重稀土钆(Gd)提纯风机C(Gd)2526-1.75技术详解与维保指南

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重稀土钆(Gd)提纯风机C(Gd)2526-1.75技术详解与维保指南

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土提纯、钆(Gd)分离、离心鼓风机、C(Gd)2526-1.75、风机配件、风机修理、工业气体输送、稀土冶金装备

第一章重稀土提纯工艺与风机设备概述

1.1 重稀土钆(Gd)的提纯工艺特点

重稀土元素，特别是钇组稀土中的钆(Gd)，因其独特的磁学、光学和核性质，在高端磁性材料、激光晶体、核医疗造影剂等领域具有不可替代的作用。钆的分离提纯是稀土湿法冶金中的关键环节，通常采用溶剂萃取、离子交换或萃取色层法等技术。这些工艺过程对气体输送设备提出了特殊要求：介质复杂性、压力稳定性、耐腐蚀性以及长期连续运行的可靠性。

在钆的萃取分离车间，风机主要承担以下几项关键任务：

氧化工序的气体供给：向反应槽提供氧气或空气，促进稀土元素的价态调整。 搅拌与气浮：通过向萃取槽、反萃槽注入气体，强化传质过程，提高分离效率。 物料输送与压滤：为压滤机、输送管道提供稳定气源，完成固液分离与物料转移。 尾气处理与循环：收集和处理工艺过程中产生的微量酸性或有机气体，保障环境安全。

因此，为钆提纯线配套的风机，绝非普通通用设备，而是需要根据具体的工艺气体成分、压力流量曲线、安全防爆等级以及车间腐蚀环境进行深度定制化设计与制造的专用装备。

1.2 稀土提纯专用离心鼓风机系列简介

针对稀土湿法冶金，特别是重稀土提纯的苛刻工况，行业内开发了多个系列的专用离心鼓风机。各系列基于其结构特点和性能范围，服务于不同的工艺环节：

“C”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，单级压升适中，通过增加级数可获得较高总压比。其特点是流量范围宽、压力稳定、运行平稳、效率曲线平坦，非常适合作为主工艺流程中需要稳定、中等压力气源的动力设备，如向多个并联的萃取槽供气。 “CF(Gd)”与“CJ(Gd)”型系列专用浮选离心鼓风机：这两者是专门为稀土浮选与气动搅拌工序优化的机型。“CF”型侧重于大气量、中低压，适用于大型浮选槽的底部曝气；“CJ”型则在结构上进行了紧凑化设计，更适合于空间受限或需要多点分散供气的场合。其过流部件通常采用更高级别的耐蚀材料。 “D(Gd)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速，使转子达到每分钟数万转的高转速，从而在单级或较少级数下实现高压升。该系列风机体积相对紧凑，出口压力高，适用于需要高压气体进行物料压送、反吹或作为某些高压反应气源的场景。 “AI(Gd)”型系列单级悬臂加压风机：转子一端悬臂支撑，结构简单，维护方便。适用于流量中等、压升要求不高的加压或循环工艺点，如向小型反应釜或缓存罐提供保护性气帘。 “S(Gd)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Gd)”型系列单级双支撑加压风机：两者均为双轴承支撑结构，转子刚性更好，运行稳定性高。“S”型强调高速设计，适用于中等流量、较高压升的工况；“AII”型则更注重通用性和经济性，适用于稳定流量和压力的持续供气点。两者都常见于尾气回收增压或工艺气体循环系统。

