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多级离心鼓风机基础知识与C60-1.192/0.972型号深度解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机、C60-1.192/0.972、风机配件、风机修理、工业气体输送、酸性气体、轴瓦、碳环密封

引言

在工业生产中，风机作为气体输送与增压的核心设备，其性能与可靠性直接关系到生产流程的稳定与效率。多级离心鼓风机凭借其高压力、高效率及宽广的工况适应性，在污水处理、冶金、化工、电力、建材等诸多领域扮演着不可或缺的角色。本文将系统阐述多级离心鼓风机的基础知识，并重点对典型型号C60-1.192/0.972进行深度解析，同时详细说明风机关键配件、常见修理要点，以及对输送各类特殊工业气体的技术要求进行探讨。

第一章多级离心鼓风机基础概述

多级离心鼓风机，顾名思义，是指将多个离心式叶轮串联安装在同一根主轴上的鼓风机。其核心工作原理基于离心力作用和能量转换。

1.1 工作原理
气体从进气口进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮作用下获得动能和压力能。随后，气体经导流器（或扩压器）引导，将部分动能转化为压力能，然后进入下一级叶轮继续增压。此过程逐级重复，每经过一级叶轮，气体压力便得到一次提升，最终在末级达到所需的出口压力后排出。其总压升近似等于各级压升之和，总功率消耗近似等于各级功率消耗之和。气体在机内的流动遵循连续性方程（质量守恒定律）、伯努利方程（能量守恒定律）以及欧拉涡轮机械方程（动量矩定律）。

1.2 主要结构特点

转子总成：核心部件，包括主轴、各级叶轮、平衡盘（或鼓）、推力盘等。叶轮通常采用后向型设计，以兼顾效率和压力。转子在装配前需进行严格的动平衡校正，确保高速运转平稳。 气缸（机壳）：通常为水平剖分式，便于安装和检修。内部设有隔板，用于固定导流器和形成气体流道。 密封系统：是保证风机效率和防止介质泄漏的关键。主要包括： 级间密封：位于各级叶轮之间，防止气体在级间窜流，常用迷宫密封。 轴端密封：位于主轴两端伸出气缸处，防止气体向外泄漏或空气被吸入。根据介质特性，可选用迷宫密封、碳环密封、机械密封或干气密封等。油封：位于轴承箱端部，防止润滑油泄漏。 轴承系统：支撑转子并承受径向力和轴向力。多级风机常采用滑动轴承（轴瓦），因其承载能力强、阻尼性能好、适于高速重载工况。推力轴承用于平衡转子剩余的轴向推力。 轴承箱：容纳轴承并作为润滑油的储油腔和循环通道。 润滑系统：为轴承和齿轮（若有）提供强制润滑，包括油泵、油箱、冷却器、过滤器等。

1.3 主要技术参数

流量（Q）：单位时间内通过风机的气体体积，常用立方米每分钟（m³/min）或立方米每小时（m³/h）表示。压力： 进口压力（P_in）：风机进口处的气体绝对压力。 出口压力（P_out）：风机出口处的气体绝对压力。 升压（ΔP）：出口压力与进口压力之差，ΔP = P_out - P_in。 轴功率（P_sh）：风机转子所需的功率。 效率（η）：风机的有效功率与轴功率之比，是衡量风机能量转换性能的重要指标。

第二章典型型号C60-1.192/0.972深度解析

风机型号是风机性能、结构及适用工况的浓缩代码。以C60-1.192/0.972为例，进行详细解读：

“C”：代表风机系列。此处的“C”通常指代“C型系列多级离心鼓风机”。该系列风机一般具有结构紧凑、效率较高、适用范围广的特点，常用于中压至高压、中等流量的工况。 “60”：代表风机的设计流量，通常指额定工况下的体积流量。在此型号中，表示流量为60立方米每分钟（m³/min）。 “-1.192”：代表风机的出口绝对压力，单位为标准大气压（atm）。1.192 atm 约等于 1.192 * 101.325 ≈ 120.8 kPa（绝压）。换算成表压（相对于当地大气压）约为 0.192 atm 或 19.45 kPa。 “/0.972”：代表风机的进口绝对压力，单位为标准大气压（atm）。0.972 atm 约等于 98.5 kPa（绝压）。这表明该风机是在一个微负压的进气条件下工作的。如果型号中没有“/”及后续数字，则默认进口压力为1个标准大气压。

