多级离心鼓风机 C250-1.35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，C250-1.35，风机性能，风机配件，风机修理，离心风机基础

引言

离心风机作为工业领域不可或缺的流体输送设备，其设计与应用涵盖了从通风换气到高压输送的广泛场景。在众多类型的离心风机中，多级离心鼓风机凭借其能够产生较高压升的特点，在污水处理、矿山通风、物料输送、电力脱硫等需要中高压风的工艺中扮演着核心角色。本文旨在系统阐述离心风机的基础知识，并重点以C250-1.35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，为风机技术从业者提供一份兼具理论性与实践性的参考。

第一章 离心风机基础概述

离心风机的工作原理基于牛顿第二定律及叶轮机械的欧拉方程。其核心过程是：当原动机（通常是电动机）通过轴带动叶轮高速旋转时，叶轮叶片间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，气体的流速显著增加，同时部分动能转化为压力能。随后，高速气流进入截面积逐渐扩大的蜗壳或导叶装置，流速降低，动能进一步转化为静压能，最终以较高的压力从风机出口排出。与此同时，叶轮中心区域因气体被甩出而形成低压区，外部气体在大气压作用下被持续吸入，从而形成连续的气体流动。

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，常用单位为立方米每分钟（m³/min）或立方米每小时（m³/h）。它反映了风机的输送能力。 压力：分为静压、动压和全压。
静压（Ps）：气体在平行于风道壁流动时作用于管壁的垂直压力，是克服管道阻力的有效压力。 动压（Pv）：气体因流动速度而具有的压力，计算公式为 动压等于二分之一乘以气体密度乘以气流速度的平方。 全压（Pt）：静压与动压之和，是风机赋予气体的总能量增量。
轴功率（Psh）：原动机传递给风机轴的实际功率，单位为千瓦（KW）。 效率（η）：风机的气动效率，反映了风机将轴功率转化为气体压力能的有效程度。计算公式为 效率等于有效功率除以轴功率再乘以百分之百，其中有效功率等于全压乘以流量。 转速（n）：风机叶轮每分钟的旋转圈数，单位为转每分钟（r/min）。风机的性能参数（流量、压力、功率）与转速之间存在特定的比例关系（即相似定律）。

根据结构和压力范围，离心风机可分为多种系列，例如文中提及的“C”型多级离心鼓风机、“D”型高速高压风机、“AI”型单级悬臂风机、“S”型单级高速双支撑风机、“AII”型单级双支撑风机，以及“G”通风机系列和“Y”引风机系列等。其中，多级离心风机通过将多个单级叶轮串联在同一主轴上的方式，使气体依次通过每一级叶轮和导叶，实现压力的逐级升高，从而能够满足单级风机无法达到的高压需求。

第二章 C250-1.35型多级离心鼓风机性能深度解析

C250-1.35是多级离心鼓风机“C”系列中的一个典型型号。下面结合给定的参数对其进行详细说明。

型号释义：通常，“C”代表多级离心鼓风机系列，“250”很可能表示额定进口流量为250 m³/min，“1.35”可能代表出口绝对压力为1.35 kgf/cm²（或约1.324 bar）或与设计点相关的其他特性代码。结合给定参数，我们可以进行更精确的性能分析。

给定运行工况点参数分析：

输送介质：空气。这是最常见的设计介质，其物性参数相对稳定。 进口流量：250 m³/min。这是风机在设计进口状态下的体积流量，是风机选型的关键指标。 进口压力：1 kgf/cm²（绝对压力）。约等于98.0665 kPa（绝压），接近标准大气压，表明风机是从常压环境吸气。 进口温度：20℃。标准工况温度，用于确定介质密度。 进口介质密度：1.2 kg/m³。此数值是基于进口压力1 kgf/cm²（绝压）和温度20℃的理想空气密度计算值，是性能计算的基础。 出口升压：3500 mmH₂O。这是指风机出口相对于进口的静压增量，即风机的静压。3500 mmH₂O 约等于 34.3 kPa。因此，风机出口绝对压力约为 98.0665 kPa + 34.3 kPa = 132.37 kPa（绝压），换算成工程单位约为 1.35 kgf/cm²（绝压），这与型号中的“1.35”相吻合。 轴功率：188.5 KW。指在此工况下，风机轴从电机接收的实际功率。 转速：2960 r/min。这是典型的二极电机的同步转速，表明风机很可能通过联轴器与电机直联。 配套电机：JK-2-220KW。JK系列电机通常为高速高压三相异步电动机，功率220KW，留有（220 - 188.5）/ 220 ≈ 14.3% 的功率余量，这是必要的安全裕度，用于应对可能的工况波动和启动电流。