1.3 可输送工业气体特性与风机设计考量

稀土提纯车间可能涉及多种工艺气体，风机设计必须充分考虑其物理化学性质：

空气：最常用，需考虑湿度、尘埃含量。 工业烟气：成分复杂，可能含腐蚀性介质（如SO₂、HF酸雾），需重点考虑材质的耐酸腐蚀与密封的严密性。 二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性气体，常用于保护性氛围。需注意其密度与空气的差异对风机功率的影响，以及高纯度输送时的密封要求。 氧气(O₂)：强氧化性，所有过流部件必须严格去油脱脂，杜绝油脂，防止燃爆。通常选用不锈钢甚至铜合金材料。 氢气(H₂)、氦气(He)、氖气(Ne)：密度小，泄漏倾向强，对风机气封系统是巨大考验。同时，输送轻气体时，风机压头曲线会显著变化，电机易超载，需专门的气动设计和电机选型。 混合无毒工业气体：需明确混合比例和物性参数，作为风机设计的依据。

风机设计与选型的核心公式：

风机全压（单位：帕斯卡Pa或毫米水柱mmH₂O）：是风机对单位体积气体所做的功，用于克服管网阻力。 气体状态变化的影响：当输送气体的密度、温度、压力与标准空气不同时，风机的压力、轴功率会按比例变化。其关系遵循压力与气体密度成正比，轴功率也与气体密度成正比的基本规律。因此，为氢气选型的风机，若直接用于输送空气，电机必然会过载。

第二章核心设备详解：C(Gd)2526-1.75型重稀土钆提纯风机

2.1 型号释义与技术参数解读

型号 C(Gd)2526-1.75包含了该风机的系列、应用、主要性能参数和压力信息：

“C”：代表此风机属于C系列多级离心鼓风机。该系列以其高可靠性、宽工况适应性和便于维护的结构著称。 “(Gd)”：特指此风机为钆(Gd)提纯工艺专用型号。这意味着从材料选择（如过流部件采用316L或更高等级不锈钢）、密封设计（应对可能的酸性湿气）、内部清洁度（避免引入杂质污染产品）等方面，都进行了针对性优化。 “2526”：这是风机性能的核心代码。通常，前两位或三位数字表示风机的比转速系列或叶轮规格代号，后两位数字代表设计序号或变型代码。“2526”表明该风机采用了一组经过特定设计的叶轮组合，以实现目标流量和压力下的最优效率。 “-1.75”：表示风机在额定流量下的出口绝对压力为1.75个大气压（绝压）。根据行业惯例，如果没有“/”符号分隔进口压力，则默认为标准进口条件，即进口压力为1个大气压（绝压）。因此，该风机的净升压（压升）为0.75个大气压，或约0.75 kgf/cm²（表压）。

对比示例：参考型号“C200-1.5”，表示C系列风机，流量约200立方米/分钟，出口绝压1.5 atm，压升0.5 atm。而C(Gd)2526-1.75的压升更高，意味着它能克服更大的系统阻力，或用于需要更高气泡穿透深度的搅拌工序。

该风机典型的设计点参数可能为：流量范围 150-300 m³/min，额定出口压力 1.75 ata（绝压），轴功率约 90-130 kW，采用电机通过联轴器直驱或通过增速箱驱动。

2.2 整机结构与工作原理

C(Gd)2526-1.75型风机为卧式、多级、双支撑结构。其核心工作原理是：电机驱动风机主轴高速旋转，固定在主轴上的多个叶轮随之转动。气体从进口蜗壳进入，被第一级叶轮吸入并获得动能和压力能；随后气体经导流器（扩压器）将部分动能转化为静压能，并引导气体以最佳角度进入下一级叶轮。如此逐级增压，最终在末级蜗壳内汇集，达到设计压力后从出口排出。

多级结构使其能够在单机转速不高的情况下，获得较高的总压升，同时运行平稳，振动和噪音相对较低。这对于需要24小时连续稳定运行的稀土生产线至关重要。

2.3 关键配件系统深度解析

该风机的可靠性、效率和使用寿命，极大程度上依赖于其核心配件系统的设计与制造质量。

1. 风机转子总成

这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、定距套、锁紧螺母、平衡盘（如有）等组成。

主轴：采用高强度合金钢（如42CrMo）锻制，经过调质处理获得优良的综合机械性能。所有轴承位、轴封位都经过精密磨削，保证同轴度和表面光洁度。主轴内部可能设计有中心孔，用于通气平衡轴向力或监测温度。叶轮：是做功的核心部件。C(Gd)系列叶轮一般采用后弯式三元流设计，使用不锈钢板材（如304, 316L）经精密激光切割、模压成型、焊接而成，或者采用高强度铝合金（用于空气介质）铸造。叶轮出厂前必须经过严格的动平衡校验，精度达到G2.5级或更高，以确保高速下的平稳运行。

