kPa）下混合介质的特性。

根据压力和结构形式的不同，离心风机可分为多个系列，如文中提到的：

“C”型系列多级风机：通常指由多个单级叶轮串联构成，气体逐级增压，适用于中高压场合。 “D”型系列高速高压风机：一般为单级或多级，采用高转速设计以获得更高的压头。 “AI”型系列单级悬臂风机：叶轮悬臂安装在主轴一端，结构紧凑。 “S”型系列单级高速双支撑风机：叶轮置于两个轴承之间，适用于高转速、高负荷工况，稳定性好。 “AII”型系列单级双支撑风机：类似S型，但具体结构可能有所不同。 “G”是通风机系列：常用于一般通风换气，压力较低。 “Y”是引风机系列：常用于锅炉等设备引风，耐高温性能要求高。

型号D880-1.357中的“D”表明它属于高速高压系列，“880”很可能代表额定流量（880 m³/min），“1.357”可能指代设计序号或特定压力参数（此处升压3570mmH₂O，约合35 kPa）。

第二章：D880-1.357型多级离心鼓风机性能深度解析

D880-1.357是一款典型的多级离心鼓风机，其高性能参数决定了其应用于对气体输送有较高压力和流量要求的工业流程中，如高炉鼓风、化工流程、污水处理曝气等。

性能参数解读：
流量与介质特性： 880 m³/min的流量属于大流量范畴。输送介质为“混合”气体，且密度仅为0.4059 kg/m³，这表明介质可能是高温烟气、特定工艺气体或低压环境下的空气。密度远低于空气意味着在相同体积流量下，质量流量较小，但要达到所需的压力，风机需要特殊设计。 压力能力： 进口压力0.976 Kgf/cm²（绝对压力约95.7 kPa），出口升压3570 mmH₂O（约35 kPa），因此出口绝对压力约为95.7 + 35 = 130.7 kPa。这表明风机是在接近常压（略低于标准大气压）的入口条件下，将气体压缩到约1.3个大气压（绝对）。3570 mmH₂O的升压体现了其高压输出能力。 功率与效率： 轴功率为720 KW，配套电机功率为800 KW（2极电机，同步转速约3000 r/min，风机转速4633 r/min说明采用了齿轮增速箱）。电机功率留有适当余量，是考虑到传动损失、可能的工况波动以及安全系数。根据性能参数可以估算其有效功率，进而评估效率水平，高效的风机设计能显著降低运行能耗。 转速与设计： 4633 r/min的高转速是实现高压力和小型化设计的关键。高转速对转子的动平衡精度、轴承性能、齿轮传动（如果存在）以及临界转速的计算都提出了极高要求。
性能曲线与工况点：
每台风机都有其独特的性能曲线，包括流量-压力曲线、流量-功率曲线和流量-效率曲线。D880-1.357的设计工况点（流量880 m³/min，升压3570 mmH₂O）应位于其高效区内。在实际运行中，风机的工作点是由风机性能曲线和管网阻力特性曲线的交点决定的。若管网阻力变化，工作点会沿着性能曲线移动。保持风机在高效区运行，对于节能和稳定至关重要。 密度换算的重要性：
由于风机样本性能通常基于标准空气密度（1.2 kg/m³）给出，在实际应用密度（0.4059 kg/m³）下，风机的实际压力和生产所需功率会按密度比例下降。在选择和评估风机时，必须进行密度换算。例如，若需在密度0.4059 kg/m³下达到3570 mmH₂O的升压，折算到标准密度下，风机需要具备更高的压头能力。

第三章：D880-1.357型多级离心鼓风机关键配件解析

多级离心鼓风机的可靠运行依赖于各个精密配件的协同工作。以下是D880-1.357型号机的核心配件解析：

转子组件： 这是风机的核心运动部件。
叶轮： 多级风机通常有多个叶轮串联在同一主轴上。每个叶轮都是闭式或半开式结构，由轮盘、盖板和叶片焊接或铆接而成，材料需具有高强度、耐腐蚀和抗疲劳特性（如高强度合金钢）。叶轮的气动设计（叶片型线、进口角、出口角等）直接决定风机的性能和效率。D880-1.357的叶轮必须经过精密的动平衡校正，以消除在4633 r/min高转速下产生的巨大离心力引起的振动。 主轴： 承载所有叶轮并传递扭矩。要求有极高的强度、刚度和耐磨性。通常由优质合金钢锻造而成，经过调质处理以保证其综合机械性能。 平衡盘/鼓： 在多级风机中，由于各级叶轮两侧压力不同，会产生巨大的轴向推力。平衡盘（或平衡鼓）通过产生反向推力来平衡大部分轴向力，保护推力轴承。其间隙控制至关重要。
静止部件：
机壳（气缸）： 容纳转子和引导气流。通常为铸铁或铸钢件，设计成水平剖分或垂直剖分式，便于安装和维修。内部流道需光滑以减少阻力。对于多级风机，机壳内设有隔板将各级分开。 隔板与导叶： 隔板将机壳内部分隔成多个级间空间。其上固定有导叶（静止叶片），作用是将上一级叶轮出口气体的动能部分转化为静压能，并以最佳角度引导气体进入下一级叶轮进口。导叶的形状和安装角度对级间效率和整机性能有显著影响。 密封装置： 用于减少气体在轴端（***轴封***）和级间（级间密封）的泄漏。常见形式有迷宫密封、碳环密封或机械密封。迷宫密封依靠多次节流膨胀效应来密封，其密封齿与轴之间的间隙是关键装配参数。D880-1.357由于转速高、压差大，对密封性能要求严格。 轴承箱与轴承： 支撑转子并保证其平稳旋转。通常采用滑动轴承（径向轴承）和推力轴承的组合。滑动轴承依靠油膜润滑，能承受高转速和重载荷。润滑油系统（包括油箱、油泵、冷却器、过滤器等）是轴承正常工作的保障。高转速对轴承的精度、油膜稳定性要求极高。
辅助系统：
润滑系统： 为轴承和齿轮（如有）提供清洁、足量、冷却的润滑油。 冷却系统： 可能包括油冷却器和气体冷却器（级间冷却或出口冷却），用于控制油温和气体温度，保证风机效率和部件寿命。 监测仪表： 包括振动传感器、温度传感器（轴承温度、油温）、压力表等，用于实时监控风机运行状态。