综合性能分析：
该型号风机设计用于在进气压力略低于常压（0.972 atm）的条件下，吸入60 m³/min的气体，并将其压缩至1.192 atm（绝压）后排出。其产生的压力升高值（升压）ΔP = 1.192 - 0.972 = 0.22 atm（绝对压力差），或约22.3 kPa。这属于一个中等升压的工况。C系列风机的多级结构（通常为2-6级）确保了在此升压下仍能保持较高的效率。

对比其他系列：

“D”型系列高速高压风机：通常采用齿轮增速，转速极高，单级或两级叶轮即可实现很高压力，结构更复杂，对材料和动平衡要求极高。适用于流量不大但压力要求非常高的场合。 “AI”型系列单级悬臂风机：叶轮悬臂安装，结构简单，维护方便。适用于中低压、大流量工况。其煤气风机变型AI(M)用于输送混合煤气。 “S”型系列单级高速双支撑风机：高转速、单级叶轮、转子两端支撑，结构刚性较好，适用于中高压、中等流量。 “AII”型系列单级双支撑风机：叶轮位于两轴承之间，转子稳定性好，适用于中型流量和压力。其煤气风机变型AII(M)同样用于煤气输送。

C60-1.192/0.972所代表的C系列风机，在压力范围和流量上介于悬臂单级风机和高速高压风机之间，提供了一个平衡了性能、成本和可靠性的解决方案。

第三章风机关键配件详解

风机的长期稳定运行离不开各个精密配件的协同工作。以下对核心配件进行说明：

3.1 风机主轴
作为转子的骨架，主轴承载所有旋转部件并传递扭矩。需采用高强度合金钢（如40Cr、42CrMo）锻造，经调质处理以获得优良的综合机械性能。加工精度要求极高，特别是安装叶轮、轴承的轴颈部位，其尺寸公差、形位公差和表面粗糙度都必须严格控制。

3.2 风机轴承与轴瓦
多级离心鼓风机普遍采用滑动轴承，即轴瓦。

径向轴瓦：支撑转子重量和径向力。瓦衬通常采用巴氏合金（白合金），具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。瓦背为铸钢或铸铁。运转时依靠形成的动压油膜将转子“浮起”，实现液体摩擦。 推力轴瓦：承受并平衡转子剩余的轴向推力，防止转子窜动。同样采用巴氏合金衬里。
轴承的间隙、油楔形状、供油压力和温度都是影响其工作性能的关键因素。

3.3 风机转子总成
这是风机的心脏，包括主轴、叶轮、平衡盘、锁紧螺母等。

叶轮：能量转换的核心。多采用后向闭式叶轮，材料根据介质特性可选碳钢、不锈钢、合金钢等。叶片型线经过空气动力学优化。 平衡盘：利用其两侧的压力差，自动产生一个与叶轮轴向推力方向相反的平衡力，用以抵消大部分轴向推力，减轻推力轴承的负荷。
转子总成在装配后必须进行高速动平衡，将不平衡量降至标准（如G2.5级）以内，这是避免振动超标的关键。

3.4 密封系统

气封：主要指迷宫密封和碳环密封。 迷宫密封：非接触式，通过一系列节流齿隙与凸肩形成流动阻力，减少泄漏。结构简单，可靠性高，但存在一定允许泄漏量。 碳环密封：接触式或半接触式密封。由多个碳环组成，依靠弹簧力使其与轴保持轻微接触。密封效果好，泄漏量远小于迷宫密封，尤其适用于有毒、贵重或危险气体的密封。但对轴的表面硬度、光洁度以及冷却要求较高。油封：通常为骨架油封或迷宫式油封，安装在轴承箱端盖，防止润滑油沿轴泄漏。

3.5 轴承箱
作为轴承的座体和润滑油路的一部分，要求有足够的刚性和强度，保证轴承孔的中心高和同心度。内部油路设计需确保润滑油能顺畅流动并充分润滑轴承。

第四章风机常见故障与修理要点

风机修理是一项系统性工程，需遵循“诊断-拆卸-检查-修复-组装-调试”的流程。

4.1 常见故障诊断

振动超标：最常见故障。原因可能包括：转子不平衡（结垢、部件松动、叶轮磨损）、对中不良、轴承损坏（轴瓦磨损、巴氏合金脱落）、基础松动、喘振等。 轴承温度高：润滑油质不佳（污染、乳化、粘度不对）、油量不足、冷却不良、轴承间隙不当、负载过大、轴瓦刮研不良等。 性能下降（压力/流量不足）：密封间隙过大导致内泄漏严重（级间、轴端）、进口过滤器堵塞、转速下降、叶轮腐蚀磨损、气体成分或温度变化。异响：轴承损坏、转子与静止件摩擦（扫膛）、喘振。

