轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机:D(La)397-1.36离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯 铈组稀土 镧提纯，D(La)397-1.36离心鼓风机风机配件 风机修理 工业气体输送 多级离心鼓风机

引言

在稀土分离提纯工业中，离心鼓风机作为关键气体输送设备，其性能直接影响生产效率和产品质量。特别是对于轻稀土（铈组稀土）中的镧（La）元素提纯工艺，需要稳定、高效且可靠的气体输送系统。本文将围绕轻稀土镧提纯专用的D(La)397-1.36型离心鼓风机，系统阐述其技术原理、结构特点、配件构成以及维护修理要点，同时对稀土行业常用的各类气体输送风机进行综合性说明。

第一章：稀土提纯工艺与风机需求概述

轻稀土（铈组稀土）主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)等元素，其分离提纯通常采用溶剂萃取、离子交换、分级结晶等方法。在这些工艺过程中，需要输送多种工业气体，如空气、氮气、氧气等，用于氧化还原反应、气氛控制、物料输送等环节。风机在这些应用中承担着提供稳定气源、控制工艺压力、保障反应条件的重要功能。

对于镧元素的提纯，常需要特定压力和流量的气体输送设备。D(La)397-1.36型离心鼓风机正是针对这一需求而设计的高速高压多级离心设备，能够提供每分钟397立方米流量和1.36个大气压的出口压力，满足镧提纯工艺中对气体参数的精确要求。

第二章：D(La)397-1.36型离心鼓风机技术解析

2.1 型号解读与技术参数

D(La)397-1.36型号中的“D”表示该设备属于D系列高速高压多级离心鼓风机；“La”表示专为镧提纯工艺优化设计；“397”表示风机在标准工况下的流量为每分钟397立方米；“-1.36”表示出口压力为1.36个大气压（表压）。需要注意的是，型号中没有“/”符号，表示进口压力为标准大气压（1个大气压）。

该风机的设计工作点基于镧提纯工艺的特定需求，综合考虑了气体性质、系统阻力、工作温度等因素。其性能曲线呈现典型的离心风机特性：在稳定工作区内，压力随流量增加而减小，功率随流量增加而增加。选择风机时，需确保工艺所需的工作点位于风机性能曲线的高效区内。

2.2 结构特点与工作原理

D(La)397-1.36属于多级离心鼓风机，采用多级叶轮串联结构，每级叶轮都对气体做功，逐级提高气体压力。与单级风机相比，多级设计能够在较小直径叶轮的情况下实现较高压比，同时保持较高效率。

气体从进口段进入，经过导流器调整流动方向后进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮中获得动能和压力能，随后进入扩压器将部分动能转化为压力能，再进入下一级继续增压。经过多级增压后，气体最终从出口排出。

该风机采用齿轮增速结构，电机通过增速齿轮箱驱动主轴高速旋转，转速可达每分钟数千至数万转，这是实现高压比的关键。高速运转也带来了对转子动力学平衡、轴承系统、密封系统的特殊要求。

第三章：风机核心部件详解

3.1 风机主轴与转子总成

主轴是风机的核心传动部件，采用高强度合金钢制造，经过调质处理、精密加工和动平衡校正。D(La)397-1.36的主轴设计充分考虑了临界转速问题，确保工作转速远离临界转速区域，避免共振现象。主轴与叶轮采用过盈配合或键连接，确保高速运转下的可靠传递扭矩。

转子总成包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器等组件。每级叶轮均进行单独动平衡和整体动平衡，残余不平衡量控制在严格标准内。平衡盘用于平衡多级叶轮产生的轴向力，减少推力轴承负荷。转子总成的装配精度直接影响风机振动水平和运行寿命。

3.2 风机轴承与轴瓦系统

D(La)397-1.36采用滑动轴承（轴瓦）支撑转子。与滚动轴承相比，滑动轴承更适合高速重载工况，具有更好的阻尼特性和更高的极限转速。轴瓦通常采用巴氏合金衬层，这种材料具有良好的嵌入性和顺应性，能够容忍微小异物和轻微不对中。