性能计算与评估：

有效功率（Pe）计算：
有效功率是指风机实际传递给气体的功率。由于给出了出口升压（静压），且风机主要用于克服系统阻力（静压为主），此处可用静压近似计算有效功率。
有效功率 Pe ≈ (静压 Ps × 流量 Q) / (60 × 1000) （单位：KW，Ps单位Pa，Q单位m³/min）
将 Ps = 3500 mmH₂O ≈ 34323.5 Pa， Q = 250 m³/min 代入：
Pe ≈ (34323.5 × 250) / (60 × 1000) ≈ 143.0 KW 风机效率（η）估算：
效率 η ≈ (有效功率 Pe / 轴功率 Psh) × 100%
η ≈ (143.0 / 188.5) × 100% ≈ 75.9%
这个效率值对于多级离心鼓风机而言，处于一个较为合理和典型的范围，表明该风机在此工况点设计良好，能量转换效率尚可。 性能曲线理解：C250-1.35风机有其固有的性能曲线（流量-压力曲线、流量-功率曲线、流量-效率曲线）。上述参数只是其性能曲线上的一个特定运行点（额定点）。在实际运行中，如果管网阻力发生变化，风机的实际流量、压力和功率都会沿着性能曲线移动。例如，若阀门关小，系统阻力增加，工作点会移向流量减小、压力升高的方向，轴功率可能变化不大或略有下降（取决于风机类型）；反之，阀门开大，则流量增大，压力降低，轴功率通常增加。操作人员应确保风机在高效区运行，避免长时间在喘振区（小流量不稳定工况）或阻塞区（大流量低效工况）运行。

第三章 C250-1.35风机主要配件解析

多级离心鼓风机结构复杂，精度要求高，其主要配件共同保证了风机的高效、稳定、长周期运行。

转子组件：这是风机的核心运动部件。
主轴：通常采用高强度合金钢锻造而成，经过精密的加工和热处理（如调质），具有优异的抗扭强度和刚度。轴上有多级叶轮的安装位置，对轴颈、轴肩等关键部位的尺寸精度和表面光洁度要求极高。 叶轮：是风机的“心脏”。C250-1.35的每一级叶轮通常采用后向或径向叶片设计，以利于获得较高的压力和效率。叶轮材料根据介质特性选择，常用优质碳素钢、低合金钢或不锈钢。制造工艺多为焊接（叶片与轮盘、轮盖焊接）或铆接，并经过严格的动平衡校正，确保在高转速下平稳运行。 平衡盘/鼓：多级风机由于轴向力巨大，必须设置平衡机构。平衡盘通过产生反向的轴向推力，自动平衡大部分由叶轮产生的轴向力，剩余的轴向力由推力轴承承受。这是保证风机可靠性的关键部件。 联轴器：用于连接风机主轴和电机轴，传递扭矩。常用类型有膜片式联轴器或齿式联轴器，它们能补偿一定的轴向、径向和角向偏差，并吸收振动。
定子组件：风机的静止部分，构成气流通道和支撑结构。
机壳：也称为气缸，通常由铸铁或铸钢制成，分为水平剖分或垂直剖分形式，便于安装和检修。机壳内部铸有或加工有隔板，用于分隔各级叶轮并安装导叶。 导叶（或称扩压器）：安装在每级叶轮出口的隔板上，其作用是将叶轮出口的高速气体的动能有效地转化为静压能，并以合适的方向引导气体进入下一级叶轮进口。导叶的形状和安装角度对风机效率有显著影响。 密封装置：主要包括：
级间密封：安装在隔板与主轴之间，防止高压级气体向低压级泄漏，通常为迷宫密封。 轴端密封：安装在机壳两端，防止气体沿轴向外泄漏。根据介质和压力，可能采用迷宫密封、填料密封或机械密封。对于空气介质，迷宫密封最为常见。
轴承箱与轴承：轴承箱支撑着整个转子。轴承通常包括：
径向轴承：承受转子的径向载荷，一般采用滑动轴承（如椭圆瓦轴承）或滚动轴承（用于较小功率），它们具有良好的阻尼减振性能。 推力轴承：承受转子剩余的轴向力，确保转子轴向定位准确，通常采用金斯伯雷型或米切尔型可倾瓦推力轴承。
辅助系统：
润滑系统：对于采用滑动轴承的风机，强制润滑系统是必不可少的。包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、安全阀和管路等，为轴承提供洁净的、温度压力合适的润滑油。 冷却系统：可能包括对轴承润滑油进行冷却的油冷却器，以及对于压缩后气温较高的工况，可能还需要对机壳或级间气体进行冷却的装置（如水冷夹套）。 监测仪表：包括压力表、温度计、振动传感器、轴位移传感器等，用于实时监控风机的运行状态，是设备安全运行的“眼睛”。

