混合气体风机G10-22№8.7D深度解析与应用

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混合气体风机G10-22№8.7D深度解析与应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：混合气体风机、G10-22№8.7D、工业气体输送、风机配件、风机修理、离心风机、轴瓦、碳环密封

一、离心风机基础与工业气体输送概述

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，广泛应用于工业生产中，特别是各类工艺气体的输送环节。其工作原理基于牛顿第二定律和欧拉方程：叶轮高速旋转，气体在离心力作用下被甩向叶轮边缘，动能增加；随后在蜗壳或扩压器中，部分动能转化为静压能，从而实现气体的增压与输送。核心性能参数包括流量（单位时间输送的气体体积，常以立方米每分钟或立方米每小时计）、压力（风机进出口的全压差或静压差，常以帕斯卡Pa或千帕kPa计，工业上也常用毫米水柱mmH₂O或大气压atm作为单位）、功率（有效功率、轴功率、配用功率）及效率。

在工业领域，风机输送的介质远不止洁净空气。大量工艺过程涉及具有腐蚀性、毒性、易燃易爆性或含有粉尘颗粒的混合工业气体。这对风机的材料选择、结构设计、密封形式和运行维护提出了特殊且苛刻的要求。常见的需特殊处理的工业气体包括：

二氧化硫（SO₂）气体：强腐蚀性，遇水形成亚硫酸，对普通碳钢有极强的腐蚀作用。 氮氧化物（NOₓ）气体：主要包括NO、NO₂等，具有腐蚀性和毒性。 氯化氢（HCI）气体：强酸性，极易溶于水形成盐酸，腐蚀性极强。 氟化氢（HF）气体：剧毒且腐蚀性极强，能腐蚀玻璃和大多数金属。 溴化氢（HBr）气体：强酸性，腐蚀性强。 其他气体：如煤气、沼气（含H₂S）、氯气等。

为应对这些复杂工况，风机发展出了多种系列，例如：

“C”型系列多级风机：通过多个叶轮串联，逐级增压，适用于中高压力、大流量的工况，结构紧凑。 “D”型系列高速高压风机：通常采用高转速设计，单级或两级叶轮即可产生较高压力，适用于高压头、中等流量的场合。 “AI”型系列单级悬臂风机：叶轮悬臂安装，结构简单，维护方便，适用于中低压场合。 “S”型系列单级高速双支撑风机：叶轮由两侧轴承支撑，转子稳定性好，适用于高转速、高功率的工况。 “AII”型系列单级双支撑风机：与S型类似，双支撑结构确保了转子在重载或高转速下的刚性，应用广泛。

这些系列风机在设计时，会根据输送气体的特性，选用合适的金属材料（如不锈钢316L、蒙乃尔合金、哈氏合金、钛材等）或非金属涂层（如环氧树脂、聚四氟乙烯PTFE涂层），并对密封、冷却系统进行特殊设计。

二、混合气体风机G10-22№8.7D深度解析

型号G10-22№8.7D是工业领域中用于输送混合气体的典型离心风机。其型号解读如下：

G：代表风机用途为“鼓风机”（Blower），常用于输送气体。 10：代表风机的比转速经过特定计算后的化整值。比转速是一个相似准则，它综合反映了风机的流量、压力和转速之间的关系。此值决定了风机叶轮的形状（如前向、后向）和性能曲线的特性。G10通常对应高效率的后向叶轮。 22：代表风机的压力系数乘以10后的化整值。压力系数是另一个无量纲参数，反映了叶轮所能产生的压头能力。22表明该风机属于中高压头类型。 №8.7：代表风机的叶轮直径为8.7分米，即870毫米。这是风机的一个关键结构尺寸，直接影响其性能和外形尺寸。 D：代表风机的传动方式。根据国家标准，“D”通常表示悬臂支撑、联轴器传动，即电机通过联轴器直接驱动风机主轴，主轴一端由轴承箱支撑，另一端悬臂安装叶轮。这种结构紧凑，但对转子动平衡要求极高。

参照鼓风机型号“C250-1.315/0.935”的解释逻辑，我们可以更深入地理解性能参数标注方式：“C”系列多级风机，流量每分钟250立方米；“-1.315”表示出风口压力-1.315个大气压（约-133.2 kPa，负压表示抽吸工况）；“/0.935”表示进风口压力0.935个大气压（约94.7 kPa）。如果没有“/”及后续数字，通常默认进风口压力为1个标准大气压。

对于G10-22№8.7D，其具体性能参数（如流量、压力、转速）需查阅制造商提供的性能表或曲线，这些参数共同构成了该风机在特定管网系统中的工作点。

输送气体说明：
G10-22№8.7D设计用于输送混合工业气体。这意味着它在材料选择和结构设计上已考虑了气体的复杂性。例如：

材料：过流部件（机壳、叶轮、进风口）可能采用不锈钢304或316，甚至更高等级的耐腐蚀材料。密封：采用特殊的轴端密封（如碳环密封、迷宫密封加氮气吹扫）以防止有毒或腐蚀性气体泄漏。结构：D型悬臂结构需确保叶轮和主轴的刚性，避免因介质密度变化或结垢引起的不平衡振动。

