输送工业气体风机C100-1.0932/1.0342离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：高压离心鼓风机、工业气体输送、有毒气体处理、石墨密封、风机维修、酸性气体输送、氢气输送

一、高压离心鼓风机基础概述

高压离心鼓风机作为工业气体输送系统的核心设备，在化工、冶金、环保等领域发挥着至关重要的作用。其工作原理基于离心力作用，当风机主轴带动叶轮高速旋转时，气体从轴向进入叶轮，在离心力作用下被加速并甩向叶轮外周，形成高压气流。根据气体动力学原理，气体在叶轮中的能量转换遵循欧拉方程，即风机传递给单位质量气体的理论能量等于气体在叶轮进出口处的圆周速度与绝对速度圆周分量的变化乘积。

工业气体输送风机根据结构和性能特点可分为多种系列："C"型系列多级风机适用于中高压场合，采用多级叶轮串联结构；"D"型系列高速高压风机采用齿轮增速装置，转速可达数万转每分钟；"AI"型系列单级悬臂风机结构紧凑，适用于中等压力工况；"S"型系列单级高速双支撑风机稳定性高，适用于大流量场合；"AII"型系列单级双支撑风机则兼具高稳定性和维护便利性。

二、C100-1.0932/1.0342离心鼓风机技术说明

C100-1.0932/1.0342型离心鼓风机是专门为输送氢气等工业气体设计的特种设备。型号中的"C"代表多级离心风机，"100"表示风机进口直径为100毫米，"-1.0932"表示出口绝对压力为1.0932个大气压，"/1.0342"表示进口绝对压力为1.0342个大气压。该压力参数表明这是一台工作在接近常压条件下的风机，压比约为1.057，属于低压比风机。

该风机采用特殊设计的石墨密封系统，这是输送氢气的关键技术创新。石墨材料具有自润滑特性、化学稳定性好和热膨胀系数小的特点，能有效防止氢气分子泄漏。由于氢气分子是自然界中最小的分子，极易从微小的间隙泄漏，传统机械密封难以满足要求。石墨密封环通过弹簧加载方式与轴套保持恒定接触，形成动态密封界面，即使在轴有轻微径向跳动时也能保持密封效果。

风机主轴采用42CrMo高强度合金钢，经调质处理和精密磨削，具有优异的强度和刚度。轴承系统采用巴氏合金轴瓦，这种滑动轴承具有承载能力强、抗冲击性能好的特点，特别适合连续运行的工业风机。轴瓦内表面浇注的巴氏合金厚度通常为2-3毫米，其微观结构中的软相基质与硬相颗粒组合，可在轴瓦表面形成良好的跑合层。

三、工业管道有毒气体清理吹扫技术解析

在输送有毒气体的工业管道系统中，清理吹扫是确保安全的重要工序。对于输送氢气的C100-1.0932/1.0342风机系统，吹扫过程需遵循严格规程。首先应采用惰性气体（如氮气）进行置换吹扫，将管道内的氧气含量降至安全水平（通常低于0.5%），防止形成爆炸性混合物。吹扫流速应控制在5-15米/秒范围内，确保充分湍流置换而又不产生静电积聚危险。

吹扫过程中，风机需在低速状态下运行，通过调节进口导叶或变频控制来实现流量调节。吹扫时间计算基于管道容积和吹扫气体流量的比值，通常要求至少进行3-5个完整管道容积的置换。对于已输送过有毒气体的系统，吹扫前还需进行化学清洗，使用中和剂处理残留毒性物质。如输送酸性气体后，可用碱性溶液循环清洗，再用清水冲洗，最后用干燥氮气吹扫。

特别需要注意的是，氢气系统的吹扫必须确保彻底清除空气，因为氢气爆炸极限范围极宽（4%-75%）。吹扫合格标准是出口气体含氧量连续监测低于安全阈值，且可燃气体检测合格。吹扫过程中风机轴承温度、振动值需实时监控，异常升高应立即停机检查。

四、酸性有毒气体输送技术说明

工业酸性有毒气体如二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOₓ)、氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)等对风机材料有强腐蚀性，需采取特殊设计。输送这类气体时，风机过流部件需选用耐腐蚀材料，如不锈钢316L、哈氏合金C276或钛材。对于不同酸性气体，材料选择有不同侧重：输送氯化氢气体时宜选用镍基合金；输送氟化氢时需采用蒙乃尔合金；输送二氧化硫可采用不锈钢304内涂防腐涂层。

AI(M)270-1.124/0.95型风机是专门用于输送混合煤气的设备，其中"(M)"表示煤气风机中的混合煤气输送。该型号流量为每分钟270立方米，出口压力为-1.124个大气压（负压状态），进口压力为0.95个大气压。这种负压操作的风机常用于抽吸煤气，防止泄漏。对于酸性气体，负压操作可降低泄漏风险，但需特别注意密封系统的可靠性。

酸性气体输送风机的内部间隙设计要比常规风机大20%-30%，防止腐蚀产物积聚导致转子卡滞。叶轮型线应简洁流畅，避免尖角和小曲率半径，减少腐蚀介质滞留。对于含有固体颗粒的酸性气体，还需在进口加装过滤器，叶轮叶片需适当加厚，并考虑防磨措施。

五、风机核心部件技术详解

风机主轴：作为旋转核心，主轴材料需具备高强度、高韧性和良好的疲劳抗力。常见材质为40Cr、35CrMo或42CrMo，调质处理后硬度达到HB240-280。主轴直线度要求极高，全长度范围内不超过0.02毫米。与叶轮、联轴器配合的轴颈部位需表面淬火，硬度HRC45-50，提高耐磨性。

