轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机:D(La)1989-2.8型离心鼓风机技术全解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈组稀土、镧分离、离心鼓风机、D(La)1989-2.8、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心风机、稀土冶炼

第一章：稀土冶炼与风机技术概述

稀土元素作为现代工业的“维生素”，其提取与分离技术直接影响着材料科学的进步。在轻稀土（铈组稀土）家族中，镧（La）作为重要成员，广泛应用于光学玻璃、催化剂、储氢材料等领域。镧的提纯是一个复杂的物理化学过程，涉及焙烧、溶解、萃取、结晶等多个单元操作，而这些工艺环节无不依赖于高效、稳定的气体输送与加压设备:离心鼓风机。

在稀土湿法冶金中，离心鼓风机承担着关键角色：为氧化焙烧提供富氧空气，为萃取槽提供搅拌气源，为物料输送提供动力，为烟气处理提供压能。风机的性能直接关系到反应效率、能源消耗和产品质量。针对稀土冶炼的特殊工况:介质可能具有腐蚀性、温度波动大、压力要求精确、连续运行周期长:普通工业风机难以胜任，必须采用专门设计的稀土提纯专用风机。

我国风机行业经过数十年技术积累，已形成完整的稀土提纯风机产品体系，包括：“C(La)”型系列多级离心鼓风机，“CF(La)”型系列专用浮选离心鼓风机，“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机，“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机，“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机，“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机，“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机。这些风机可适应不同提纯阶段的气体输送需求，介质涵盖空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)及混合无毒工业气体。

本文将聚焦于轻稀土镧提纯工艺中的核心加压设备:D(La)1989-2.8型高速高压多级离心鼓风机，从其型号解读、结构特点、配件系统、维护修理到在工业气体输送中的应用，进行全面技术剖析。

第二章：D(La)1989-2.8型风机型号解读与技术参数

2.1 型号命名规则解析

在稀土提纯风机命名体系中，“D(La)1989-2.8”具有明确的工程技术含义：

“D”：代表“D系列高速高压多级离心鼓风机”。该系列风机采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压实现高压输出，同时采用高转速设计以紧凑结构获得大流量，特别适合稀土冶炼中需要中高压气源的工艺环节。

“(La)”：表示该风机专为镧（La）元素提纯工艺优化设计。不同稀土元素的物化性质及提纯路径存在差异，风机在材料选择、密封形式、冷却方式等方面会进行针对性配置。针对镧提纯中常见的中性至弱酸性气体环境，风机过流部件通常采用不锈钢或特种合金。

“1989”：表示风机在设计工况下的进口体积流量为每分钟1989立方米（m³/min）。这是风机选型的核心参数之一，需根据稀土生产线的实际用气量，考虑工艺波动和余量后确定。流量过小无法满足生产需求，过大则导致能耗增加和调节困难。

“-2.8”：表示风机出口气体压力为2.8个大气压（绝对压力），即相对于标准大气压的增压值为1.8个大气压（表压）。此压力参数对于保证气体在管道及反应器中具有足够的穿透力和流动速度至关重要。值得注意的是，型号中未出现“/”符号，这明确表示风机的进口压力为标准大气压（1个大气压）。若出现如“-2.8/1.2”的标识，则代表出口压力2.8个大气压，进口压力1.2个大气压。

2.2 设计工况与性能特点

D(La)1989-2.8型风机是为镧萃取分离或氧化焙烧工序中的气体循环与加压而设计的典型机型。其设计点通常基于以下工况：

介质：清洁空气或特定工艺气体（如富氧空气、惰性保护气）。

进口条件：温度20-40°C，压力101.325 kPa（绝压）。

出口压力：绝对压力约283.71 kPa（即2.8 ata）。

流量范围：可在额定流量的70%-110%内高效运行，通过进口导叶或转速调节实现变工况适应。

该机型的核心特点是高压比、大流量、高转速。通过多级叶轮（通常为3-6级）的串联，气体被逐级加速和扩压，将机械能高效转化为压力能。采用高速齿轮箱或变频电机直驱，转速可达每分钟数千转乃至上万转，使得单机体积相对紧凑，适合在用地紧张的稀土车间布置。

