轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)1185-1.64基础知识与相关技术详解

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轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)1185-1.64基础知识与相关技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈组稀土、镧(La)提纯风机、D(La)1185-1.64、离心鼓风机、风机配件、风机维修、工业气体输送

引言

在稀土工业领域，特别是轻稀土（铈组稀土）的提取与精炼过程中，专用离心鼓风机扮演着至关重要的角色。作为稀土行业的核心动力设备，这些风机不仅需要提供精确稳定的气体流量和压力，还要适应复杂的工艺环境和特殊的介质要求。本文将围绕轻稀土（铈组稀土）镧(La)提纯专用风机，特别是D(La)1185-1.64型号，系统阐述其基础知识、工作原理、配件构成、维护修理要点以及相关工业气体输送技术，为从事稀土冶炼、风机选型与维护的技术人员提供参考。

第一章稀土提纯工艺与风机选型概述

1.1 轻稀土（铈组稀土）提纯工艺特点

轻稀土，又称铈组稀土，主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)等元素。这些元素的提取与分离通常采用湿法冶金工艺，包括酸溶、萃取、沉淀、煅烧等多个环节。在整个工艺链中，气体输送设备承担着氧化、搅拌、气提、流态化、物料输送等关键功能。

镧(La)作为轻稀土中的重要成员，其提纯过程对气体设备的稳定性、耐腐蚀性和精确控制提出了较高要求。工艺气体需要保持恒定的流量和压力，以确保化学反应的一致性和产品纯度。任何气体参数波动都可能导致产品质量下降或回收率降低。

1.2 稀土提纯专用风机系列介绍

针对稀土冶炼的特殊需求，风机行业开发了多个专用系列：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：适用于中低压、大流量工艺环节，如萃取槽曝气、溶液搅拌等，具有效率高、运行平稳的特点。

“CF(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土浮选工艺设计，能够提供稳定气泡所需的气体压力和流量，对矿物分离效果至关重要。

“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：在CF系列基础上优化了抗堵塞和耐磨损性能，适应含固体颗粒的气体输送环境。

“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点介绍的系列，采用高速多级设计，适用于需要较高出口压力的工艺环节，如高压氧化、流态化床供气等。

“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑的单级风机，适用于中小流量、中低压力的工艺环节，维护简便。

“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机：采用高速单级叶轮和双支撑结构，兼顾高效率和高稳定性，适用于连续运行场景。

“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机：在AI系列基础上增加了支撑点，提高了转子刚性和运行稳定性，适用于振动敏感工艺。

这些系列风机均针对稀土冶炼环境进行了特殊设计，包括材料选择、密封形式、轴承配置等方面的优化。

第二章 D(La)1185-1.64风机详解

2.1 型号解读与技术参数

轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)1185-1.64的型号标识遵循行业标准命名规则：

“D”：表示该风机属于D系列高速高压多级离心鼓风机。该系列特点是采用多级叶轮串联，每级叶轮逐级增加气体压力，最终达到较高的出口压力。高速设计减少了风机体积，提高了功率密度。

“(La)”：表示该风机专为镧(La)提纯工艺设计或优化。这意味着风机在材料选择、密封形式、轴承配置等方面考虑了镧提取过程中的特殊介质和环境条件。

“1185”：表示风机在设计工况下的额定流量为每分钟1185立方米。这是风机选型时的重要参数，需要根据实际工艺需求确定，并考虑一定的安全余量。

“-1.64”：表示风机出口压力为1.64个标准大气压（表压）。值得注意的是，此处没有“/”符号，按照约定表示风机进口压力为1个标准大气压（绝对压力）。因此，该风机的压升为0.64个大气压。

对于该型号的完整工况解读：在进口压力为1个标准大气压（绝对压力）、进口温度为20℃、介质为空气的标准条件下，风机能够提供每分钟1185立方米的流量，并将气体压力提升至1.64个大气压（绝对压力）。当介质、温度或进口压力变化时，风机的实际性能会相应改变，需要根据相似定律进行计算修正。

2.2 结构与工作原理

D(La)1185-1.64作为高速高压多级离心鼓风机，其核心工作原理基于离心力作用和能量转换。电动机通过增速齿轮箱（或直联驱动）带动主轴高速旋转，安装在主轴上的多级叶轮随之转动。气体从进口进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压力能；随后气体进入导流器，部分动能转化为压力能，然后进入下一级叶轮继续增压。经过多级增压后，气体达到所需压力，从出口排出。