2. 支撑与轴承系统

轴承箱：是容纳轴承并为其提供稳定润滑的铸件。箱体设计有合理的油池、导油槽、观察窗和温度计接口，确保润滑油能充分循环冷却轴承。 轴承与轴瓦：对于C系列这类中高速鼓风机，滑动轴承（轴瓦）因其承载能力强、阻尼性能好、运行平稳、寿命长而被广泛采用。轴瓦通常采用巴氏合金（白合金）衬层，这种材料具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。安装时，需要精确控制轴承间隙（通常为主轴直径的千分之一点二到千分之一点五），并保证良好的轴瓦背紧力和瓦面接触斑点，这是避免油膜振荡、保证稳定运行的关键。

3. 密封系统

密封是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，在输送特殊或贵重气体时尤为重要。

级间密封与轴端气封：在多级风机内部，为防止高压级气体向低压级泄漏，在隔板与主轴之间设有迷宫密封。它利用一系列环形齿隙形成节流膨胀效应来阻漏，属于非接触式密封，可靠性高。 碳环密封：在输送易燃、易爆、有毒或贵重气体（如H₂, O₂, He）时，轴端常采用碳环密封作为主密封。它由多个石墨环组成，在弹簧力作用下与轴形成微小的径向接触，磨损极低且具有自润滑性。泄漏气体可被引至安全处放空或回收。碳环密封对轴的表面硬度和光洁度要求极高。油封：位于轴承箱两端，主要用于防止润滑油外泄。常用的是骨架橡胶油封或迷宫式油封。对于高压差风机，可能采用唇形密封与甩油环组合的结构。

4. 润滑系统

通常采用强制循环稀油润滑。由主、辅油泵（一用一备）、油冷却器、双联过滤器、安全阀、压力开关和温度控制器等组成。确保轴承在合适的油温（通常40-50℃）和油压（通常0.1-0.15 MPa）下工作，润滑油牌号需严格按制造厂规定选用。

第三章风机维护、常见故障与修理要点

3.1 日常维护与点检

振动与温度监测：每日记录轴承箱振动值（速度或位移）和温度。振动突然增大是故障的先兆。 润滑油管理：定期检查油位、油质（颜色、粘度、水分含量），按时更换润滑油和滤芯。 密封检查：检查气封、油封有无明显泄漏。对于碳环密封，注意引压管的通畅性。 倾听异响：运行中注意倾听内部有无摩擦、撞击等异常声音。

3.2 常见故障诊断与处理

故障一：轴承温度高

原因：润滑油不足或变质；冷却水量不足或冷却器结垢；轴承间隙过小；轴瓦接触不良导致局部过热；对中不良导致附加载荷。处理：检查油系统；清洗冷却器；停机复查轴承间隙和接触情况；重新校正联轴器对中。

故障二：风机振动超标

原因：转子不平衡（叶轮结垢或磨损）；对中不良；基础松动；轴承损坏；进入喘振区运行。处理：清洁或修复叶轮并重新动平衡；重新对中；紧固地脚螺栓；检查更换轴承；调整工况点，避开喘振区。喘振是离心风机在低流量、高压比运行时出现的失稳现象，表现为气流周期性振荡、噪声剧增、振动加大，必须立即开大出口阀门或打开防喘振阀予以消除。

