多级离心鼓风机基础知识与C90-1.7型号深度解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机、C90-1.7、性能参数、叶轮、隔板、***轴封***、风机维修、动平衡

引言

在工业生产的众多领域，如污水处理、冶金、化工、电力、水产养殖等，鼓风机作为提供气源动力的核心设备，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、压力范围广、运行可靠等特点，在需要中高压气源的场合得到了广泛应用。本文旨在系统阐述多级离心鼓风机的基础工作原理，并以其典型型号C90-1.7为例，深入剖析其性能参数、核心配件结构以及常见故障与维修要点，希望能为相关领域的技术人员提供一份实用的参考。

第一章：多级离心鼓风机基本原理

要理解C90-1.7，首先必须掌握多级离心鼓风机的基本工作原理。其核心思想可以概括为“逐级增压”。

1.1 离心力的作用
单级离心鼓风机的工作原理基于牛顿第二定律和能量守恒定律。当电机驱动风机主轴高速旋转时，固定在主轴上的叶轮随之转动。叶轮叶片间的空气在叶轮的带动下做高速旋转运动，从而受到强大的离心力作用。在这个离心力场中，空气分子被从叶轮中心（进口）向叶轮外缘（出口）甩出。在此过程中，叶轮对空气做功，将机械能主要转化为空气的动能和压力能。空气从叶轮出口流出时，具有很高的速度和一定的压力。

1.2 能量转换与扩压过程
从叶轮出来的高速气流随后进入称为“扩压器”的固定部件。扩压器的流通截面是逐渐扩大的，根据流体力学中的连续性方程（质量守恒）和伯努利方程（能量守恒），当气流在扩压器中减速时，其动能将有效地转化为压力能，从而使气体的压力得到显著提升。

1.3 “多级”的意义
单级叶轮和扩压器组合所能产生的压力升高（压比）是有限的。为了获得更高的出口压力，多级离心鼓风机将多个这样的“叶轮+扩压器”单元串联在同一根主轴上。气体从第一级出口流出后，被引导至第二级的进口，进行第二次增压，如此依次通过所有级数。经过每一级的增压，气体的压力逐级累加，最终在末级出口达到设计要求的压力。级数越多，理论上最终能达到的压力也越高。C90-1.7正是一款典型的多级结构鼓风机，其型号中的“1.7”很可能指其压比或与压力相关的设计值。

第二章：C90-1.7型鼓风机性能参数详解

风机型号是风机身份的标识，C90-1.7的命名通常遵循行业惯例：C代表鼓风机，90代表额定进口容积流量为90立方米每分钟，1.7可能与压比或设计序列号相关。结合您提供的参数，我们对该风机的性能进行详细解读。

2.1 核心性能参数解析

输送介质：空气。明确了风机的工作对象，这对于材料选择、密封设计和性能计算至关重要。 进风口流量：90 m³/min。这是风机在标准进口状态下（压力1Kgf/cm²，温度20℃）单位时间内输送的空气体积，是风机的核心容量参数。它决定了风机的规模和应用场景。 进风口压力：1 Kgf/cm²。约等于0.1兆帕（MPa），即标准大气压。这表明性能参数是在标准大气压下定义的。在实际运行中，若进口压力变化，风机的实际流量和轴功率都会相应改变。 进风口温度：20℃。这是性能测试的基准温度。温度直接影响气体密度，进而影响风机性能。 进风口介质密度：1.2 kg/m³。在20℃和1Kgf/cm²条件下，干空气的密度约为1.2kg/m³。这个参数是计算风机能量头和质量流量的关键。
质量流量计算：质量流量 = 容积流量 × 介质密度 = 90 m³/min × 1.2 kg/m³ = 108 kg/min = 1.8 kg/s。
出风口升压：7000 mmH₂O。这是风机性能的核心指标，表示风机出口压力比进口压力高出的值。7000毫米水柱约等于0.07 MPa，或0.7 bar。因此，出口绝对压力约为进口压力（0.1MPa）加上升压（0.07MPa），即0.17 MPa。
压比计算：压比 = 出口绝对压力 / 进口绝对压力 = 0.17 MPa / 0.1 MPa = 1.7。这正好印证了型号中“1.7”的含义。
轴功率：124.7 KW。指风机主轴从电机上实际获得的功率，是气体从风机中获得的总能量。它不包括电机本身的损耗、传动损耗等。 转速：2980 r/min。这是风机转子的工作转速，通常与电机转速直接耦合（通过联轴器直连）。转速是影响风机流量、压力和功率的极其敏感的参数。 配套电机功率：160 KW。为确保风机在各种工况下（特别是启动和异常工况）都能安全运行，并考虑一定的功率裕量，配套电机的额定功率（160KW）必须大于风机的轴功率（124.7KW）。这个裕量通常为10%-20%，此处约为28%，提供了充足的安全余量。