轴承润滑采用强制供油系统，确保轴瓦表面形成完整油膜，实现液体摩擦，大幅降低摩擦系数。油系统包括主油泵、辅助油泵、油箱、冷却器、过滤器等，保证润滑油压力、温度、清洁度符合要求。

3.3 密封系统：气封、油封与碳环密封

密封系统是防止介质泄漏和外部杂质进入的关键。D(La)397-1.36采用多级密封组合：

气封（迷宫密封）：安装在叶轮与壳体之间，通过多道曲折间隙形成流动阻力，减少级间泄漏。迷宫密封不接触旋转部件，可靠性高，但有一定泄漏量。

油封：防止轴承润滑油向外部泄漏，常用的是骨架油封或机械密封。对于高速风机，油封需要耐高温、耐磨损材料。

碳环密封：一种接触式密封，由多个碳环组成，依靠弹簧力使碳环与轴轻微接触。碳环密封泄漏量小，但会产生摩擦热，需要冷却措施。在D(La)397-1.36中，碳环密封常用于介质侧最终密封。

3.4 轴承箱与壳体结构

轴承箱承载轴承和部分密封，需要足够的刚度和精度，确保轴承对中良好。D(La)397-1.36的轴承箱与风机壳体分离，减少壳体热变形对轴承对中的影响。

风机壳体采用铸铁或铸钢制造，内表面可能衬有耐磨或耐腐蚀材料。多级风机的壳体通常为水平剖分式，便于转子安装和维护。各级之间通过隔板分隔，形成气体流道。

第四章：风机配件与辅助系统

4.1 进气过滤系统

进气过滤器是保护风机的第一道防线，去除空气中的颗粒物，防止叶轮磨损和积垢。对于镧提纯工艺，根据气体清洁度要求，可能采用多级过滤（粗效+中效+高效）。过滤器压差需定期监测，及时更换滤芯。

4.2 润滑系统

如前所述，润滑系统对于滑动轴承风机至关重要。D(La)397-1.36的润滑系统通常包括：油箱（带加热器和温度计）、主油泵（由主轴驱动或独立电机驱动）、辅助油泵（电动，备用）、油冷却器（水冷或风冷）、双联过滤器（一用一备）、压力调节阀、监测仪表等。润滑油需定期化验，根据指标变化决定是否更换。

4.3 冷却系统

风机运行中产生的热量来自气体压缩、轴承摩擦、密封摩擦等。D(La)397-1.36可能采用以下冷却方式：壳体水夹套冷却、轴承油冷却、密封气冷却等。冷却水系统需控制水质，防止结垢和腐蚀。

4.4 监测与控制系统

现代离心鼓风机配备完善的监测系统，包括：振动监测（轴承座振动、轴振动）、温度监测（轴承温度、润滑油温度、排气温度）、压力监测（进气压力、排气压力、油压）、流量监测等。控制系统实现风机启停逻辑、防喘振控制、负荷调节等功能。

第五章：风机维护与故障处理

5.1 日常维护要点

5.2 常见故障与处理

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承损坏、共振等。处理措施：检查转子结垢情况，必要时清洗并重新动平衡；检查对中情况并调整；检查轴承间隙和表面状态；检查基础刚性。

