混合气体风机：4-72№10C型离心风机深度解析与应用

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混合气体风机：4-72№10C型离心风机深度解析与应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：离心风机、4-72№10C、混合气体、工业气体输送、风机配件、风机修理、轴瓦、碳环密封

第一章离心风机基础与混合气体输送概述

离心风机是一种依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的流体机械。其工作原理基于牛顿第二定律和角动量守恒。当电机带动叶轮高速旋转时，叶片间的气体在离心力的作用下，从叶轮中心被甩向边缘，在此过程中，气体的动能和压力能均得到增加。气体离开叶轮后进入蜗壳形机壳，蜗壳的流通截面逐渐扩大，将部分动能进一步转化为静压能，最终从出口排出。与此同时，叶轮中心处因气体被甩出而形成低压区，外界气体在大气压作用下被连续不断地吸入，从而形成连续的气体输送。

其核心性能参数遵循风机基本定律，即风机的压力与转速的平方成正比，流量与转速成正比，而轴功率与转速的三次方成正比。全压效率是衡量风机能量转换效率的关键指标，计算公式为：有效功率除以轴功率再乘以百分之百。有效功率等于风机全压乘以流量再除以一千。

在工业生产中，风机输送的介质往往不是纯净空气，而是成分复杂的混合工业气体。这些气体可能包含二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOₓ)、氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)等多种腐蚀性、有毒或易燃易爆成分。输送此类介质对风机的材料选择、结构设计、密封性能和运行维护提出了极高要求。风机必须能够抵抗气体的化学腐蚀，防止有害气体泄漏，并保证在特定的温度、压力下稳定运行。

第二章 4-72№10C型离心风机深度解析

2.1 型号释义与基本结构

型号“4-72№10C”是国产离心风机中一个经典系列，其含义解析如下：

“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比转速。 “№10”：代表风机的机号，即叶轮外径为10分米（1000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。这种结构紧凑，传动比可调，安装维护相对方便。

4-72系列风机以其高效率、低噪声、性能曲线平坦等优点，广泛应用于通风换气、锅炉引风及某些腐蚀性不强的混合气体输送场景。

2.2 核心配件详解

一台完整的4-72№10C风机由多个精密部件协同工作，其核心配件包括：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承力与传动部件，通常采用高强度优质碳素钢或合金钢（如45号钢、42CrMo）制造。它必须具有极高的强度、刚度和韧性，以承受叶轮产生的扭矩、弯矩以及旋转的离心力，同时其临界转速必须远高于工作转速，以避免共振。 风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等旋转部件组成。叶轮通常由后倾式机翼型或平板型叶片、前盘、后盘及轮毂焊接或铆接而成。对于可能接触腐蚀性气体的工况，叶轮需采用不锈钢（如304、316）、钛合金或进行特种防腐涂层处理。转子在组装后必须经过严格的动平衡校正，其残余不平衡量需符合国际标准ISO 1940的G2.5或更高等级，以确保风机平稳运行，减少振动和噪音。 风机轴承与轴瓦：在4-72№10C这类中型风机中，常采用滑动轴承，即轴瓦。轴瓦通常由钢背衬以巴氏合金、铜基合金或高分子复合材料等耐磨减摩材料构成。滑动轴承具有承载能力强、阻尼性能好、耐冲击等优点。其润滑依赖于一套强制供油系统，润滑油在轴颈与轴瓦间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。轴承座上通常配备铂热电阻或双金属温度计，用于实时监控轴承温度，防止因润滑不良导致烧瓦事故。 密封系统：这是防止介质泄漏和润滑油外泄的关键。 气封与油封：气封主要用于阻止机壳内气体沿轴端向外泄漏。油封则用于防止轴承箱内的润滑油泄漏。传统结构包括迷宫密封、毡圈密封等。 碳环密封：在现代及要求更高的风机中，碳环密封被广泛应用。它由数个预紧弹簧压紧的碳石墨环组成，与轴套形成端面接触。碳环具有自润滑、耐磨损、耐高温和耐腐蚀的特性，能提供比迷宫密封更优异的密封效果，尤其适用于输送有毒、有害或贵重气体的场合。 轴承箱：是容纳轴承、轴瓦及润滑油的密闭箱体。它为转子系统提供稳定可靠的支撑，其结构刚度和加工精度直接影响风机运行的稳定性。