风机的性能曲线通常包括流量-压力曲线、流量-功率曲线和流量-效率曲线。对于D系列风机，其特点是高压比、相对较窄的高效区。因此，在实际运行中应尽量使风机工作在设计点附近，以避免喘振或堵塞等不稳定现象。

2.3 关键部件详解

2.3.1 风机主轴

主轴是风机的核心旋转部件，承载着所有旋转零件的重量和气体作用力。D(La)1185-1.64的主轴通常采用高强度合金钢（如42CrMo）制造，经过调质处理和精密加工，保证足够的强度、刚度和动平衡精度。主轴的临界转速必须远高于工作转速，以避免共振。对于多级风机，主轴长度较长，对加工精度和装配对中提出了更高要求。

2.3.2 风机轴承与轴瓦

D系列风机多采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承，原因在于滑动轴承具有更好的阻尼特性、更高的承载能力和更长的使用寿命，特别适合高速重载工况。轴瓦通常由巴氏合金（锡锑铜合金）衬层和钢背组成，巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性，能容忍微小的异物和不对中。

轴承润滑采用强制循环油系统，确保轴瓦与轴颈之间形成完整的油膜。油膜厚度通常遵循雷诺方程描述的压力分布规律，最小油膜厚度必须大于轴瓦和轴颈的表面粗糙度之和，以避免金属直接接触。油温、油压和油质需要严格监控，任何异常都可能导致烧瓦事故。

2.3.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器等所有旋转部件的组合体。每级叶轮都经过精密动平衡校正，整个转子总成在装配后还需要进行高速动平衡，确保在工作转速下的振动值符合标准（通常要求低于2.8毫米/秒）。

对于多级风机，轴向力的平衡至关重要。D(La)1185-1.64通常采用平衡盘（或平衡活塞）结构来平衡大部分轴向力，剩余轴向力由推力轴承承受。平衡盘的工作原理是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。平衡盘间隙的调整非常关键，间隙过大会降低平衡效果，间隙过小可能导致摩擦。

2.3.4 气封与碳环密封

气体密封系统防止高压气体向低压区泄漏，对风机效率有重要影响。D(La)1185-1.64在级间和轴端采用迷宫密封或碳环密封。

迷宫密封利用一系列节流齿与轴形成微小间隙，气体每通过一个齿隙就经历一次节流膨胀，压力逐渐降低，从而减少泄漏量。泄漏量计算公式可简化为：泄漏量等于流通面积乘以流量系数乘以压力函数。其中流通面积由间隙决定，压力函数与上下游压力比有关。

碳环密封是更先进的接触式密封，由多个碳环组成，碳环在弹簧力作用下与轴保持轻微接触。碳环具有自润滑性，摩擦系数低，耐磨性好，密封效果优于迷宫密封。但碳环密封对轴的表面粗糙度和硬度有较高要求，安装精度也更高。

2.3.5 油封与轴承箱

油封防止润滑油从轴承箱泄漏，同时防止外界杂质进入。D(La)1185-1.68通常采用复合密封结构：内侧为甩油环，利用离心力将试图外泄的油甩回油箱；中间为迷宫密封；外侧为接触式骨架油封或机械密封。这种组合能有效控制漏油。

轴承箱不仅支撑轴承，还形成润滑油腔。其设计需考虑足够的刚性以防止变形，良好的散热以控制油温，以及方便检修的结构。轴承箱与机壳的对中至关重要，不对中会引起附加力和振动。

第三章风机配件与维护体系

3.1 易损件与备件管理

D(La)1185-1.64风机的易损件主要包括：

密封组件：碳环密封套、迷宫密封齿片、O型圈等

轴承组件：轴瓦、推力瓦、油封

过滤元件：进气过滤器、油过滤器

仪表传感器：振动探头、温度传感器、压力传感器

合理的备件库存能显著缩短停机时间。建议储备至少一套完整的密封组件和轴承组件，以及常用仪表。所有备件应妥善保管，避免锈蚀和损坏，特别是精密部件和橡胶件需注意保存环境。

