重稀土钆(Gd)提纯专用离心鼓风机技术详解：以C(Gd)1861-2.70型为核心的选型、运行与维护

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重稀土钆(Gd)提纯专用离心鼓风机技术详解：以C(Gd)1861-2.70型为核心的选型、运行与维护

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土提纯钆(Gd),离心鼓风机风机型号风机配件风机修理工业气体输送

引言：重稀土提纯工艺与风机的关键角色

在稀土分离提纯领域，重稀土（钇组稀土）尤其是钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)等元素的获取是高新技术产业的关键一环。其分离工艺通常涉及复杂的萃取、浮选、灼烧等工序，这些工序对工艺气体的压力、流量、纯净度及稳定性有着极为苛刻的要求。离心鼓风机作为提供动力气源的核心装备，其性能直接决定了生产线的效率、产品的纯度及系统的能耗。因此，专为稀土提纯，特别是重稀土钆(Gd)元素分离工段设计的特种风机，在设计与应用上均与普通工业风机存在显著差异。本文将围绕重稀土钆(Gd)提纯工艺中一款典型风机:C(Gd)1861-2.70型多级离心鼓风机，系统阐述其基础知识、型号内涵、核心配件以及维修要点，并对稀土行业涉及的工业气体输送风机进行概要说明。

第一章：风机型号深度解读:以C(Gd)1861-2.70为例

风机型号是浓缩了其核心性能参数与设计特征的“身份证”。正确解读型号，是进行设备选型、操作和维护的第一步。

1.1 型号构成解析

以“C(Gd)1861-2.70”这一完整型号为例，我们可以将其分解为几个关键部分：

系列代号 “C”与工艺标识 “(Gd)”： “C”代表该风机属于“C型系列多级离心鼓风机”。该系列通常采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压，实现在较高效率下获得稳定的压力提升，适用于中等流量、中等压力的工况。 “(Gd)”是至关重要的工艺标识，明确指出此风机是专为“钆(Gd)”元素的提纯工艺流程设计和优化的。这意味着一系列针对性的设计：材料选择上需考虑可能接触的介质腐蚀性；密封等级需更高以防止工艺气体泄漏或污染；轴承与润滑系统需适应可能存在的长期连续运行或负荷变化。与之对应的，还有“CF(Gd)”浮选专用、“D(Gd)”高压高速等系列，分别针对萃取浮选、高温分解等不同工段。 流量参数 “1861”：此数字表示风机在标准进口条件下的容积流量，单位为立方米每分钟 (m³/min)。因此，“1861”代表该风机的设计流量约为每分钟1861立方米。这是一个关键的设计点，需与钆(Gd)分离线中反应釜、分离塔等设备的气体需求精确匹配。流量不足会导致反应不充分，流量过大会造成能源浪费并可能破坏工艺平衡。 压力参数 “-2.70”： “-”后面的数字“2.70”表示风机的出口表压，单位为公斤力每平方厘米 (kgf/cm²) 或俗称的“公斤压力”。2.70即表示出口绝对压力约为标准大气压(1.033 kgf/cm²) + 2.70 = 3.733个绝对大气压。型号中未出现“/”符号，表明其进口压力为标准大气压（1个大气压）。这是选型的另一核心，压力必须足以克服后续工艺管道、阀门、填料塔等所有阻力之和，并确保气体能有效注入或穿透液相等介质。

1.2 与通用型号对比

作为参照，通用型号“C200-1.5”表示：C系列多级离心鼓风机，设计流量200 m³/min，出口压力1.5 kgf/cm²，进口为常压。对比可见，C(Gd)1861-2.70是一款流量更大、压力更高的重型设备，完全针对规模化、高压反应条件的重稀土提纯场景。

第二章：C(Gd)系列风机核心配件系统详解

一台高性能、高可靠性的提纯专用风机，离不开其内部精密配件的协同工作。以下对关键部件进行说明：

2.1 转子总成:风机的心脏
转子总成是风机做功的核心，由主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等部件组成。

主轴：通常采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻制，经调质处理保证其综合机械性能。其刚度、临界转速设计必须避开工作转速范围，防止共振。叶轮：作为关键增压元件，C(Gd)系列多采用后弯式叶片的高效叶轮设计，材料需根据输送气体性质选择，如输送洁净空气可选优质铝合金，若气体有腐蚀性则需考虑不锈钢或更高等级的耐蚀合金。多级风机中，各级叶轮尺寸可能相同（等径设计）或不同（变径设计），以实现最佳的压力分布。 动平衡：整个转子总成在装配后必须进行高精度的动平衡校正，将不平衡量控制在极低范围内（通常要求达到G2.5或更高等级），这是确保风机平稳运行、振动值达标、轴承寿命长的根本前提。

2.2 轴承与润滑系统:平稳运行的基石
对于C系列这类多级风机，常采用滑动轴承（轴瓦）以承受更大的径向载荷和一定的轴向载荷。

轴瓦：材料多为巴氏合金（锡锑铜合金），具有良好的嵌入性和顺应性。其与主轴轴颈的配合间隙需严格按设计要求控制，间隙过小易导致发热抱轴，过大则引起振动。润滑油在轴瓦与轴颈间形成稳定的动压油膜，实现液体摩擦，是支撑转子的关键。 轴承箱：作为轴承的载体和润滑油腔，其结构需保证刚性，并设有完善的油路、测温（铂热电阻）、观油镜等附件。推力轴承则用于平衡转子剩余的轴向力，通常位于非驱动端。