故障三：出口压力不足

原因：进口过滤器堵塞；密封间隙磨损过大，内泄漏严重；转速未达到额定值；叶轮腐蚀或磨损严重；气体介质温度过高或密度变化。处理：清洗过滤器；停机检查并调整迷宫密封间隙；检查电机和电源；检查叶轮状态；核实工艺气体参数。

故障四：润滑油泄漏

原因：油封老化或损坏；轴承箱内压过高（呼吸器堵塞）；回油管堵塞。处理：更换油封；清理呼吸器；疏通回油管路。

3.3 大修要点与装配关键

当风机运行时间达到周期或性能严重下降时，需进行解体大修。

拆卸：按顺序拆卸联轴器、进出口管路、上机壳、转子等。做好所有部件的标记，尤其是各级叶轮和隔板的顺序与方向。 清洗与检查：彻底清洗所有部件。重点检查：叶轮：有无裂纹、腐蚀、磨损，铆钉或焊缝是否完好。主轴：测量各关键部位的尺寸和跳动，检查有无磨损或弯曲。轴瓦：检查巴氏合金层有无剥落、裂纹、磨损和接触情况。密封：测量迷宫密封齿顶间隙，检查碳环磨损量。 壳体与隔板：检查有无腐蚀或裂纹。 修理与更换：对磨损的轴颈可进行喷涂修复；更换损坏的叶轮、轴瓦、密封件；对壳体裂纹进行补焊。 重新装配：这是大修的核心，必须严格控制。 转子动平衡：修复或更换部件的转子必须重新进行高速动平衡，这是降低振动的根本。 轴承间隙与接触：严格按标准刮研轴瓦，保证接触面积大于70%，且间隙值在允许范围内。 密封间隙调整：使用压铅法或塞尺，精确调整各级迷宫密封的径向和轴向间隙，既保证密封效果，又防止摩擦。 对中校正：风机与电机重新连接时，必须使用百分表进行冷态对中，并考虑运行时温度升高引起的热膨胀偏移量。试车：大修后先进行点动，确认无摩擦声。然后空载运行2小时，逐步加载至满负荷。全程监控振动、温度、压力，各项指标合格后方可正式投用。

第四章输送特殊工业气体的风机选型与运行警示

在为稀土提纯线选配输送特定工业气体的风机时，除流量、压力基本参数外，必须额外关注：

材料兼容性：氧气风机禁铜禁油；输送含氟、氯离子的湿气需用蒙乃尔合金或哈氏合金；氢气环境需考虑氢脆问题，选用抗氢钢。 密封特殊性：对于氢气、氦气等易泄漏气体，优先选用干气密封或串联式碳环密封，并配置泄漏监测报警系统。氧气风机密封需使用惰性气体（如氮气）进行隔离吹扫。 防爆要求：输送可燃气体（如氢气）或处理可燃气体的空气（如尾气），风机电机、仪表必须符合相应的防爆等级（如Ex d IIB T4）。 性能换算：风机样本曲线均基于标准空气（1.2 kg/m³）。选型时，必须根据实际气体的密度、绝热指数等进行性能换算，重新确定所需的转速、功率和压比，避免“气动错配”。 安全附件：必须配备安全阀（泄压阀），防止超压；进出口设切断阀；可能凝析的介质需在进口管设气液分离器；高温烟气需考虑机壳冷却和热膨胀补偿。

结语

C(Gd)2526-1.75型多级离心鼓风机，作为重稀土钆提纯生产线上的关键动设备，其稳定高效运行直接关系到产品的纯度、收率和生产成本。深入理解其型号含义、结构原理、配件系统，并掌握科学的维护、诊断与修理技术，是每一位设备管理工程师和技术人员的职责。随着稀土材料应用领域的不断拓展和工艺的持续升级，对配套风机的性能、可靠性和智能化水平也提出了更高要求。未来，集成在线监测、故障预测与自适应控制功能的智能型稀土提纯专用风机，必将成为行业发展的新趋势。

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