多级离心鼓风机基础知识与C90-1.35型号深度解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机、C90-1.35、性能参数、叶轮、隔板、***轴封***、风机维修、动平衡

引言

在工业生产，特别是污水处理、矿山冶炼、化工合成、物料输送等领域，鼓风机作为提供气动力的核心设备，扮演着不可或缺的角色。其中，多级离心鼓风机以其压力高、流量稳定、运行效率高及维护相对简便等优点，在中高压工况下占据了主导地位。本文旨在系统阐述多级离心鼓风机的工作原理与结构特点，并以一款典型型号——C90-1.35为例，深入剖析其性能指标，同时对核心配件及常见故障的修理维护进行详细解析，以期为风机技术同仁提供一份实用的参考。

第一章：多级离心鼓风机工作原理与结构概述

多级离心鼓风机的核心设计思想是“积小压为大压”。与单级离心风机相比，它通过将多个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，实现压力的逐级升高，最终在出口处获得满足工艺要求的高压力。

1.1 基本工作原理
风机工作时，驱动电机通过联轴器带动风机主轴高速旋转。固定于主轴上的各级叶轮随之转动。气体由进气室吸入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压力能。从叶轮出来的高速气体进入与之匹配的导叶（扩散器），导叶的流道是渐扩的，其主要作用是将气体的部分动能有效地转化为压力能，同时引导气体以最佳角度进入下一级叶轮的进口。此过程在每一级重复进行，每经过一级，气体压力就提升一步。所有级次产生的压力增量叠加，最终形成风机出口的总升压。

1.2 主要结构组件
一台典型的多级离心鼓风机主要由以下部件构成：

机壳（气缸）： 风机的主体结构，通常为铸铁或铸钢件，用于容纳所有内部组件并承受工作压力。它分为上、下两半，便于安装和检修。 转子： 风机的核心旋转部件，包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器等。转子在装配后需进行高精度的动平衡校正，以确保运行平稳。 叶轮： 能量转换的关键部件，其型线设计和制造精度直接决定风机的效率和性能。通常采用后向叶片，以保证较高的效率和稳定的性能曲线。 隔板： 安装在机壳内，用于分隔各个级。隔板上固定有导叶（扩散器）和回流器，引导气体流动。 轴承箱与轴承： 支撑转子，保证其平稳旋转。通常采用滑动轴承（轴瓦）或滚动轴承，并配备强制润滑系统。 ***轴封***： 安装在机壳两端，防止气体从主轴与机壳之间的间隙泄漏。常见形式有迷宫密封、填料密封和机械密封等。 润滑系统： 为轴承和齿轮（若有）提供润滑和冷却，包括油箱、油泵、冷却器、过滤器等。 底座： 支撑整个风机机组，并设有找正垫铁，确保安装水平和对中。

第二章：C90-1.35型多级离心鼓风机性能深度解析

型号C90-1.35清晰地标示了其核心性能特征。通常，“C”代表鼓风机，“90”指额定进口容积流量为90立方米每分钟，“1.35”可能代表设计压力或系列代号。结合您提供的参数，我们对其进行详细解读。

2.1性能参数释义

输送介质： 空气。这是最常见的介质，其物性参数是性能计算的基础。 进风口流量（Q）： 90 m³/min。这是在进口状态（压力1Kgf/cm²，温度20℃）下的容积流量，是风机选型的关键参数之一。 进风口压力（P_in）： 1 Kgf/cm²（约等于0.098MPa绝压）。注意，此为绝对压力。若当地大气压为标准大气压（101.325 kPa），则进口表压约为0。 进风口温度（T_in）： 20℃。温度影响气体密度，从而影响风机实际输送的质量流量和功率。 介质密度（ρ）： 1.2 kg/m³。此密度应是在标准状态（20℃, 101.325kPa）下的空气密度。在实际进口状态下，密度需根据气体状态方程进行换算。 出风口升压（ΔP）： 3500 mmH₂O（约等于34.3 kPa）。这是风机出口与进口的压差，是风机克服系统阻力的能力体现。换算关系：1 mmH₂O ≈ 9.8 Pa。 轴功率（P_sh）： 66.6 kW。指风机主轴实际消耗的功率，即气体从风机获得的功率与风机内部各种损失（流动损失、轮阻损失、泄漏损失等）之和。 转速（n）： 2970 r/min。这是风机的额定工作转速，通常与电机转速相同（2极电机）。 配套电机功率（P_motor）： 75 kW。电机的额定输出功率必须大于风机的轴功率，以留有余量应对可能的工况波动和保证安全运行。此例中，安全系数约为75/66.6 ≈ 1.13，属于合理范围。

2.2性能关联与效率分析
风机的性能并非孤立，它们通过一系列空气动力学公式相互关联。

有效功率（P_eff）计算： 风机实际传递给气体的功率称为有效功率。
有效功率（千瓦） 约等于 （流量（立方米每秒） × 升压（帕斯卡）） / 1000 将参数代入：流量 Q = 90 m³/min / 60 = 1.5 m³/s；升压 ΔP = 3500 mmH₂O × 9.8 Pa/mmH₂O ≈ 34300 Pa。 则 P_eff ≈ (1.5 × 34300) / 1000 ≈ 51.45 kW。
风机效率（η）计算： 风机效率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。
风机效率 等于 （有效功率 / 轴功率） × 100% 代入计算：η ≈ (51.45 / 66.6) × 100% ≈ 77.3%。 这个效率值对于多级离心鼓风机而言，处于一个较为常见和合理的水平，反映了该型号的设计和制造水平。
流量-压力-转速关系（相似定律）： 对于同一台风机，当转速改变时，其性能参数遵循以下规律：
流量与转速成正比。 压力与转速的二次方成正比。 轴功率与转速的三次方成正比。 这些定律对于风机的变速调节和工况分析至关重要。例如，若转速下降10%，流量约下降10%，压力约下降19%，而轴功率约下降27%，节能效果显著。