第三章工业气体输送风机的特殊考量与选型

针对不同的工业气体和工艺要求，风机发展出了多种专用系列。

“C”型系列多级风机：如参考型号“C250-1.315/0.935”，它通过串联多个叶轮，使气体逐级增压，适用于需要较高压头但流量不大的工况。其解释为：流量每分钟250立方米；出口压力为-1.315个大气压（表压，负压）；进口压力为0.935个大气压（绝压）。若没有“/”及后续数字，则默认进口压力为1个标准大气压。此类风机常用于真空脱气、物料输送等。 “D”型系列高速高压风机：通常采用增速齿轮箱将电机转速提升至数千甚至上万转/分钟，配合高效叶轮，实现单级高增压。适用于高压小流量的工艺气体压缩，如石化行业的尾气回收。 “AI”型系列单级悬臂风机：结构类似4-72的C传动方式，叶轮悬臂安装，结构紧凑。适用于中低压、大流量的洁净或轻度污染气体。 “S”型系列单级高速双支撑风机：叶轮置于两轴承之间，转子稳定性好，适用于高转速、高功率的场合，能输送多种工艺气体。 “AII”型系列单级双支撑风机：同样是双支撑结构，通常转速低于S型，但承载能力更强，运行可靠，是工业领域应用最广泛的结构形式之一，可应对多种混合工业气体。

针对特定气体的材料选择：

输送二氧化硫(SO₂)气体：SO₂遇水生成亚硫酸，腐蚀性极强。风机过流部件（叶轮、机壳）需选用316L不锈钢及以上等级，或采用哈氏合金、衬塑、衬胶处理。 输送氮氧化物(NOₓ)气体：NOₓ气体通常温度较高，且具有氧化性。可选用304、316不锈钢或更耐高温氧化的材料。 输送氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)气体：这些都是强腐蚀性酸气，特别是HF，能腐蚀玻璃和大多数金属。必须选用蒙乃尔合金、因科镍合金、哈氏合金C-276等镍基合金，或采用聚四氟乙烯(PTFE)内衬。密封系统必须采用碳环密封或干气密封等无油、耐腐蚀的先进形式。

第四章风机常见故障与修理维护

风机的稳定运行离不开定期的维护和及时的修理。

4.1 常见故障分析

振动超标：最常见故障。原因包括：转子不平衡（叶轮磨损、结垢）、对中不良、轴承磨损（轴瓦巴氏合金脱落或烧蚀）、地脚螺栓松动、基础刚性不足或发生共振。 轴承温度过高：润滑油油质不佳、油量不足或油路堵塞；轴瓦间隙过小或过大；冷却系统故障；润滑油中混入水分或杂质。 性能下降（风量、风压不足）：进出口管道堵塞或泄漏；转速未达额定值；叶轮磨损严重间隙过大；机壳或密封磨损导致内泄漏增大。 异常声响：轴承损坏的“咯咯”声；叶轮与机壳摩擦的“沙沙”声；喘振时的“呼哧”声。

4.2 关键部件修理工艺

转子总成的动平衡校正：这是修理的核心环节。一旦叶轮经过修补、清洗或更换，必须重新进行动平衡。先在平衡机上找到不平衡量的相位和大小，然后通过在对侧配重（焊补平衡块）或去重（钻孔）的方式，使转子残余不平衡量达到标准要求。 轴瓦的刮研与更换：滑动轴承的轴瓦磨损后，需要根据主轴轴颈的实际尺寸进行刮研，以确保接触面积大于75%，且接触点分布均匀。若磨损超限或出现裂纹、剥落，则需更换新轴瓦。新轴瓦同样需要经过精细的刮研过程。 叶轮的修复与防腐：对于磨损的叶片，可采用堆焊耐磨材料（如碳化钨）后进行打磨成型。对于腐蚀，可进行喷砂除锈后重新喷涂环氧、聚氨酯或陶瓷基防腐涂层。严重损坏时需整体更换，并严格按图纸材料要求制作。 密封系统的升级：老旧的迷宫密封或填料密封若泄漏严重，可考虑升级为碳环密封或机械密封。更换时需确保密封腔室的清洁度和尺寸精度，安装过程中避免对碳环造成磕碰。

4.3 定期维护制度

建立以预防为主的维护制度：每日巡检记录振动、温度、声音和油位；每月分析润滑油品质；每半年至一年进行一次全面检查，包括对中复查、碳环密封磨损检查、叶轮清垢和轴承间隙测量。

第五章总结

4-72№10C型离心风机作为通用风机的典型代表，其设计理念和核心组件是理解所有工业气体风机的基础。从通用的空气输送到苛刻的混合工业气体处理，风机的型号、结构、材料和密封技术都在不断演进和专门化。深入理解风机的工作原理、配件功能以及针对特定介质的适应性选择，是确保风机安全、高效、长周期稳定运行的根本。同时，一套科学、规范的维护与修理体系，是延长风机寿命、保障生产连续性的关键。作为风机技术人员，必须掌握从基础理论到实践维护的全链条知识，才能应对各种复杂工况的挑战。

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