다단 송풍기는 두 개 이상 임펠러를 한 케이싱 안에 연속으로 배치하여, 공기가 각 단을 통과할 때마다 압력이 단계적으로 상승하도록 설계된 송풍기를 의미한다. 단단 구조의 송풍기보다 훨씬 높은 정압을 얻을 수 있어, 장거리 이송과 복잡한 배관망, 고저차가 큰 환기 계통에서 특히 유리하다. 광산과 산업 현장에서는 깊은 갱도와 긴 덕트, 복잡한 분기망을 가진 환기 계통에서 가압 역할을 수행하기 위해 다단 송풍기를 채택하는 경우가 많다. 다단 원심 송풍기는 고압이 요구되는 공정에서 널리 사용되는 대표적인 형식이다.
광산 분야에서 다단 송풍기는 배관망 가압과 장거리 이송, 고압 공정에 적용된다. 예를 들어, 깊이가 큰 갱도와 여러 갈래로 분기된 환기 네트워크에서는 공기 흐름이 곳곳에서 압력 손실을 겪게 되며, 이를 보상하기 위해 높은 정압을 제공하는 송풍기가 필요하다. 다단 송풍기를 사용하면 하나의 설비로 큰 압력을 확보할 수 있어, 여러 대의 단단 송풍기를 직렬로 연결하는 것보다 구조가 간단하고 효율적인 경우가 많다. 또한 광산과 연계된 공정 설비, 예를 들어 가스 순환 설비나 고압 건조 설비, 반응기 공기 공급 설비에서도 다단 송풍기가 사용된다.
다단 송풍기를 설계·선정할 때에는 필요한 총 정압과 풍량, 공기 밀도와 온도, 배관망 구조를 정확히 분석해야 한다. 각 단의 임펠러는 전체 압력을 균등하게 분담하도록 설계되며, 유동이 안정적으로 다음 단으로 전달되도록 안내 날개와 내부 유로 형상이 최적화되어야 한다. 베어링와 축은 각 단의 하중과 진동을 견딜 수 있도록 충분한 강도와 강성을 가져야 하며, 정밀한 정렬과 균형 조정이 필수적이다. 또한 다단 송풍기는 고압 운전 특성상 누설과 온도 상승, 진동에 민감하므로, 씰 구조와 냉각 구조를 충분히 고려해야 한다.
운영과 유지보수 측면에서 다단 송풍기는 단단 송풍기에 비해 구조가 복잡하고 부품 수가 많기 때문에, 체계적인 관리가 요구된다. 운전 중에는 각 단의 압력과 온도, 전체 진동 수준, 베어링와 모터 상태를 지속적으로 모니터링해야 한다. 작은 불균형이나 정렬 불량도 고압 운전 조건에서는 빠르게 문제로 확대될 수 있으므로, 정기적인 진동 분석과 정밀 점검이 필요하다. 또한 배관망 저항이 설계 시점과 달라졌을 경우, 다단 송풍기의 운전점이 변할 수 있으므로, 환기 측정과 함께 송풍기 운전 조건을 재검토해야 한다. 인버터 제어와 자동 제어 시스템을 도입하면, 실제 요구 압력과 풍량에 맞추어 회전수를 조정하여 에너지 절감을 달성할 수 있다. 이러한 설계와 운영 관리가 잘 결합될 때, 다단 송풍기는 광산과 산업 현장에서 고압 환기와 가압 이송을 안정적으로 수행하는 핵심 설비로 기능한다.