第三章：D(La)1989-2.8型风机核心结构与配件详解

一台高效可靠的多级离心鼓风机，是其各精密部件协同工作的结果。以下对D(La)1989-2.8的关键部件进行深入说明。

3.1 转子总成:风机的心脏

转子总成是风机中唯一作高速旋转运动的部件，其动态平衡精度直接决定整机的振动和噪声水平。D(La)1989-2.8的转子总成主要包括：

主轴：采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）整体锻造，经调质处理获得优良的综合机械性能。主轴设计需进行严格的临界转速计算，确保工作转速远离其一阶和二阶临界转速，避免共振。所有轴肩处均采用圆弧过渡，减少应力集中。

叶轮：每级叶轮均为三元流后向式设计，采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或五轴联动数控加工而成。叶片型线经过计算流体动力学(CFD)优化，以确保在高转速下既有高的压头系数，又具备宽广的高效区。每个叶轮在装配前都需进行单独的超速试验和动平衡校正。

平衡盘/鼓：对于多级风机，轴向力平衡至关重要。D(La)1989-2.8通常采用平衡鼓结构，利用其两侧的压力差产生与叶轮轴向力方向相反的平衡力，将绝大部分轴向推力抵消，剩余微小推力由推力轴承承担。这极大地提高了推力轴承的寿命和运行可靠性。

3.2 支撑与轴承系统:稳定的基石

高速转子的稳定支撑依赖于先进的轴承系统。D(La)系列风机普遍采用滑动轴承与推力轴承组合。

径向轴承（轴瓦）：采用强制润滑的滑动轴承（椭圆瓦或可倾瓦）。与滚动轴承相比，滑动轴承具有承载力大、阻尼特性好、寿命长的优点，尤其适合高转速重载转子。轴瓦内衬巴氏合金，具有良好的嵌藏性和顺应性。润滑油在形成稳定油膜的同时，也带走了摩擦产生的热量。

推力轴承：用于承受转子剩余的轴向力，确保转子轴向定位精确。常采用金斯伯雷型或米切尔型可倾瓦块推力轴承，这种轴承各瓦块能自动调心，保证载荷均匀分布。

轴承箱：作为轴承的载体和润滑油路的汇集点，轴承箱必须有足够的刚度和精度。箱体通常为铸铁或铸钢结构，内设复杂的油路，确保润滑油能准确送达各个润滑点。轴承箱与机壳之间设有隔热层，减少机壳高温向轴承的热传导。

3.3 密封系统:保障效率与安全的关键

防止气体泄漏和油液污染是风机设计的重中之重。D(La)1989-2.8采用多层次密封组合：

级间密封与气封：在相邻两级叶轮之间，以及转子与静止部件之间，设有迷宫密封。其原理是利用气体通过一系列节流齿隙时的节流效应来实现密封。密封齿间隙需精确控制，过大会导致内泄漏增加、效率下降；过小则易发生摩擦。

轴端密封：在转子两端伸出机壳的位置，需要更严密的密封。根据输送气体的性质（是否易燃、有毒、贵重），可选方案包括：

碳环密封：由多段浸渍树脂的碳环组成，依靠弹簧力将其紧贴于轴套或主轴表面，实现接触式密封。碳环具有自润滑性，摩擦系数低，对轴磨损小，密封效果好，尤其适合密封洁净气体。

油封：主要用于轴承箱端部，防止润滑油外泄。通常为骨架橡胶油封或聚四氟乙烯（PTFE）唇封。

干气密封：对于密封要求极高的工艺气体（如氢气、氦气），可采用非接触式干气密封，其泄漏量极小，寿命长，但系统复杂，成本高。

3.4 其它关键配件

进口导叶/扩压器：进口导叶用于调节流量，通过改变进入第一级叶轮的气流预旋角来改变风机性能曲线，实现节能调节。每一级叶轮后的固定式或可变式扩压器，用于将气体的动能高效地转化为压力能。

