混合气体风机：4-72№6C型离心风机深度解析与应用

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混合气体风机：4-72№6C型离心风机深度解析与应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：混合气体风机、4-72№6C、离心风机、工业气体输送、风机配件、风机修理、气封、轴瓦

第一章离心风机基础与混合气体输送概述

离心风机作为一种依靠输入机械能提高气体压力并排送气体的流体机械，在工业生产中扮演着至关重要的角色。其核心工作原理是，电机驱动风机主轴带动叶轮高速旋转，叶轮中的叶片迫使气体随之旋转，气体在离心力的作用下被甩向叶轮边缘，从蜗形机壳的出口排出。与此同时，叶轮中心区域形成低压区，在外界大气压或进口气压的作用下，新的气体被源源不断地吸入，从而形成连续的气体输送。

对于从事风机技术的工程师而言，理解离心风机的基础知识是处理各类复杂工况的基石。风机性能的核心参数包括：

流量：单位时间内通过风机的气体体积，通常以立方米每分钟或立方米每小时表示。全压：风机出口截面与进口截面的总压之差，代表了风机赋予气体的能量，单位是帕斯卡或千帕。静压：风机全压减去动压，用于克服管道系统的阻力。功率：分为轴功率（风机主轴所需功率）和有效功率（气体实际获得的功率），两者之比即为风机效率。转速：风机叶轮每分钟的旋转次数。

当输送介质为混合工业气体时，风机的设计与选型变得尤为复杂。混合气体可能具有腐蚀性、毒性、易燃易爆性或含有粉尘颗粒，这些特性直接影响风机材料的选择、密封形式、结构设计以及运行维护策略。例如，输送二氧化硫、氯化氢等酸性气体，需采用耐腐蚀合金或衬覆特种涂层；输送含尘气体，需考虑叶轮的耐磨设计和清灰装置。

工业领域中常见的特殊气体输送风机系列包括：

“C”型系列多级风机：通过多个叶轮串联，逐级提高气体压力，适用于需要较高压升的工况。 “D”型系列高速高压风机：采用高转速设计，在单级或较少级数下实现高压头，结构紧凑。 “AI”型系列单级悬臂风机：叶轮悬臂安装，结构简单，适用于中低压场合。 “S”型系列单级高速双支撑风机：叶轮由两侧轴承支撑，运行稳定，适用于高转速、高性能要求。 “AII”型系列单级双支撑风机：与“S”型类似，是双支撑结构的另一种常见形式，刚性好，维护方便。

这些系列的风机型号编码通常蕴含了关键信息。以参考鼓风机型号“C250-1.315/0.935”为例：

“C”：代表“C”系列多级风机。 “250”：表示流量为每分钟250立方米。 “-1.315”：表示出风口压力为-1.315个大气压（表压，通常为负压抽吸工况）。 “/0.935”：表示进风口压力为0.935个大气压。如果型号中没有“/”及后续数字，则默认进风口压力为1个标准大气压。

第二章 4-72№6C型混合气体风机深度解析

2.1 型号释义与基本定位
“4-72№6C”是我国通用的一种中低压离心风机型号，其含义如下：

“4”：代表风机在最高效率点时的全压系数乘以10后的取整值。 “72”：代表风机在最高效率点时的流量系数乘以10后的取整值。 “№6”：代表风机的机号，即叶轮直径为6分米（600毫米）。 “C”：代表风机的传动方式。C型表示悬臂支撑，皮带传动，皮带轮在轴承外侧。这种结构使得风机的转速可以通过更换皮带轮进行调节，提供了灵活性。

4-72系列风机以其高效率、低噪声、性能范围广而著称。№6C型号通常适用于流量中等、压力要求不极高的场合，经过特定的材料与结构改进后，可用于输送一些腐蚀性不强的混合工业气体。

2.2 性能特性与应用场景
在标准空气状态下（温度20℃，压力101.325kPa，密度1.2kg/m³），4-72№6C风机在其性能范围内，能够提供稳定的风压和流量。其性能曲线（压力-流量曲线、功率-流量曲线、效率-流量曲线）呈现典型的离心风机特征：随着流量增加，风压逐渐下降，轴功率逐渐上升，效率则存在一个最高点。