2.3 C90-1.35性能特点总结
该型号风机旨在满足中等流量（90m³/min）、较高压力（34.3kPa） 的工况需求。其转速2970r/min表明其为直联式高速风机，结构紧凑。77.3%的效率表明其能量转换效能良好。配套75kW电机提供了足够的安全裕度。在选择和使用时，需确保实际管网特性曲线与风机的性能曲线相匹配，使风机工作在高效区内，避免喘振和阻塞等不稳定现象。

第三章：核心配件功能与解析

风机的可靠性和性能依赖于每个配件的精确工作和协同配合。以下是C90-1.35几个关键配件的解析。

3.1 叶轮
作为“心脏”，叶轮的材质、型线和动平衡精度至关重要。C90-1.35的叶轮很可能采用高强度铝合金或优质合金钢精密铸造或数控加工而成，以承受高速旋转的离心力。叶片的型线（如后向弧形叶片）经过空气动力学优化，以减少流动损失。每个叶轮在装配前都需进行单独的静平衡和动平衡校正，不平衡量需严格控制在国际标准（如IS 1940 G2.5级）以内。

3.2 隔板与导叶
隔板将风机内部分隔成多个独立的“工作室”。其上的导叶（扩散器）是能量转换的“关键枢纽”。导叶的通道形状决定了动能向压力能转化的效率。回流器则负责将经导叶整流后的气体平稳地引导至下一级叶轮入口。隔板与机壳、转子之间的装配间隙需严格控制，过大会增加内部泄漏损失，过小则可能引发摩擦。

3.3 ***轴封***
对于输送空气的C90-1.35，最可能采用迷宫密封。这种非接触式密封利用一系列节流齿隙与凸肩形成流动阻力，极大限度地减少气体泄漏。其优点是可靠性高、寿命长、无磨损。定期检查迷宫密封齿的磨损情况，确保齿尖锋利、间隙在标准范围内，是防止效率下降的重要维护内容。

3.4 轴承与润滑系统
2970r/min的转速下，滑动轴承（轴瓦）是常见选择。轴瓦需要压力油膜支撑转子，因此润滑系统的稳定性是风机生命线。必须保证润滑油牌号正确、油质清洁（定期化验和更换滤芯）、油温适宜（通过油冷却器控制）、油压稳定。任何润滑失效都可能瞬间导致烧瓦、抱轴等严重事故。

第四章：风机常见故障与修理维护指南

对风机进行预防性维护和精准修理，是保障其长周期稳定运行的关键。

4.1 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： 转子动平衡破坏（叶轮结垢或磨损不均、部件松动）；对中不良（基础沉降、管道应力）；轴承损坏（磨损、疲劳剥落）；油膜振荡；地脚螺栓松动。
轴承温度过高：
原因： 润滑油不足或变质；冷却器效果差（结垢、堵塞）；轴承间隙不当（过小或过大）；负载过大或喘振。
风量风压不足：
原因： 进口过滤器堵塞；密封间隙过大导致内泄漏严重；转速未达额定值（如皮带打滑、电源频率低）；叶轮腐蚀或磨损。
异常噪音：
原因： 喘振（周期性低沉吼声）；轴承损坏（连续或间歇性尖锐声）；转子与静止件摩擦（金属刮擦声）。

4.2 修理流程与关键技术
重要提示：任何维修工作必须在断电、挂牌、确保安全的前提下进行。

第一步：现场诊断与拆前检查
详细记录故障现象（振动值、温度、噪音特征等）。 检查联轴器对中情况、地脚螺栓紧固性、润滑油状况。 必要时进行振动频谱分析，辅助判断故障根源。
第二步：解体与检查
按顺序拆卸联轴器、轴承箱、机壳上盖等。 核心检查项目：
转子： 检查叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀；轴有无弯曲、划伤。 密封： 测量迷宫密封等各部间隙，与标准值对比。 轴承： 检查轴瓦接触斑点、有无拉伤、剥落；测量轴承间隙。 隔板与机壳： 检查有无裂纹、冲刷痕迹。
第三步：关键修理工艺—动平衡校正
若叶轮需要清理结垢、修补或更换，转子必须重新进行动平衡。 步骤： 将转子置于动平衡机上，在额定转速下测量其不平衡量的大小和相位。通过在叶轮指定位置（平衡孔或平衡槽）添加（配重块）或去除（钻孔）质量，使剩余不平衡量达到标准要求。这是消除振动最根本有效的方法。
第四步：回装与调试
更换所有密封件和损坏的轴承。 严格按照装配图纸要求，恢复各部间隙（如叶轮与隔板的轴向间隙、密封间隙）。 采用三表法（百分表）精确进行联轴器对中，确保径向和端面偏差在允许范围内。 分步调试：先进行油循环冲洗，确认润滑系统正常；然后点动电机检查转向；无异常后正式启动，空载运行监测振动、温度；正常后逐步加载至满负荷，并再次全面检查性能参数。

结论

多级离心鼓风机C90-1.35是一款设计成熟、性能稳定的工业动力设备。深入理解其工作原理、性能参数间的内在联系，熟悉其核心配件的结构与功能，并掌握科学的故障诊断与修理维护方法，是每一位风机技术人员保障设备安全、高效、长周期运行的基本功。在实践中，坚持“预防为主，修理为辅”的原则，建立完善的点检、润滑和状态监测制度，方能最大限度地发挥设备效能，为生产保驾护航。

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