第四章 C250-1.35风机常见故障与修理要点

风机的定期维护和及时修理是保障其寿命和生产连续性的关键。

一、 常见故障现象及原因分析

振动超标：
转子不平衡：叶轮磨损、积灰、腐蚀或异物附着导致质量分布不均。修理时需清理叶轮或重新进行动平衡校正。 对中不良：风机与电机联轴器对中超差。需重新进行精确对中。 轴承损坏：磨损、疲劳剥落、润滑不良导致。需更换轴承并检查润滑系统。 基础松动或机座变形：检查并紧固地脚螺栓，必要时加固基础。 喘振：风机在小流量区运行不稳定。需检查进口阀门、滤网或调整运行工况，避开喘振区。
轴承温度过高：
润滑问题：油量不足、油质劣化、油号不正确、油冷却器效果差。 轴承装配问题：间隙过小、预紧力过大、安装不当。 轴承本身缺陷或已达到寿命。
风量或压力不足：
转速降低：检查电机和电源。 管网阻力增大：检查过滤器、阀门、管道是否堵塞。 密封间隙过大：级间或轴端密封磨损，导致内泄漏或外泄漏严重。需调整或更换密封件。 叶轮磨损或腐蚀：导致叶轮效率下降。需修复或更换叶轮。
异常声响：
轴承异音：通常伴随温度升高和振动。 喘振声：周期性低沉吼声。 摩擦声：转子与静止件刮擦，可能由轴承磨损、轴向位移过大或热膨胀不均引起。

二、 修理流程与关键注意事项

修理前准备：
安全隔离：断电、挂牌、隔离介质管道。 数据记录：记录解体前的对中数据、各部间隙（如推力轴承间隙）。 清洁环境：确保修理场地清洁，防止灰尘进入。
解体与检查：
按顺序拆卸联轴器、轴承箱、密封、机壳盖、转子等。 重点检查项目：
转子：检查叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀；轴有无弯曲、磨损；平衡盘状态。必要时进行无损探伤和动平衡校验。 轴承：检查磨损、间隙、接触痕迹。 密封：测量迷宫密封齿顶间隙，检查磨损情况。 机壳与隔板：检查有无裂纹、冲刷痕迹。 润滑油：取样化验。
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；严重损坏需更换。修复或更换后必须进行精确的动平衡，平衡精度等级需达到G2.5或更高。 轴承更换：严格按规程安装新轴承，保证合适的间隙和润滑。 密封调整与更换：严格按照图纸要求调整或更换密封件，保证设计间隙。 机壳修复：如有裂纹，需由合格焊工按工艺补焊。
组装与调试：
按解体的逆顺序进行，确保各部件清洁、装配到位。 关键步骤：
转子定位：通过调整推力轴承，确定转子的正确轴向位置。 对中复查：在冷态下完成风机与电机的精确对中，并考虑热膨胀的影响。 间隙测量：复核各级密封间隙、轴承间隙等。
试运行：先点动检查有无摩擦，然后进行空载试运行，逐步加载至额定工况。密切监控振动、温度、压力等参数，直至稳定达标。

结论

C250-1.35型多级离心鼓风机是“C”系列中一款性能参数典型、结构成熟的产品。深入理解其工作原理、性能特点、配件构成及维修要点，对于风机的正确选型、高效运行和科学维护至关重要。风机技术人员应掌握基础理论，结合具体型号的参数和结构特点，通过规范的维护和精准的修理，才能最大限度地发挥设备效能，延长其使用寿命，保障生产系统的稳定与高效。

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