当用于输送混合气体时，首要任务是进行气体介质换算。风机的实际性能取决于输送气体的密度。气体密度计算公式为：气体密度等于气体分子量除以二十二点四，再乘以（二百七十三除以（二百七十三加气体温度摄氏度）），再乘以（（当地大气压加气体表压）除以标准大气压）。若输送气体的密度大于空气，则风机产生的全压和所需轴功率会按比例增加；反之则减小。因此，选型时必须根据实际气体的成分、温度、压力计算出密度，并对样本性能进行修正，否则可能导致电机过载或风量风压不足。

4-72№6C经过改造（如采用不锈钢叶轮、增强密封）后，可用于处理一些常见的工业混合气体，例如：

输送氮氧化物气体：常用于硝酸生产、锅炉尾气处理等环节。需注意NOₓ的强氧化性和毒性，密封必须可靠，壳体需有防腐措施。 输送其他非强腐蚀性混合气体：如某些化工流程中的惰性或弱活性气体混合物。

然而，对于强腐蚀性气体如氯化氢、氟化氢、溴化氢和浓二氧化硫，标准的4-72系列通常难以胜任，必须选用专门设计的防腐风机，其接触气体的过流部件需采用哈氏合金、钛材、聚四氟乙烯衬里等高级耐腐蚀材料。

第三章风机核心配件详解

一台稳定运行的离心风机，离不开其内部各个精密配件的协同工作。以4-72№6C这类结构为例，并结合更广泛的工业风机实践，对关键配件说明如下：

3.1 风机主轴
主轴是传递扭矩、支撑叶轮旋转的核心部件。它必须具有极高的强度、刚度和耐磨性。通常采用优质碳素结构钢或合金钢（如45号钢、40Cr）经锻造、粗加工、热处理（调质）、精加工和磨削而成。主轴的直线度、与轴承和叶轮配合处的尺寸精度和表面光洁度要求极高，任何偏差都可能导致振动超标。

3.2 风机转子总成
转子总成是风机的“心脏”，指由主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等组成的旋转组件。动平衡校验是转子总成装配中最关键的工序。不平衡量会导致风机运行时产生周期性离心力，引发振动和噪声，加速轴承磨损。精度平衡的公式可以简化为：允许残余不平衡量等于（平衡精度等级乘以转子质量）除以（角速度）。对于4-72№6C这类风机，通常要求达到G6.3或更高的平衡等级。

3.3 风机轴承与轴瓦
4-72№6C型风机通常采用滚动轴承（球轴承或滚子轴承），其具有摩擦小、效率高、维护简便的优点。
而在大型、重载或高速风机（如“S”型、“AII”型系列）中，常采用滑动轴承，即轴瓦。轴瓦通常由钢背衬以巴氏合金、铜基合金或铝基合金等减摩材料制成。它通过形成稳定的油膜将轴颈与轴承座隔开，实现液体摩擦，具有承载能力强、耐冲击、运行平稳的优点。但其结构复杂，需要一套完整的润滑系统支持。

3.4 轴承箱
轴承箱是容纳和固定轴承（或轴瓦）的部件，它为轴承提供精确的定位和可靠的支撑，并形成密闭的润滑油腔。轴承箱的设计需保证良好的散热，并设有油位计、温度测点、放油塞等附件。

3.5 密封系统：气封与油封
密封是防止介质泄漏的关键，尤其在输送有毒、有害或贵重气体时至关重要。

气封（或称轴封）：用于防止风机壳体内的气体沿主轴泄漏到大气中。在输送普通空气或无危害气体时，可采用迷宫密封，利用多次节流效应来减小泄漏。对于要求更高的场合，会采用碳环密封。碳环密封由数个碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套表面，形成动态密封，具有自润滑、耐高温、密封效果好的特点，非常适合作为混合气体风机的气封。油封：主要用于防止轴承箱的润滑油泄漏，并阻挡外部灰尘进入。通常采用橡胶油封或毛毡油封，安装在轴承箱的端盖上。