润滑系统：独立的稀油站提供强制润滑，包含主辅油泵、冷却器、过滤器、加热器、蓄能器等，确保在任何工况下轴承都能得到清洁、温度适宜、压力稳定的润滑油。

隔声罩与底座：为降低高速齿轮和气流产生的噪声，风机常配备整体隔声罩。风机、电机和齿轮箱安装在同一刚性底座上，确保对中精度长期保持。

第四章：D(La)1989-2.8型风机的维护、修理与故障诊断

再精密的设备也离不开科学的维护。对于连续运行的稀土生产线，风机的计划性维护和快速修理能力是保障生产顺行的生命线。

4.1 日常维护与定期保养

运行监测：每日记录轴承温度、振动值（速度与位移）、油压、油温、流量和压力。异常的温升或振动往往是故障的先兆。

润滑油管理：定期化验润滑油，监测其粘度、水分含量和金属颗粒物。严格按照周期更换润滑油和滤芯。

密封检查：定期检查碳环密封的泄漏情况，若泄漏量持续增大，可能意味着碳环磨损需要更换。

对中复查：每运行半年或经历基础可能变化的工况后（如季节性温度剧变），应复查风机、齿轮箱、电机三者之间的对中情况。

4.2 常见故障分析与修理

振动超标：

可能原因1：转子不平衡。由于叶轮结垢或局部磨损导致。需停机进行现场动平衡或拆下转子在平衡机上校正。

可能原因2：对中不良。基础沉降或管道应力导致。需重新进行激光对中，并检查管道支架是否合理。

可能原因3：轴承磨损或油膜失稳。检查轴瓦巴氏合金层是否有磨损、剥落或裂纹。检查润滑油粘度是否合适，油温是否过高。

轴承温度高：

可能原因1：供油不足或油路堵塞。检查油泵、过滤器及管路。

可能原因2：轴承间隙不当。间隙过小导致摩擦发热，间隙过大会引起油膜振动并产生热量。需按说明书要求调整间隙。

可能原因3：冷却器效率下降。清洗冷却器水侧污垢。

性能下降（流量或压力不足）：

可能原因1：密封间隙过大。长期运行后，迷宫密封齿或碳环磨损，内泄漏和外泄漏增加。需大修调整或更换密封件。

可能原因2：叶轮腐蚀或磨损。输送气体若含有微量腐蚀成分或颗粒，长期会导致叶轮流道表面粗糙度增加，效率下降。严重时需更换叶轮。

可能原因3：过滤器堵塞。进口过滤器脏堵导致进气阻力增加，进气密度下降。需清洁或更换滤芯。

4.3 大修要点

风机通常运行3-5年或根据状态监测结果安排大修。大修主要内容包括：

全面解体，清洗所有零部件。

检测主轴直线度、跳动，检查有无裂纹（磁粉或超声波探伤）。

检查每个叶轮的形貌，测量口环处径向跳动，必要时重新做动平衡。

刮研或更换径向轴瓦和推力瓦，确保接触面积和间隙符合标准。

更换所有密封件（迷宫密封片、碳环、油封等）。

清理润滑油站油箱，清洗冷却器和油路。

回装后，严格按照规程进行单机试车，监测各项参数达标后方可联机运行。

第五章：稀土提纯工艺中工业气体的安全输送考量

D(La)1989-2.8型风机虽以输送空气为典型设计，但其技术原理和结构使其经过适当材料调整后，能够安全输送多种稀土工艺所需的工业气体。这是其通用性的重要体现。

5.1 不同气体的特性与风机适配性

惰性气体（N₂, Ar, He, Ne）：常用于稀土萃取分离的惰性保护氛围，防止产品氧化。输送这类气体，重点在于确保密封的绝对严密，防止空气渗入破坏保护气氛。碳环密封或干气密封是优选。材料无特殊腐蚀要求。