3.2 日常维护要点

振动监测：每日记录各轴承座的振动值（速度值和位移值），注意变化趋势。振动突然增大往往是故障前兆。

温度监测：轴承温度、润滑油温度、电机温度应定时记录。轴承温度通常不应超过75℃，温升不超过40℃。

压力与流量监测：进气压力、排气压力、润滑油压力需在正常范围内。流量指示应与工艺需求匹配。

油质管理：定期取样分析润滑油，检查粘度、水分、酸值和颗粒污染。一般每3-6个月全面更换一次润滑油，视工况而定。

密封检查：观察轴端是否有明显泄漏，泄漏量突然增加可能预示密封损坏。

3.3 定期检修内容

3.3.1 小修（每运行3000-4000小时）

更换润滑油和过滤器

检查联轴器对中情况并调整

紧固所有连接螺栓

检查基础螺栓紧固情况

清洁进气过滤器

3.3.2 中修（每运行12000-16000小时）

包含所有小修内容

检查并更换轴瓦（测量间隙，超过原始值50%应更换）

检查碳环密封磨损情况

检查叶轮积垢和腐蚀情况并清洁

校验所有仪表和传感器

3.3.3 大修（每运行48000-60000小时）

包含所有中修内容

全面解体风机，检查所有部件

测量主轴直线度、叶轮跳动、各部间隙

转子总成重新做动平衡

检查齿轮箱（如有）齿轮啮合情况

更换所有密封件和易损件

机组重新对中、调试、试运行

第四章风机故障诊断与修理技术

4.1 常见故障与处理

4.1.1 振动超标

可能原因：转子不平衡、对中不良、轴承损坏、基础松动、喘振

诊断方法：振动频谱分析，区分工频、倍频或高频成分

处理措施：重新动平衡、重新对中、更换轴承、紧固基础、调整工况避免喘振

4.1.2 轴承温度高

可能原因：润滑油不足或变质、轴承间隙过小、负载过大、冷却不良

诊断方法：检查油位油质、测量轴承间隙、检查工艺负荷

处理措施：补充或更换润滑油、调整轴承间隙、检查工艺系统阻力、清洁冷却器

4.1.3 排气压力不足

可能原因：进气过滤器堵塞、密封间隙过大、转速下降、叶轮磨损或积垢

诊断方法：检查压差指示、测量间隙、检查电机和传动系统

处理措施：清洁或更换过滤器、调整或更换密封件、检查驱动系统、清洁或更换叶轮

4.1.4 异常噪音

可能原因：轴承损坏、转子与静止件摩擦、喘振、齿轮箱故障（如有）

诊断方法：声学分析、听音棒定位、工况分析

处理措施：更换轴承、检查调整间隙、调整工况避免喘振、检查齿轮箱

4.2 修理技术要求

4.2.1 转子修复

当叶轮出现磨损或腐蚀时，可采用堆焊后重新加工的方法修复。堆焊材料需与母材匹配或优于母材，堆焊后需进行退火处理消除应力，然后进行机械加工，最后重新动平衡。动平衡精度通常要求达到G2.5级（根据ISO1940标准）。

4.2.2 轴瓦刮研

新轴瓦或修理后的轴瓦需要刮研，使其与轴颈的接触面积达到75%以上，接触点均匀分布。刮研使用专用刮刀，遵循“先重后轻、先深后浅”的原则。最终间隙测量使用压铅法：在轴颈上放置软铅丝，安装轴承盖并紧固，然后拆卸测量铅丝厚度，即为轴承间隙。

4.2.3 对中调整

风机与电机（或齿轮箱）的对中使用双表法或激光对中仪。冷态对中需考虑热膨胀的影响，通常预留一定的偏移量。最终对中要求：径向偏差不超过0.05毫米，端面偏差不超过0.03毫米/100毫米。