2.3 密封系统:保障纯度与安全的生命线
在重稀土提纯中，防止工艺气体泄漏或外界空气进入系统至关重要。C(Gd)系列风机通常采用组合密封。

级间密封与轴端气封：在壳体隔板与主轴之间，多采用迷宫密封。其原理是利用一系列节流齿隙与膨胀空腔，使气体泄漏路径曲折，产生节流效应，从而大幅减少内泄漏量。设计良好的迷宫密封泄漏量计算遵循流量连续性方程和气体状态方程。 油封与碳环密封：在轴承箱与大气接触的轴端，必须防止润滑油外泄。此处常采用骨架油封与碳环密封的组合。碳环密封是一种接触式机械密封的变体，由数个分割的碳环在弹簧力作用下轻微抱紧轴颈，形成径向密封，能有效封油，并允许少量调整磨损。 对于特殊气体：若输送氢气等轻质气体或氧气等危险气体，密封系统会升级为充气式迷宫密封、干气密封等更高级形式，确保零泄漏或可控泄漏。

第三章：风机常见故障与修理要点

基于对结构的理解，风机的维护与修理才能有的放矢。

3.1 日常维护与监测

振动监测：使用振动仪定期监测轴承座处的振动速度有效值，异常增大往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损的先兆。 温度监测：轴承温度、润滑油温需持续监控，温升过快可能指示润滑不良、冷却不足或装配过紧。 性能监测：定期记录进口压力、出口压力、流量、电流等参数，与设计曲线对比，性能下降可能预示内部磨损、堵塞或泄漏增大。

3.2 常见故障分析与修理

振动超标：原因：最常见为转子积垢（输送气体不洁导致）破坏动平衡；联轴器对中偏差随时间扩大；地脚螺栓松动；轴承磨损间隙变大；主轴弯曲（极少见，多因重大事故）。修理：停机后，首要检查对中并重新校正。若无效，则需拆解，检查转子并进行现场或送厂动平衡修复。更换磨损轴承，调整轴瓦间隙。 轴承温度高：原因：润滑油油质劣化、油量不足；冷却水系统堵塞或水量不足；轴承装配间隙过小；轴向力过大导致推力轴承过载。修理：检查润滑系统，更换合格润滑油，清理冷却器。停机后检查轴承接触面、测量调整间隙。检查平衡盘磨损情况，评估轴向力平衡是否被破坏。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是迷宫密封）因长期磨损而过度增大，内泄漏严重；叶轮腐蚀或磨损，做功能力下降；管网阻力实际高于设计值。修理：清理过滤器。大修时重点测量各级迷宫密封间隙，超标则更换密封件。检查叶轮状态，必要时修复或更换。复核管网系统。 气体泄漏：原因：轴端密封（油封、碳环）老化失效；壳体或法兰密封面垫片损坏。修理：更换失效的油封和碳环密封组件。更换法兰垫片，紧固螺栓。

所有修理工作，尤其是核心转子的动平衡和轴承的刮研调整，均建议由经验丰富的专业技术人员或在制造商指导下进行。

第四章：重稀土提纯全流程中的工业气体输送风机概览

钆(Gd)的完整提纯流程涉及多种气体，对应不同的风机选型。

4.1 不同工段的风机选型

浮选与萃取工段：常需提供稳定气源用于搅拌或气浮。“CF(Gd)”或 “CJ(Gd)”型浮选专用离心鼓风机是主流选择，它们针对气液两相流工况优化，抗泡沫挟带能力更强，出口压力稳定。 灼烧与化学反应工段：可能需输送氧气(O₂)参与反应，或氮气(N₂)、氩气(Ar)进行保护、吹扫。此工况对风机的气密性、材料兼容性（如忌油）要求极高。“AII(Gd)”型单级双支撑或“S(Gd)”型单级高速风机因结构相对简单、易于做全无油处理和高级密封，常被选用。输送氧气必须严格遵守防爆、禁油规范。 高压分离与输送：对于需要更高压比的工艺，如某些高压色谱或超临界萃取环节，“D(Gd)”型高速高压多级离心鼓风机是更优选择。它通过提高单级转速和增加级数来获得远超C系列的压力。 辅助与通用气源：对于压缩空气等一般用途，“AI(Gd)”型单级悬臂风机以其结构紧凑、维护简便的特点，可用于仪表风等辅助系统。

4.2 输送特殊工业气体的注意事项

氢气(H₂)、氦气(He)：密度极低，所需压缩功小但极易泄漏。风机设计需特别加强所有密封，并考虑低密度气体对叶轮气动设计的特殊要求（更窄的叶轮、更高的转速）。 二氧化碳(CO₂)、工业烟气：可能含有水分或腐蚀性成分。需选择耐蚀材料（如不锈钢316L），并在进口前设置高效气液分离和过滤装置，壳体考虑排水设计。 氧气(O₂)：强烈的助燃剂。整机必须进行严格的脱脂清洗，所有密封材料需为氧兼容材质，轴承箱需采用隔离密封确保润滑油蒸汽绝不进入气腔，电气元件防爆。 氖(Ne)、氩(Ar)等惰性气体：虽化学性质稳定，但作为昂贵气体，对泄漏率要求同样苛刻，经济性驱动下要求风机效率尽可能高。

结论

重稀土钆(Gd)的提纯是一项对过程装备要求极其精密的系统工程。C(Gd)1861-2.70型多级离心鼓风机作为其中的动力心脏，其型号精准定义了流量与压力的匹配，其内部精密的转子、轴承、密封系统共同保障了长期稳定可靠的运行。深入理解其技术内涵，是进行科学选型、实现高效运维、及时故障诊断与修理的基础。同时，从浮选到灼烧，从空气到特种气体，整个重稀土提纯流程要求工程师必须根据具体的工艺介质和工况，在C、CF、D、AII、S等系列中做出最恰当的选择，并严格遵循特殊气体的安全与材料规范。唯有如此，才能确保稀土分离生产线的稳定、高效与安全，为我国战略资源的高价值利用提供坚实的装备保障。

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