三、风机核心配件详解

一台高性能、长寿命的离心风机，依赖于其精密设计和制造的核心配件。

风机主轴：作为传递扭矩和支撑转子的核心部件，必须具有极高的强度、刚性和韧性。通常采用优质合金钢（如40Cr、42CrMo）经锻造、粗加工、调质热处理、精加工、磨削而成。其临界转速必须远高于工作转速，以避免共振。 风机轴承与轴瓦：对于G10-22№8.7D这类中型风机，滑动轴承（即轴瓦）应用普遍。轴瓦通常由钢背衬和耐磨减摩合金层（如巴氏合金）构成，工作时依靠形成的压力油膜将转子“浮起”，具有承载能力强、耐冲击、阻尼性能好（有利于抑制振动）的优点。维护中需密切关注轴瓦间隙、温升及润滑油品质。 风机转子总成：这是风机的“心脏”，包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等。叶轮作为核心做功元件，其型线、叶片角度和加工精度直接决定风机效率和性能。转子在装配后必须进行严格的动平衡校正，精度等级通常要求达到G2.5或更高，以确保运行平稳。 密封系统： 气封（迷宫密封）：通常安装在机壳与主轴贯穿处，由一系列环形齿片和腔室组成，利用多次节流膨胀效应来减小气体泄漏。结构简单，无接触磨损，但存在一定泄漏量。油封：主要用于轴承箱端盖，防止润滑油泄漏和外部污染物进入。 碳环密封：在输送有毒、贵重或危险气体时是关键配置。由多个碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套（或轴）表面，形成动态密封。具有自润滑、耐腐蚀、密封效果好的特点。需配套封气系统，向密封腔通入惰性气体（如氮气）以阻止工艺气体外泄。 轴承箱：是容纳轴承（或轴瓦）和润滑油的壳体。它需要保证轴承的对中性和稳定性，并提供有效的润滑和冷却。箱体上设有油位计、温度计接口和冷却水套（如需）。

四、风机常见故障与修理要点

风机在长期运行后，尤其是在恶劣工况下，会出现各种问题，及时的诊断与修理至关重要。

振动超标：原因：转子不平衡（叶轮磨损、结垢、部件脱落）、对中不良、轴承/轴瓦磨损、基础松动、共振。修理：停机检查，重新进行转子动平衡；校正电机与风机的主轴对中；更换损坏的轴承或刮研/更换轴瓦；紧固地脚螺栓。 轴承/轴瓦温度过高：原因：润滑油量不足或油质劣化；冷却系统故障；轴承/轴瓦间隙过小或损坏；安装不当；负载过大。修理：检查油位，更换合格润滑油；清理冷却水管路或更换冷却器；调整或更换轴承/轴瓦；重新找正；检查系统阻力，确保风机在高效区运行。 风量或风压不足：原因：转速不符；进口过滤器堵塞；管网阻力增大；叶轮磨损严重；机壳或密封间隙过大导致内泄漏。修理：检查电机和传动部件；清洗或更换过滤器；检查管网阀门和管路；修补或更换叶轮；调整密封间隙。 异常噪音：原因：轴承损坏；转子与静止件摩擦（扫膛）；叶轮松动；进入喘振工况。修理：立即停机检查，更换轴承；检查各部间隙并调整；紧固叶轮锁紧装置；调整运行工况，避开喘振区。

修理流程规范：

前期准备：办理工作票，切断电源，挂牌上锁，介质隔离与置换。拆卸：按顺序拆卸，做好标记，使用专用工具，保护配合面。 检查测量：详细检查各部件磨损、腐蚀、裂纹情况。关键测量包括：轴瓦间隙（常用压铅法或抬轴法）、叶轮口环与壳体间隙、主轴直线度、转子跳动值。 修复与更换：对可修复件（如轴瓦刮研、叶轮堆焊修复、动平衡校正）进行专业处理；对不可修复或经济性不佳的部件进行更换，确保材质和精度符合原设计要求。 回装与调试：按相反顺序回装，确保各部间隙达标，严格进行对中。加注指定牌号和数量的润滑油。点动试车无异常后，空载运行，监测振动、温度、噪音。正常后逐步加载至满负荷，并再次全面检测。

五、输送特殊工业气体的风机技术要点

针对前述的特殊工业气体，风机需进行针对性设计：

输送SO₂、HCI、HF、HBr等腐蚀性气体：材料：首选高级不锈钢（316L适用于多数氯离子环境）、哈氏合金C-276、蒙乃尔合金或钛材。对于HF，甚至需采用蒙乃尔合金。密封：必须采用无泄漏或微泄漏密封，如碳环密封配合氮气吹扫，确保有毒气体不外泄。 表面处理：可对碳钢机壳内壁施加厚厚的PTFE或PP涂层，但需注意涂层的抗剥离和耐温性能。结构：尽量避免缝隙和死区，防止积液加速腐蚀。排水口需畅通。 输送NOₓ气体：除了耐腐蚀材料，还需注意NO在某些条件下可能形成硝酸盐结晶，堵塞流道或密封。需考虑伴热保温，防止气体冷凝。 通用防护措施： 防腐设计：增加壁厚腐蚀余量；采用死区少的结构。 安全性：对于易燃易爆气体，风机需采用防爆电机，并确保所有部件接地良好，防止静电积聚。 监测与维护：加强对振动、温度、密封气压力的在线监测。制定更频繁的维护和检查计划，定期检查内部腐蚀和结垢情况。

六、总结

G10-22№8.7D混合气体风机是工业气体输送系统中的关键设备。深入理解其型号含义、性能特点、核心配件构成以及针对不同工业气体的适应性设计和维护修理要点，对于保障生产装置的长周期、安全、稳定运行至关重要。作为风机技术人员，我们不仅要掌握风机本身的机械知识，更要了解所输送介质的物理化学特性，将两者结合，才能做到精准选型、正确使用、预见性维护和高效修理，最终为企业创造最大的价值。在面对日益苛刻的环保和安全要求时，对风机，特别是特殊气体风机技术的深耕细作，显得尤为重要。

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