4.2.4 密封更换

更换碳环密封时，注意碳环的开口间隙和轴向间隙需符合技术规范。安装前，碳环需在热油中浸泡以增加弹性。迷宫密封的齿顶间隙需均匀，一般控制在轴径的0.5‰-1‰之间。

第五章工业气体输送的特殊考虑

5.1 不同气体介质的特性与风机适应性

D(La)系列风机虽主要针对镧提纯工艺设计，但通过材料选择和密封形式的调整，可适应多种工业气体：

空气：最常用介质，无特殊要求，但需注意过滤尘埃和水分。

工业烟气：通常含有腐蚀性成分（SO₂、NOx等）和颗粒物，需采用耐腐蚀材料（如不锈钢316L）和防堵塞设计，入口加装高效过滤器。

二氧化碳(CO₂)：密度大于空气，相同工况下风机所需功率较大。CO₂遇水呈弱酸性，需注意材料耐腐蚀性。

氮气(N₂)：惰性气体，无特殊腐蚀性，但纯度要求高时需严格防止泄漏和污染。

氧气(O₂)：助燃气体，危险性高。风机必须彻底脱脂，所有零件清洗至无油迹，采用防静电设计，避免局部高温和火花。

稀有气体（He、Ne、Ar）：通常价格昂贵，要求极低的泄漏率，需采用干气密封或高性能碳环密封。

氢气(H₂)：密度小，泄漏倾向大，易爆炸。需采用特殊密封（如干气密封），防爆电机和电器，并设置泄漏检测和通风。

混合无毒工业气体：需明确各组分比例，计算平均分子量、绝热指数等物性参数，重新核算风机性能。

5.2 气体物性对风机性能的影响

当输送介质不是空气时，风机的性能参数会发生变化，需要进行换算：

流量：容积流量不变（风机结构决定），但质量流量随气体密度变化。

压力：风机产生的压比（出口压力/进口压力）基本不变，但压差（出口压力-进口压力）随气体密度变化。

功率：与气体密度成正比。密度越大，消耗功率越大。

换算公式：功率比等于密度比；压力比（压差比）等于密度比；流量（容积）相等。

例如，输送CO₂（密度约为空气的1.5倍）时，在相同转速和容积流量下，风机产生的压差是空气的1.5倍，所需功率也是空气的1.5倍。

5.3 安全注意事项

爆炸性气体：输送易燃易爆气体时，风机必须符合防爆标准（如ATEX、GB3836），采用防爆电机，消除所有可能点火源。

毒性气体：密封系统必须可靠，设置泄漏检测报警，安装区域强制通风。

缺氧风险：输送氮气、氩气等惰性气体时，可能造成局部缺氧，安装场所需有氧气浓度监测和报警。

高压气体：压力超过0.1MPa（表压）属于压力容器范畴，设计制造需符合相关规程，设置安全阀和泄放装置。

第六章 D(La)1185-1.64在镧提纯工艺中的应用实践

6.1 典型工艺流程与风机配置

在镧(La)提纯的典型湿法工艺中，D(La)1185-1.64通常应用于以下环节：

氧化工序：将稀土溶液中的Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺，便于后续分离。该工序需要稳定可控的空气或氧气供应，压力要求较高以确保气体充分溶解扩散。D(La)1185-1.64可提供1.64个大气压的稳定气源，通过气体分布器形成微小气泡，增大气液接触面积。

流态化干燥：将稀土沉淀物或中间产品在流态化床中干燥。热风由D(La)1185-1.64提供，压力用于克服床层阻力，流量决定流态化质量。风机需耐受一定温度和少量粉尘。

气力输送：将干燥后的稀土粉末输送至下一工序。D(La)1185-1.64提供输送动力，需注意粉末特性（粒径、湿度、堆积密度）对系统阻力的影响。

6.2 选型与运行优化

选型D(La)1185-1.64时，需考虑以下因素：

工艺参数：最大/最小流量、进口压力、出口压力、气体成分、温度、湿度等。

安全余量：流量余量通常取10%-15%，压力余量取5%-10%。

安装环境：海拔高度影响空气密度；环境温度影响冷却效果；有无腐蚀性气氛。

控制要求：是否需要调速（变频或液耦）、是否需要防爆、自动化程度等。

运行优化措施：

采用变频调速，使风机流量跟随工艺需求变化，节省能源。

设置防喘振控制，当流量低于最小值时自动打开旁通阀。

优化管路设计，减少弯头和阀门，降低系统阻力。

定期清洗叶轮和流道，保持风机效率。

6.3 经济效益分析

D(La)1185-1.64作为关键工艺设备，其运行状况直接影响：

产品质量：气体参数波动可能导致产品成分不稳定，纯度不达标。

回收率：供气不足或过量都会影响化学反应收率。

能耗成本：风机在稀土冶炼厂总电耗中占相当比例，效率每提高1%，年节省电费可观。

维护成本：科学维护可延长大修周期，减少备件消耗和停机损失。

因此，对D(La)1185-1.64的精细化管理不仅保障生产稳定，也带来显著经济效益。

结语

轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)1185-1.64作为稀土冶炼行业的关键设备，其稳定高效运行对整个生产工艺至关重要。本文系统地阐述了该型号风机的基础知识、结构特点、维护要点和故障处理技术，并扩展到工业气体输送的特殊考虑。希望通过本文的介绍，能够帮助相关技术人员更好地理解、选型、操作和维护这类专用风机，为稀土工业的发展提供可靠的技术支持。

随着稀土材料应用领域的不断拓展，对提纯工艺和设备的要求也将不断提高。未来，稀土专用风机将朝着更高效率、更智能控制、更环保材料、更长寿命的方向发展。作为风机技术人员，我们需要不断学习新知识，掌握新技术，为稀土工业的进步贡献自己的力量。

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