第四章：D880-1.357型多级离心鼓风机修理解析

对D880-1.357这类高速高压风机进行修理是一项技术性极强的工作，必须遵循严谨的规程。

常见故障现象与原因分析：
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（叶轮腐蚀、磨损、结垢或部件松动）、轴承磨损、对中不良（风机与电机）、基础松动、转子弯曲、临界转速接近工作转速、喘振（流量过小导致的不稳定工况）等。 轴承温度过高： 原因可能是润滑油品质不佳（污染、乳化、粘度不对）、油量不足、冷却不良、轴承安装不当（间隙过小或过大）、轴承本身缺陷、负载过大等。 性能下降（压力或流量不足）： 可能由于密封间隙磨损过大导致内泄漏增加、叶轮磨损或腐蚀导致气动性能下降、进口过滤器堵塞、转速下降、介质密度变化或管网阻力增加等。 异常噪音： 可能源于轴承损坏、转子与静止件摩擦（扫膛）、齿轮啮合不良（增速箱）、喘振或旋转失速。
核心修理流程与技术要求：
解体前准备： 切断电源，隔离介质和润滑油路。详细记录各部件的原始装配位置和间隙数据。使用专用工具进行拆卸。 转子检修：
清理与检查： 彻底清洗叶轮、主轴等部件，进行宏观和无损探伤（如磁粉、超声波）检查，查找裂纹、磨损、腐蚀等缺陷。 动平衡校正： 这是修理中最关键的环节之一。转子必须在校正机上进行高速动平衡，平衡精度等级要求很高（例如达到G2.5或更高）。平衡校正通常采用去重（钻孔）或加重（加平衡块）的方法，直至残余不平衡量达到标准要求。对于多级转子，有时需进行逐级平衡和整体平衡。
叶轮修理/更换： 对于轻微磨损可进行堆焊修复并重新加工型线，但需注意焊接变形和应力。严重损坏或气动性能严重下降的叶轮应予更换。新叶轮必须经过严格的尺寸检查和无损探伤。 密封间隙调整： 测量并记录迷宫密封等各部密封的间隙。根据制造厂标准或维修经验，对磨损超差的密封件进行更换，并精确调整间隙至设计范围。间隙过大会导致泄漏增加，效率下降；间隙过小易引发摩擦。 轴承更换与安装： 更换所有旧轴承。安装新轴承时，必须保证清洁，采用合适的方法（热装或液压）确保到位，并精确测量和调整径向轴承间隙和推力轴承间隙。 对中复查： 修理完成后，重新精确找正风机转子与电机（或齿轮箱）转子的中心线。对中不良是振动和轴承损坏的主要原因之一。通常使用百分表或激光对中仪进行精确测量和调整。 组装与试车： 按相反顺序仔细组装各部件，确保所有紧固件力矩达标。组装完成后，先进行盘车确认无卡涩。然后进行试车：先启动润滑油系统，确认油压、油温正常；然后点动检查转向；无问题后正式启动，进行空载和逐步加载运行，密切监控振动、温度、噪声等参数，直至达到额定工况并稳定运行。
预防性维护与状态监测：
为避免突发性故障，应建立完善的预防性维护制度：
定期检查： 定期检查润滑油质，更换滤芯，检查基础螺栓紧固情况。 状态监测： 利用在线振动监测系统、温度监测系统等，实时跟踪风机运行状态，进行趋势分析，早期发现潜在故障，实现预测性维修。 定期大修： 根据运行小时数或状态监测结果，计划性安排停机大修，全面检查、修复或更换易损件，防患于未然。

结论

D880-1.357型多级离心鼓风机是一款设计先进、性能参数高的大型工业装备。深入理解其工作原理、性能特点、关键配件结构和维修技术要求，对于保障其安全、稳定、高效运行至关重要。作为风机技术人员，应掌握从基础理论到实践维修的全套知识技能，注重日常维护和状态监测，严格执行维修规程，特别是转子动平衡、密封间隙调整和对中等关键环节，才能最大限度地发挥设备效能，延长其使用寿命，为生产保驾护航。

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