4.2 核心部件修理

转子总成： 动平衡：修理或更换叶轮后，必须重新进行动平衡。先在低速平衡机上做双面平衡，有条件应在高速动平衡机上验证。 叶轮修复：对于磨损或腐蚀的叶轮，可视情况采用堆焊、喷涂、镶块等方法修复，修复后需进行无损探伤（PT/MT）和尺寸检查。 轴颈修复：若轴颈磨损或拉伤，可采用镀铬、热喷涂、刷镀等工艺修复，然后精磨至原尺寸。轴瓦：刮研：修理的核心工序。通过人工刮削，使轴瓦与轴颈达到良好的接触（接触点均匀分布，通常要求每平方英寸不少于一定点数）和合适的间隙（侧隙、顶隙）。刮研质量直接影响轴承的运行温度和寿命。 重浇巴氏合金：若巴氏合金层脱落、裂纹或严重磨损，需熔掉旧合金，重新浇铸并机加工，最后进行刮研。密封： 迷宫密封：更换磨损的密封片或密封体。调整密封间隙至设计值。 碳环密封：更换磨损的碳环和O型圈。检查弹簧弹力。确保轴套表面光滑无磨损。 对中校正：修理后，电机与风机、齿轮箱与风机之间的联轴器必须进行精确对中（通常要求径向和端面偏差在0.05mm以内），以减少振动和附加应力。

第五章输送工业气体的特殊考量

输送非空气介质，尤其是腐蚀性、有毒性的工业气体，对风机的选材、设计和密封提出了更高要求。

5.1 材料选择
必须根据气体的成分、温度、湿度等因素选择耐腐蚀材料。

输送二氧化硫(SO₂)气体、氮氧化物(NOₓ)气体：湿态下形成亚硫酸、硝酸，腐蚀性强。与气体接触的部件（叶轮、缸体、密封）应选用不锈钢，如304L, 316L，或更高级别的双相不锈钢。 输送氯化氢(HCl)气体、氟化氢(HF)气体、溴化氢(HBr)气体：这些卤化氢气体，特别是遇水后酸性极强，对大多数金属有强烈腐蚀性。需采用哈氏合金、蒙乃尔合金或采用衬塑、衬橡胶等防腐措施。HF对硅酸盐材料有腐蚀，需注意。 输送其他特殊有毒气体：如硫化氢、磷化氢等，除了腐蚀性，更强调密封的绝对可靠性，防止泄漏。

5.2 密封系统强化
对于有毒、易燃易爆或贵重气体，轴端密封必须采用零泄漏或微泄漏设计。

优先选用碳环密封组或干气密封。干气密封是一种非接触式机械密封，通过注入惰性密封气（如氮气）在动环和静环间形成极薄的气膜，实现几乎零泄漏，是处理高危介质的首选。 迷宫密封可作为辅助密封，但其后需引至安全处放空或回收。

5.3 结构设计

对于AI(M)、AII(M)系列煤气风机，其“(M)”标识意味着针对混合煤气（可能含H₂、CO、H₂S、CO₂等）进行了特殊设计，包括材料选择、密封形式和防爆要求。对于所有输送危险气体的风机，其壳体强度设计需考虑介质特性，接口（进出口、仪表口）设计需便于密闭和检测。必要时，轴承箱可设置隔离气，防止危险气体窜入。

5.4 操作与维护

启动前需用惰性气体（如氮气）对风机及管路进行吹扫置换，排除空气。停机时同样需进行吹扫，排净危险气体。定期检查密封系统有效性，监测气体泄漏。备品备件（如密封环、轴瓦）的材质必须与主机要求一致。

结论

多级离心鼓风机是现代工业不可或缺的动力设备。深入理解其工作原理，准确解读型号参数（如C60-1.192/0.972），熟练掌握关键配件（主轴、轴瓦、转子、密封）的特性和维护要点，并针对输送介质的特殊性（如各类酸性、有毒气体）进行正确的选型和材料匹配，是确保风机安全、稳定、高效、长周期运行的根本。作为一名风机技术从业者，不断深化对这些基础知识的掌握，并应用于日常的设备管理、故障诊断与维修实践中，对于保障生产安全和提升经济效益具有重要意义。

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