2.2性能评价指标：效率

效率是衡量风机能量转换效能的关键指标。风机的有效功率（又称空气功率）是指单位时间内风机传递给气体的有效能量。

有效功率计算：对于压缩性不大的气体，常用简化公式：有效功率 ≈ 流量 × 压升 / 效率。但更准确的方法是基于能量头。首先计算能量头，能量头等于风机对每千克气体所做的功。对于离心风机，能量头可以通过气体状态参数变化来估算。然后，有效功率 = 质量流量 × 能量头。
通过参数估算，C90-1.7的有效功率大约在110-115KW范围内。
效率计算：风机效率 = 有效功率 / 轴功率 × 100%。代入估算值，效率 ≈ (112 KW / 124.7 KW) × 100% ≈ 80%。这个效率值对于多级离心鼓风机而言，属于一个良好且合理的水平，表明该型号设计优秀，能量损失控制得当。

第三章：C90-1.7核心配件解析

一台多级离心鼓风机是由数百个精密零件组装而成的复杂系统。了解核心配件的功能与结构，是进行维护和修理的基础。

3.1 转子总成
这是风机的“心脏”，是高速旋转的核心部件。主要包括：

主轴：承载所有旋转零件，传递扭矩，要求具有极高的强度、刚度和动平衡精度。材料通常为优质合金钢。 叶轮：能量转换的核心。多采用后向或径向叶片设计，使用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或数控加工而成，每个叶轮都需经过严格的静平衡和动平衡校正。C90-1.7的每个叶轮负责一部分压升。 平衡盘：由于叶轮两侧压力不相等，会产生一个指向进口方向的轴向推力。平衡盘通过其两侧的压力差，产生一个反向推力，用以平衡大部分轴向推力，保护推力轴承。 联轴器：连接风机主轴与电机轴，传递巨大的扭矩。通常采用高精度的膜片式或齿式联轴器，能补偿少量的轴向、径向和角向偏差。

3.2 机壳与隔板
这是风机的“骨架”和“导流通道”。

机壳：也称为气缸，通常由铸铁或铸钢制成，结构厚重，用于容纳所有内部部件并承受压力。分为水平剖分式和垂直剖分式（筒型），C90-1.7多采用水平剖分，便于检修。 隔板：安装在机壳内，将内部空间分隔成连续的多个级。每一级的隔板上都固定有扩压器和回流器。扩压器将动能转化为压力能，回流器则引导气流平稳地进入下一级叶轮的进口。

3.3 密封系统
密封是保证风机效率和安全的关键，主要防止气体泄漏和润滑油进入流道。

级间密封：通常为迷宫密封，安装在隔板与主轴之间，阻止高压级的气体向低压级泄漏，维持各级的压差和效率。 轴端密封：位于主轴两端伸出机壳的位置，防止机壳内气体向外泄漏（正压操作时）或外界空气被吸入（负压操作时）。常见形式有迷宫密封、填料密封和机械密封。对于空气介质，迷宫密封应用最广。 气封：在某些高压机型中，会引入一股高压密封气（通常引自风机出口），进一步强化轴端密封效果。

3.4 轴承与润滑系统

轴承：包括径向轴承（支撑转子重量）和推力轴承（承受残余轴向推力）。现代高速风机普遍采用滑动轴承（巴氏合金轴瓦），因其具有良好的阻尼特性和承载能力。 润滑系统：为轴承和齿轮（若有）提供润滑油，起到润滑、冷却和清洁的作用。包括油箱、油泵、冷却器、过滤器和一系列阀门、仪表，是保证风机长期稳定运行的“血液循环系统”。