氧气（O₂）：用于氧化焙烧工序。输送氧气的核心禁忌是禁油。所有与氧气接触的部件必须进行严格的脱脂清洗，润滑油路必须与气路完全隔离，并采用氮气屏障密封等特殊措施防止油蒸汽渗入。叶轮和流道材料需选用在高速下与氧气摩擦、撞击时不产生火花的铜合金或不锈钢（如316L）。

氢气（H₂）：在某些还原工艺中使用。氢气密度小、渗透性强、易燃易爆。输送氢气的风机需特别注重：

防泄漏：采用最高等级的密封（如干气密封组合迷宫密封）。

防静电：确保转子良好接地，防止静电积聚。

防爆设计：电机、仪表需选用防爆型。

二氧化碳（CO₂）、工业烟气：可能含有水分和酸性成分。材料需考虑耐弱酸腐蚀（如采用316不锈钢），并在停机时做好干燥保养，防止冷凝酸腐蚀。进口需设置高效过滤器，去除颗粒物。

5.2 选型与运行的特殊原则

当使用D(La)系列风机输送非空气介质时，选型计算必须进行气体密度换算。风机的压头（能量头）与介质密度无关，但其产生的压力（MPa）与介质密度成正比，流量（质量流量）也会随之变化。必须根据实际气体的分子量、进口温度和压力，重新核算风机在该工况下的性能点，确保电机功率和系统压力满足要求。

运行中，必须建立针对特殊气体的安全操作规程，包括惰性气体输送时的防窒息、氧气输送时的防火、氢气输送时的防爆泄漏检测等。

第六章：总结与展望

D(La)1989-2.8型高速高压多级离心鼓风机，作为轻稀土镧提纯工艺中的核心动设备，其高效、稳定、可靠的运行是保障生产线连续作业和产品质量的基石。从型号解读中，我们看到了其精准的工程定位；从结构分析中，我们领略了多级离心技术的精密与复杂；从维护修理指南中，我们认识到科学管理对设备寿命的重要性；从气体输送拓展中，我们理解了其广泛的应用适应性。

随着稀土材料需求的增长和环保要求的提高，未来稀土提纯风机技术将朝着更高效化、智能化、专用化的方向发展：采用更先进的气动设计（如应用人工智能优化叶片型线）和新型材料（如陶瓷涂层叶轮抗腐蚀），以提升效率；集成物联网（IoT）传感器和预测性维护算法，实现状态实时监测与故障早期预警；针对特定稀土元素（如镧、铈、镨、钕）的极端提纯条件（如高温氯气、强腐蚀性氟化物环境），开发更具耐腐蚀能力的特种风机系列。

作为风机技术人员，我们需不断深入理解工艺需求，掌握设备核心技术，方能在稀土这一战略金属的提取事业中，确保“工业心脏”的强劲与持久搏动，为高端制造业的发展提供坚实保障。

离心风机基础知识解析AI820-1.12/0.84（滑动轴承）型号详解及配件说明

多级离心鼓风机C15-1.5基础知识与性能解析

离心风机基础理论与平衡工艺方法深度解析

AI750-1.2349/1.0149悬臂式单级单支撑离心鼓风机技术解析

离心通风机技术基础与Y9-26№12.5D型风机深度解析

特殊气体风机基础知识解析：以C(T)569-2.88型号为核心

单质金(Au)提纯专用风机：D(Au)2316-1.55型高速高压多级离心鼓风机技术详析

风机选型参考:Y4-2X73№29.5F离心风机技术说明

离心鼓风机核心技术解析：从设计基础到特性参数详解

浮选(选矿)专用风机C350-1.39型号深度解析与维护指南

AI525-1.2509-1.0215型离心风机技术解析与应用

重稀土铥（Tm）提纯专用风机:D(Tm)910-2.69型高速高压多级离心鼓风机技术详解

浮选(选矿)专用风机C80-1.45基础知识与深度解析

风机选型参考:C650-1.4895/0.9395离心鼓风机技术说明

轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机技术与应用详解：以D(La)346-2.75型离心鼓风机为核心