轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机:D(La)1068-2.37型高速高压多级离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯 铈组稀土 镧提纯 D(La)1068-2.37离心鼓风机 高速高压多级离心风机 风机配件 风机修理 工业气体输送

引言：稀土提纯与离心鼓风机的关键角色

在稀土工业，尤其是轻稀土（铈组稀土）的冶炼与提纯过程中，离心鼓风机是不可或缺的核心动力设备。轻稀土主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素，其提取和分离依赖于一系列复杂的物理化学工艺，如焙烧、酸溶、萃取、浮选、结晶等。这些工艺环节往往需要精确控制的气体环境:无论是提供反应所需的氧气、氮气等工业气体，还是用于物料输送、流态化、气力分选或废气处理。风机性能的稳定性、效率及对特定工艺气体的适应性，直接关系到最终产品的纯度、产量和生产成本。

在众多风机类型中，“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机以其高压力、大流量、运行稳定及可适应特定介质等特点，在镧等轻稀土元素的高端提纯线上扮演着“心脏”角色。本文将聚焦于轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机:D(La)1068-2.37这一具体型号，系统阐述其技术基础、结构特点、配件构成、维护修理要点，并延伸探讨其在输送各类工业气体中的应用。

第一章：轻稀土提严工艺对风机的特殊要求及风机家族概述

轻稀土提纯是一个精细化过程。以氧化镧的高纯制备为例，可能涉及氯化焙烧、酸浸除杂、萃取分离、沉淀结晶、高温煅烧等步骤。这些工序对配套风机提出了明确要求：

压力与流量要求：部分反应器或焙烧炉需要高压气体穿透料层，实现充分流态化或反应；萃取槽的气体搅拌需要稳定的中等压力与流量。

介质多样性：需要输送空气、氧气（用于氧化焙烧）、氮气（用于保护性气氛）、二氧化碳、乃至特定的工艺尾气。气体性质（密度、粘度、腐蚀性、危险性）差异巨大。

高洁净度与密封性：防止润滑油污染工艺气体，也防止有毒有害气体外泄，要求极高的密封性能。

连续稳定运行：提纯生产线连续作业，要求风机具备高可靠性和长寿命。

为满足这些多元化需求，形成了针对稀土行业的专用风机系列：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：通用型多级风机，适用于中高压、大流量的空气或中性气体输送，是基础骨干设备。

“CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土矿浮选工艺设计，特性曲线与浮选机气动需求高度匹配，提供稳定、可调的气源，直接影响浮选效率和精矿品位。

“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文核心机型。采用高转速设计，通过多级叶轮串联，在紧凑结构内实现更高的单机压比，特别适用于对出口压力要求较高的焙烧、气力输送等关键工段。

“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、中小流量的气体加压或循环。

“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速单级，适合中压、流量范围较广的工况，效率较高。

“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机：坚固的双支撑结构，运行平稳，适用于中等流量和压力的持续运行场合。

这些风机可安全输送的空气、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，覆盖了稀土冶炼的全流程。

第二章：D(La)1068-2.37型风机型号解读与技术参数分析

风机型号：D(La)1068-2.37

对该型号的完整解读，是理解其应用的基础：

“D”：代表风机系列，即“D型高速高压多级离心鼓风机”。

“(La)”：代表风机在设计与材料选用上，侧重考虑适用于镧（La）元素提纯的工艺环境，是应用领域的标识。

“1068”：代表风机在标准进口状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，介质为空气）下的额定流量，单位为立方米每分钟。因此，D(La)1068-2.37的额定流量为每分钟1068立方米。这是一个相当大的流量，表明它服务于规模较大的生产线或高气耗工艺环节。

“-2.37”：代表风机的出口绝对压力（或压比）。这里的标注方式意味着出口绝对压力为2.37个标准大气压。根据离心鼓风机压力标注惯例，由于型号中没有“/”符号，表明其进口压力为标准大气压（1 ata）。因此，风机的升压（压差）约为1.37个大气压（约合0.137兆帕表压）。

技术特性归纳：

高流量：1068 m³/min的流量能力，能满足大规模生产的气量需求。

中高压力：2.37 ata的出口压力，属于中高压范围，足以克服较高的系统阻力，用于反应器鼓风、气力提升等。

介质适应：设计上可兼容空气及多种惰性、中性工艺气体。若用于输送氧气等特殊气体，则在密封、润滑和材料防爆方面有更严格规定。

驱动方式：此类高压多级风机通常由电动机通过齿轮箱增速驱动，以达到所需的高转速。

配套应用场景举例：在氧化镧煅烧工艺中，D(La)1068-2.37可能用于向煅烧炉输送预热后的空气，提供氧化反应所需氧气，并保持炉内微正压，防止冷空气渗入。其大流量确保炉内温度均匀，高压头克服炉内填料阻力和后续除尘系统阻力。