第四章：C90-1.7风机常见故障与修理解析

风机在长期运行中难免出现故障，准确的判断和规范的修理是恢复性能、延长寿命的保障。

4.1 修理前的准备工作与基本原则

安全第一：确保风机完全断电，并挂上“禁止合闸”警示牌。关闭进出口阀门，对系统进行泄压、置换和隔离。 详尽记录：拆卸前，对关键部件的相对位置（如联轴器对中数据、轴承间隙、叶轮位置等）进行测量和标记、拍照，确保回装精度。 清洁环境：修理应在清洁、无尘的专用场地进行，防止杂质进入风机内部。 先分析后动手：根据运行数据（振动、温度、压力异常等）初步判断故障点，避免盲目大拆大卸。

4.2 典型故障分析与修理流程

故障一：振动超标
这是最常见的故障，原因复杂。

原因分析：
转子不平衡：叶轮磨损、腐蚀、结垢或粘附异物，平衡块脱落。 对中不良：风机与电机联轴器对中超差，基础沉降或管道应力导致。 轴承损坏：磨损、疲劳剥落、间隙过大。 动静件摩擦：叶轮与隔板、密封件发生摩擦。 基础松动：地脚螺栓松动。
修理流程：

检查并紧固地脚螺栓。 复查联轴器对中，按要求调整。 停机后，手动盘车，检查有无摩擦声。 拆卸轴承箱，检查轴承磨损情况，测量间隙，必要时更换。 若以上均无效，需吊出转子总成，进行动平衡校正。这是修理中的核心技术。首先进行静平衡，然后在专用的动平衡机上，通过试重法找出不平衡量的相位和大小，在叶轮或平衡盘的特定位置进行去重（钻孔）或加重（加平衡块）操作，直至振动值达到标准（如IS 1940 G2.5级）要求。

故障二：轴承温度过高

原因分析：
润滑不良：油位过低、油质劣化、油路堵塞、冷却器效率下降。 轴承本身问题：安装不当、间隙过小、疲劳损坏。 负载过大：风机在喘振区附近运行。
修理流程：

检查油位、油质，必要时更换新油。 清洗油过滤器、检查油泵、清理冷却器管束。 检查轴承安装情况和间隙，重新调整或更换。 调整风机运行工况，避开喘振区。

故障三：风量或压力不足

原因分析：
滤清器堵塞：进口阻力过大。 密封间隙过大：级间密封和轴端密封磨损，导致内泄漏和外泄漏严重。 转速下降：皮带传动打滑或电源频率问题。 叶轮腐蚀或磨损：效率下降。
修理流程：

清洗或更换进口滤清器。 大修时，重点检查所有迷宫密封的齿顶间隙，若超过允许值（通常为轴径的千分之二到千分之三），必须更换密封件。 检查叶轮表面状况，若磨损严重，需进行修复或更换。

故障四：异常噪音（如喘振）

喘振现象：风机出口管道内气体倒流，产生低频高振幅的剧烈振动和“呼哧呼哧”的喘息声，对风机破坏性极大。 原因：当风机流量减小到临界值（喘振线）以下时发生。 处理与预防：立即开大出口阀门或打开旁通阀，增大流量，使风机脱离喘振区。根本解决方法是确保风机始终在稳定工作区运行，并检查防喘振控制系统（如放空阀、旁通阀）是否有效。

4.3 大修后的组装与调试
组装是拆卸的逆过程，但要求更高。

严格清洁：所有零件清洗干净，油路吹扫通畅。 逐级组装：按顺序安装隔板、密封、转子，逐级测量和调整各部间隙（如叶轮口环间隙、密封间隙、推力间隙），确保符合图纸要求。 最终对中：合上机壳后，重新精对中。 试运行：先点动检查转向，然后进行无负荷试车，逐步加载至额定工况。密切监控振动、温度、压力等参数，持续运行4-8小时，一切正常后方可投入正式运行。

结论

C90-1.7多级离心鼓风机作为一款性能优良的中高压供风设备，其高效稳定的运行依赖于对原理的深刻理解、对参数的精准解读、对配件结构的熟悉掌握以及对维修工艺的规范执行。作为风机技术人员，我们不仅要能操作它，更要能读懂它、维护它、修理它。通过不断积累理论知识和工作经验，我们才能确保这些工业“肺部”始终健康有力地跳动，为生产线的稳定高效运行提供源源不断的动力保障。

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