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多级离心鼓风机基础知识与CJ120-1.28型号深度解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：多级离心鼓风机、CJ120-1.28、风机配件、风机修理、工业气体输送、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。其中，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、矿山通风、冶金化工及各类工业气体输送领域扮演着至关重要的角色。本文将系统阐述多级离心鼓风机的基础知识，并以典型型号CJ120-1.28为核心进行深度解析，同时详细说明关键配件、常见修理要点，并重点探讨用于输送各类工业气体（特别是腐蚀性、有毒气体）风机的特殊技术要求。

第一章多级离心鼓风机基础原理

离心鼓风机的工作原理基于牛顿第二定律和欧拉涡轮机械方程。当电机驱动风机主轴及固定于其上的叶轮高速旋转时，气体介质从叶轮中心（进气口）被吸入，在离心力的作用下被加速并甩向叶轮外缘，气体的流速急剧增加。随后，高速气体进入截面积逐渐扩大的蜗壳或扩压器中，在此处，气体的动能按照伯努利方程部分转化为压力能，从而使气体的静压得到提升。

单级离心风机所能产生的压头（或压力比）有限，通常由叶轮的圆周速度和气体性质决定，其理论压头可用欧拉方程描述：理论压头等于叶轮出口切向速度与入口切向速度之差和圆周速度的乘积，再除以重力加速度。为了获得更高的出口压力，满足特定工艺需求，多级离心鼓风机应运而生。

多级离心鼓风机将多个单级叶轮串联在同一根主轴上，气体从前一级叶轮流出后，经过级间导流器（其作用是引导气体平顺地进入下一级叶轮，并可能进一步将部分动能转化为静压）进入下一级叶轮，进行再次加压。如此逐级累积，最终在风机出口达到所需的高压力。总压升近似等于各级压升之和。这种结构使得风机能够在保持较高效率的同时，实现单级风机无法达到的压力输出。

根据结构形式的不同，常见的工业离心鼓风机系列包括：

“C”型系列多级风机：通常为多级、低速、结构相对简单、维护方便的中低压风机，适用于常规空气输送及非苛刻工况。 “D”型系列高速高压风机：采用增速齿轮箱提高主轴转速，通常为多级结构，利用高转速（可达每分钟数万转）来获得单级更高的压头和整机更高的排气压力，结构紧凑，适用于高压需求场合。 “AI”型系列单级悬臂风机：叶轮悬臂安装于主轴一端，结构简单，适用于中低压、大流量工况。常用于煤气等介质输送，如文中提及的AI(M)600-1.124/0.95型煤气风机。 “S”型系列单级高速双支撑风机：叶轮位于两个支撑轴承之间，转子动力学性能好，适用于高转速、高压的单级工况，运行平稳。 “AII”型系列单级双支撑风机：与S型类似，为双支撑结构，但可能在设计参数和应用倾向上有所不同，同样具有良好的稳定性，适用于中型流量和压力场合。

第二章典型型号CJ120-1.28深度解析

CJ120-1.28是一个典型的多级离心鼓风机型号代码，对其进行解读可以清晰地了解该风机的基本性能参数：

“CJ”：通常代表风机的系列代号，可能指向某种特定结构或用途的多级离心鼓风机。例如，“C”可能关联基础的多级设计，“J”可能具有特定含义（如节能、紧凑等，需参照具体厂家技术规范）。 “120”：此数值通常表示风机的流量，单位是立方米每分钟。即，该风机在设计工况下的额定流量为每分钟120立方米。 “-1.28”：此数值表示风机的出口绝对压力（或压比）。根据描述惯例，此处“1.28”指的是风机出口压力为1.28个绝对大气压（ata）。这意味着风机将气体压力从进口条件（通常默认为1标准大气压，除非像AI(M)600-1.124/0.95那样特别标明进口压力）提升至1.28倍的标准大气压。其产生的有效压差（表压）约为0.28公斤力每平方厘米（kgf/cm²）或约27.4千帕（kPa）。

对于CJ120-1.28风机，我们可以推断其核心设计目标是在提供每分钟120立方米流量的同时，实现约0.28个大气压的升压。这决定了其叶轮级数、叶轮型线、主轴转速、通流部件尺寸等关键设计参数。通常，实现1.28ata的出口压力可能需要2到4个离心叶轮串联。