第四章风机常见故障与修理要点

风机的定期维护与及时修理是保障其长周期安全运行的生命线。

4.1 常见故障模式

振动超标：最常见的问题。原因包括：转子不平衡（叶轮磨损、粘灰、零件松动）、轴承损坏、联轴器对中不良、地脚螺栓松动、主轴弯曲、临界转速共振等。 轴承温度过高：可能是润滑不良（油质劣化、油量不足）、轴承损坏、安装不当、冷却不足或振动过大所致。 风量风压不足：系统阻力增大、转速降低、叶轮磨损严重、间隙过大（特别是进口圈与叶轮间隙）、管网泄漏或电机故障。 异常噪声：分为空气动力性噪声（涡流、湍流）和机械噪声（轴承、齿轮、松动件撞击）。 气体泄漏：密封件（气封、壳体法兰垫片）老化或损坏。

4.2 系统性修理流程

停机与隔离：确保电源完全切断，进出口阀门关闭，系统泄压、置换（对于有毒易燃气体）。 拆卸与检查：按顺序拆卸管路、联轴器护罩、电机、轴承箱端盖等。记录所有部件的相对位置和间隙数据。重点检查：叶轮：检查磨损、腐蚀、裂纹情况，特别是叶片入口和出口边缘。主轴：检查直线度、表面磨损、键槽状况。 轴承/轴瓦：检查滚动体的磨损、游隙；检查轴瓦的巴氏合金层是否有疲劳剥落、烧熔、刮伤。密封：检查迷宫密封齿的磨损，碳环密封的环体是否碎裂、磨损，弹簧弹力是否足够。壳体：检查腐蚀、磨损情况。 修复与更换： 叶轮动平衡：修复或更换叶片后，必须进行现场或离线动平衡校正，直至达到标准要求。 主轴修复：若弯曲可进行矫直，磨损处可采用喷涂、电刷镀或镶套修复。 轴承更换：使用专用工具拆装，确保安装到位，润滑油脂清洁适量。 密封更换：安装新密封时，必须保证间隙符合设计要求。安装碳环密封时，需小心轻放，确保各环在槽内活动自如。 回装与对中：按拆卸的逆序回装，确保所有螺栓紧固。联轴器对中是关键步骤，必须使用百分表进行精确的径向、端面找正，偏差需在允许范围内。 试运行：点动确认转向无误后，进行空载和负载试运行。监测振动、温度、电流等参数，确保一切正常。

第五章特种工业气体输送风机的选型与考量

如前所述，输送强腐蚀性、有毒工业气体，必须选用特种风机。

输送二氧化硫气体：SO₂遇水形成亚硫酸，腐蚀性极强。风机过流部件需采用316L不锈钢、904L不锈钢或耐酸镍基合金。密封必须采用高级别形式，如碳环密封或干气密封。 输送氯化氢气体：HCl气体及其水溶液（盐酸）是强腐蚀剂。材料首选哈氏合金B/C、钽材或内衬聚四氟乙烯。所有接缝和轴封必须万无一失。 输送氟化氢/溴化氢气体：HF和HBr的腐蚀性和渗透性极强，能破坏玻璃和大多数金属。风机需采用蒙乃尔合金、因科镍合金或内衬碳石墨。对密封系统的要求最为严苛。 输送氮氧化物气体：如前所述，需注重材料的抗氧化能力和密封性。

在选型这些特种风机时，除了精确计算性能参数，还必须向制造商提供完整的气体组分、浓度、温度、压力、含水量（露点）等工艺条件，以便进行最合理的材料选择和结构设计。安全永远是第一位的，需要考虑设置泄漏检测、应急冲洗、防火花等安全措施。

结语

离心风机，从通用的4-72№6C到复杂的特种气体风机，其技术内涵深远。作为一名风机技术从业者，不仅要掌握其基本工作原理和性能特性，更要深入理解不同介质对风机提出的特殊要求，精通核心配件的功能与维护，并具备系统性的故障诊断与修理能力。唯有如此，才能确保风机在各种苛刻的工业环境中稳定、高效、安全地运行，为生产工艺保驾护航。

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