轴承温度高：可能原因包括润滑油问题（油质差、油量不足、油温高）、轴承损坏、负荷过大等。处理措施：检查润滑系统；化验润滑油；检查轴承间隙和表面；检查工艺负荷。

排气压力不足：可能原因包括进气过滤器堵塞、密封间隙过大、叶轮磨损、转速下降等。处理措施：检查过滤器压差；检查密封间隙；检查叶轮状态；检查驱动系统。

异常噪音：可能原因包括喘振、轴承损坏、转子与静止件摩擦等。处理措施：检查工况点是否进入喘振区；检查轴承；检查内部间隙。

5.3 大修要点

D(La)397-1.36的大修周期通常为2-4年，或根据运行状态决定。大修主要内容包括：

大修后需进行单机试车和联动试车，逐步加载至满负荷，确认各项参数正常。

第六章：稀土提纯其他相关风机介绍

除了D系列高速高压多级离心鼓风机，稀土提纯工艺中还常用以下风机类型：

6.1 “C(La)”型系列多级离心鼓风机

C系列为常规多级离心鼓风机，转速相对较低，压力范围中等。适用于需要稳定流量和中等压力的场合，如萃取槽搅拌供气、物料输送等。

6.2 “CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机

专门为稀土矿物浮选工艺设计，注重流量调节范围和运行稳定性。浮选工艺对气泡大小和均匀性有要求，风机需提供稳定压力，确保气泡发生器工作稳定。

6.3 “AI(La)”型系列单级悬臂加压风机

单级悬臂结构，结构紧凑，维护方便。适用于小流量、中低压力的场合，如实验室规模装置或辅助工艺环节。

6.4 “S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机

单级叶轮，但通过高速设计实现较高压比。双支撑结构刚性更好，适用于较高转速。具有效率高、结构相对简单的优点。

6.5 “AII(La)”型系列单级双支撑加压风机

常规转速的单级双支撑风机，可靠性高，维护简单。适用于对效率要求不是极高但需要长期连续运行的场合。

第七章：工业气体输送的特殊考虑

稀土提纯工艺中涉及多种工业气体输送，不同气体性质对风机设计和材料选择有重要影响：

空气：最常用气体，材料选择常规碳钢或不锈钢即可。注意过滤除湿，防止腐蚀。

工业烟气：可能含有腐蚀性成分（如硫化物）和颗粒物。需选择耐腐蚀材料（如不锈钢316L），内衬防腐涂层，加强过滤。

二氧化碳CO₂：密度大于空气，压缩功耗较高。干燥CO₂腐蚀性不强，但潮湿CO₂会形成碳酸，腐蚀碳钢。需控制露点，或选用不锈钢。

氮气N₂：惰性气体，无特殊腐蚀性。但氮气窒息风险，需注意密封，防止泄漏至有限空间。

氧气O₂：强氧化性，特别是高压纯氧。禁油设计至关重要，所有接触氧气的部件需彻底脱脂，材料选择铜合金或不锈钢，避免火花产生。

稀有气体（He、Ne、Ar）：化学惰性，无腐蚀性。但氦气分子小，极易泄漏，对密封要求极高。氩气密度大于空气，功耗较高。

氢气H₂：密度小，分子小，易泄漏。氢气与空气混合有爆炸风险，需防爆设计和严格密封。材料可能发生氢脆，需特殊考虑。

混合无毒工业气体：根据具体成分分析腐蚀性、爆炸性、毒性等，选择相应材料和设计。

输送不同气体时，风机性能会发生变化。气体密度变化直接影响风机压头和功率；气体比热比影响压缩温升；气体腐蚀性决定材料选择。选型时必须明确气体成分、温度、压力、湿度等参数。

第八章：风机选型与工艺匹配

为镧提纯工艺选择风机时，需综合考虑以下因素：

D(La)397-1.36是针对镧提纯典型工况设计的型号，但实际选用时仍需根据具体项目条件进行性能核算，必要时与制造商协商定制调整。

结语

离心鼓风机作为稀土提纯工艺中的关键动设备，其稳定运行直接影响生产连续性和产品质量。D(La)397-1.36型高速高压多级离心鼓风机专为轻稀土镧提纯设计，通过合理的结构设计、精密的制造装配和科学的维护管理，能够为镧提纯工艺提供稳定可靠的气体输送保障。随着稀土行业对提纯效率和产品质量要求的不断提高，风机技术也将持续进步，向更高效率、更智能控制、更长寿命方向发展。

对于风机技术人员而言，深入理解设备原理、掌握维护要点、熟悉故障处理方法，是保障风机长期稳定运行的基础。希望本文能对从事稀土提纯风机技术工作的同行提供有益参考。