第三章风机核心配件详解

多级离心鼓风机的可靠运行依赖于一系列精密配件的协同工作。以下对关键部件进行说明：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承力与传动部件，主轴需要具备极高的强度、刚度和疲劳韧性。它承载所有叶轮、平衡盘等旋转零件，并传递驱动扭矩。其材质通常为优质合金钢（如40Cr、42CrMo），经过调质处理和精密加工，确保尺寸精度和形位公差，特别是与轴承、叶轮配合的轴颈部位。 风机转子总成：这是一个装配体，包括主轴、所有级别的叶轮、平衡盘（用于平衡轴向推力）、联轴器以及其他紧固件。转子总成在装配完成后必须进行严格的动平衡校正，以消除或减小残余不平衡量，保证风机在高速运转时的振动值在允许范围内。不平衡量会导致轴承过早损坏、振动加剧甚至设备事故。 风机轴承与轴瓦：在多级离心鼓风机中，尤其是中大型或高速风机，滑动轴承（即轴瓦）应用广泛。轴瓦通常由钢背衬和耐磨减摩合金层（如巴氏合金）构成，通过形成稳定的油膜来支撑主轴，具有承载能力强、阻尼性能好、适于高速运行的特点。轴承箱是容纳轴承（或轴瓦）、并提供润滑油路和冷却的部件。其设计需保证润滑油的稳定供应、杂质分离和热量散发。 气封与油封：气封：主要用于级间和轴端，防止高压气体向低压区泄漏，或外部空气被吸入。传统形式为迷宫密封，依靠多道节流齿隙与膨胀空腔形成流动阻力来减少泄漏。在要求更高的场合，会采用碳环密封等非接触式先进密封。碳环密封由多个碳环组成，依靠弹簧力使其轻贴于轴套表面，形成极小的间隙，密封效果好，摩擦热量小，尤其适用于不允许润滑油污染介质或介质有毒易燃的场合。油封：主要用于轴承箱等润滑部位的轴端，防止润滑油泄漏，并阻挡外部灰尘、水分进入。常见的有骨架油封、迷宫式油封等。 碳环密封：值得再次强调，在输送特殊工业气体（如酸性、有毒气体）时，碳环密封因其优良的化学惰性、自润滑性和密封性能而成为关键配件。它能有效阻止危险介质外泄，保障安全和环境。

第四章风机常见故障与修理要点

风机在长期运行后可能出现性能下降或故障，及时的诊断与修理至关重要。

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（叶轮结垢、磨损、部件松动）、轴承/轴瓦磨损间隙过大、对中不良、基础松动、喘振（系统压力波动导致气流周期性振荡）等。修理时需重新进行现场动平衡，更换轴承/轴瓦，重新找正对中，紧固地脚螺栓，并检查系统管路避免喘振工况。 轴承温度过高：可能因润滑油品质不佳（粘度不对、污染、乳化）、油量不足、冷却系统故障、轴承装配过紧或磨损、轴向力过大（平衡盘或平衡管失效）引起。需检查更换润滑油，清理冷却器，调整轴承间隙，检查平衡机构。 性能下降（风量、风压不足）：可能因间隙（特别是密封间隙）磨损增大导致内泄漏严重、进口过滤器堵塞、叶轮腐蚀或磨损、转速下降等。需检查并更换磨损的密封件（如迷宫密封齿、碳环）、清理过滤器，必要时修复或更换叶轮。 异常声响：可能存在轴承损坏、转子与静止件摩擦、喘振前兆等。需立即停机检查，定位声源，排除故障。 气体泄漏：轴端密封（气封）失效是主因。对于输送危险气体的风机，一旦发现泄漏，必须立即停机，更换碳环密封组件或其他形式的轴端密封。

修理过程必须遵循规范：停机隔离、安全泄压、断电挂牌；拆卸时做好标记，测量记录关键间隙（如轴承间隙、叶轮与壳体的轴向和径向间隙）；清洗所有零件，仔细检查测量；更换所有损坏或达到寿命的零件；严格按照装配工艺和精度要求回装，确保对中、间隙达标；最后进行单机试车，监测振动、温度、性能等参数是否恢复正常。

第五章输送工业气体的特殊风机技术

输送工业气体，尤其是混合工业酸性有毒气体、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOₓ)、氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)及其他特殊有毒气体时，对风机的材料选择、密封技术和结构设计提出了极其严苛的要求。

材料耐腐蚀性：上述气体在潮湿环境下会形成强腐蚀性酸。因此，与介质接触的过流部件（机壳、叶轮、隔板、密封部件等）必须选用耐腐蚀材料。常见选择包括：各种牌号的不锈钢（如304L, 316L）、双相不锈钢、高镍合金（如哈氏合金C-276）、钛材等，具体取决于气体成分、浓度、温度和含水量。叶轮可能需要采用特种焊接或整体铸造工艺。 密封可靠性：防止有毒有害气体外泄是首要安全目标。前述的碳环密封因其优异的耐腐蚀性和密封效果被广泛应用。有时也会采用干气密封、串联式迷宫密封加氮气吹扫等更复杂的密封系统，确保零泄漏或泄漏量低于安全标准。 结构适应性：对于如AI(M)和AII(M)系列的煤气风机，其“(M)”标识明确表示适用于混合煤气输送。这类风机设计需考虑煤气中可能含有的焦油、水分、硫化氢等杂质，可能在结构上设有排污口，材料选择上考虑耐腐蚀和抗结垢。轴承箱、润滑系统与介质腔室需完全隔离，防止气体介质窜入污染润滑油或腐蚀轴承。可能配备额外的冲洗、吹扫接口，用于在启停机前后用惰性气体（如氮气）置换机内危险气体。安全监测系统，如振动、温度、压力、气体浓度探测报警等，必不可少。

以输送二氧化硫(SO₂)为例，其风机过流部件通常需采用316L不锈钢或更高等级的合金。密封必须采用碳环密封或同等效能的特殊密封，并可能辅以负压抽吸系统。整个风机设计、制造和检验需符合相关压力容器和防污染法规标准。

结论

多级离心鼓风机是现代工业不可或缺的关键设备。深入理解其基础原理，掌握如CJ120-1.28等具体型号的性能参数含义，熟悉核心配件的功能与特性，具备常见故障的诊断与修理能力，并深刻认识输送工业特殊气体时所面临的挑战与应对技术，对于风机技术人员至关重要。随着工业发展对节能、环保、安全要求的不断提高，高效、可靠、专用的离心鼓风机技术将持续进步，为各行业提供更强大的气体输送解决方案。

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