风机轴承与轴瓦：滑动轴承采用剖分式结构，便于安装维护。轴瓦基体为铸钢或铸铁，内衬巴氏合金。巴氏合金成分根据负荷速度特性选择：高速轻载选用SnSb11Cu6，中速中载选用PbSb15Sn10。轴瓦与轴颈间隙按轴颈直径的0.1%-0.15%设计，并需考虑热膨胀因素。润滑油系统配备恒温控制，保持油温在40±5℃。

风机转子总成：包括主轴、叶轮、平衡盘、轴套等组件。叶轮采用后弯叶片设计，叶片数6-12片，出口角20°-40°。多级风机叶轮采用交错布置，平衡轴向力。转子动平衡精度要求G2.5级，残余不平衡量小于等于转子质量的2.5%。对于高速风机，还需进行超速试验，试验转速为工作转速的115%，持续2分钟。

密封系统：包括气封、油封和碳环密封。气封多为迷宫密封，利用多次节流效应降低泄漏；油封防止润滑油外泄；碳环密封用于特殊介质密封。石墨碳环密封由多个密封环串联组成，每个密封环由4-6个弧段构成，通过弹簧箍紧在轴上。密封环内径与轴套间隙仅为0.05-0.1毫米，形成微小间隙密封。

轴承箱：作为轴承支撑部件，轴承箱需具有足够刚度和精确对中性。箱体材料为HT250铸铁，壁厚均匀过渡，防止铸造应力。轴承箱与底座配合面需刮研，接触点均匀分布且每平方英寸不少于4-6点。油封槽、回油孔位置需精心设计，确保润滑油流畅循环。

六、风机维护与修理技术

风机定期维护包括日常点检、月度检查和年度大修。日常点检主要监测轴承温度、振动值、异响和泄漏情况；月度检查包括润滑油化验、密封状况评估和紧固件检查；年度大修需全面解体，检查各部件磨损情况。

主轴修理：主轴颈磨损可采用镀铬、热喷涂或激光熔覆修复。修复后需重新磨削，表面粗糙度Ra≤0.4μm，圆度公差不超过0.01mm。主轴弯曲校正采用局部加热加压法，加热温度不超过600℃，防止材料组织变化。

叶轮维护：叶轮腐蚀磨损可采用堆焊修复，焊前预热至300-350℃，焊后缓冷消除应力。修复后叶轮需重新进行动平衡，平衡精度不低于G6.3级。对于叶片穿孔腐蚀，可采用补板法，补板材料与叶轮一致，周边连续焊接。

轴承系统维修：轴瓦巴氏合金脱落需重新浇注。浇注前基体彻底清洗、挂锡，熔融巴氏合金浇注温度控制在400-450℃。浇注后轴瓦需镗孔、刮研，接触角60°-90°，接触点均匀。轴承间隙调整通过修刮中分面或调整垫片实现。

密封系统更换：石墨密封环更换时需注意安装方向，通常有倒角侧朝向高压端。弹簧压力需均匀，多个密封环弹簧压力差不超过10%。安装前密封环内孔与轴套需进行配研，确保接触均匀。

七、工业气体输送风机选型与应用

工业气体输送风机选型需综合考虑气体性质、工况参数和安装环境。对于易燃易爆气体如氢气，风机需采用防爆电机和防静电结构；对于有毒气体，密封系统需双重或多重保护；对于腐蚀性气体，材料选择至关重要。

流量调节是风机运行的重要环节。对于C100-1.0932/1.0342这类定速风机，可通过进口导叶、出口节流或旁路回流调节流量。变速调节效率更高，可采用变频驱动或液力耦合器。风机工作点应避开喘振区，最小流量通常不低于额定流量的70%。

不同系列风机适用不同工况："C"型多级风机适用于0.5-2.0MPa的中高压系统；"D"型高速风机适合2.0-4.0MPa高压场合；"AI"型悬臂风机结构紧凑，适合中小流量；"S"型高速双支撑风机适用于大流量高压条件；"AII"型双支撑风机则兼顾稳定性和维护便利性。

特殊气体输送需特殊考虑：输送二氧化硫气体时，风机内件宜采用304不锈钢加特殊涂层；输送氮氧化物时需控制气体温度，防止高温下生成更多NOx；输送卤化氢气体时需特别注意湿度控制，防止形成强酸液膜。

八、风机安全运行与故障预防

风机安全运行需建立完善的监控系统，包括振动监测、温度监测、压力监测和气体泄漏监测。振动速度有效值不超过4.5mm/s，轴承温度不超过75℃，润滑油压力稳定在0.1-0.3MPa范围内。

常见故障及预防措施：转子不平衡可通过定期清灰和动平衡校正预防；轴承损坏需保证润滑油清洁度和合适的工作游隙；密封泄漏需定期检查密封环磨损和弹簧压力；喘振可通过设置防喘振控制系统避免。

对于输送有毒气体的风机，应设置双重机械密封加惰性气体阻塞系统，风机房需强制通风，空气中毒性气体浓度实时监测。应急处理预案包括紧急停机、惰性气体置换和喷淋吸收等措施。

高压离心鼓风机的技术发展正朝着高效化、智能化、高可靠性方向迈进。新材料应用、状态监测系统完善和设计方法优化将不断提升风机性能，为工业气体安全输送提供更加可靠的保障。

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