第三章：D(La)型风机核心结构、配件与功能解析

D(La)型高速高压多级离心鼓风机是技术密集的旋转机械，其可靠性建立在各精密配件协同工作的基础上。

1. 风机转子总成
这是风机的“心脏”，是产生风压和风量的核心运动部件。它由风机主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘（如有）等部件过盈配合或键连接而成。每级叶轮吸入气体并对其做功，提高其压力和速度，气体经导流器进入下一级，逐级增压。转子总成的动平衡精度等级极高（通常要求达到G2.5或更高），这是保证风机高速平稳运行、振动值达标的基础。叶轮型线设计采用后弯式，兼顾效率和压力。

2. 风机主轴
作为转子总成的中枢，承受着扭矩、弯矩和复杂的交变应力。采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造，经调质处理，具有优异的综合机械性能。轴颈与轴承配合处表面硬度高、光洁度好。

3. 风机轴承与轴瓦
D(La)系列高速风机常采用滑动轴承（轴瓦），因其承载力大、阻尼性能好、适合高速运行。轴瓦内衬巴氏合金，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。轴承座的油路设计确保形成稳定的动压油膜，将转子“浮起”，实现液体摩擦。需要监控轴承温度和油膜压力。

4. 轴承箱
是容纳轴承、提供润滑和部分密封的壳体。它必须有足够的刚性，保证轴承孔的对中性，同时内部油路设计要合理，确保润滑油能充分循环冷却轴承和带走摩擦热。

5. 密封系统
这是防止气体泄漏和油品污染的关键，尤为关键的是气封与油封。

气封（级间密封和轴端密封）：常采用迷宫密封。在转子上安装密封齿（或密封片），与静止部件上的蜂窝状结构或光面形成一系列曲折间隙，气体每通过一个齿隙产生节流膨胀，压力下降，从而大幅减少级间窜气和轴向泄漏。对于更严苛的工况，会采用碳环密封。碳环具有良好的自润滑性和一定的追随性，能在微小间隙下工作，密封效果优于传统迷宫密封，尤其适用于防止贵重或有害气体外泄。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油沿轴外泄。常用形式包括迷宫油封、骨架油封或复合式油封。确保油不泄露至机外，也防止外部杂质进入轴承箱。

6. 齿轮箱（增速箱）
电动机转速通常无法直接满足风机叶轮所需的高转速（可能达每分钟上万转）。齿轮箱通过一对或多对精密齿轮将电机转速提升至风机工作转速。齿轮采用渗碳淬火磨齿工艺，精度极高（通常AGMA 12级或以上），确保传动平稳高效，噪音振动小。

7. 润滑系统
独立的强制润滑站为齿轮箱和风机轴承提供压力、流量、温度、清洁度均符合要求的润滑油。系统包括主辅油泵、油冷却器、双联过滤器、蓄能器、加热器及全套监控仪表，是风机安全运行的“生命线”。

8. 进出口蜗壳及管路
引导气体均匀进入首级叶轮，并收集末级叶轮出来的高压气体，降低速度，将动能转化为静压。设计需考虑气流均匀性，减少涡流损失。

第四章：D(La)型风机的维护、常见故障与修理要点

“七分用，三分修”，科学的维护和及时的修理是保障风机长周期运行的关键。

日常维护与监控：

振动监测：使用在线振动监测系统，定期分析振动频谱。振动超标是故障最早、最敏感的征兆。

温度监测：密切关注轴承温度、润滑油进回油温度、齿轮箱轴承温度。异常升温往往预示磨损、对中不良或润滑故障。

性能监测：记录进出口压力、流量、电流等参数，与初始性能曲线对比，判断效率是否下降（如流道结垢、密封磨损）。

润滑油管理：定期化验油品，监测水分、粘度、酸值及金属磨粒含量。按时更换滤芯，保证油品清洁。

常见故障分析与修理：

1. 振动值增大

原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢、腐蚀不均匀、部件松动）；对中不良（热胀冷缩、基础沉降）；轴承磨损（巴氏合金脱落、间隙过大）；联轴器故障；地脚螺栓松动；接近临界转速。

修理：停机检查。首先复查对中，紧固地脚。若仍振动，需抽出转子总成，在动平衡机上重新找正平衡。检查更换损坏的轴承。

2. 轴承温度高

原因：润滑油量不足或油路堵塞；润滑油品质劣化；轴承间隙过小；轴瓦巴氏合金损伤；轴向力过大（平衡盘失效）。

修理：检查润滑系统，清洗油路，更换合格润滑油。检测轴承间隙，必要时刮研或更换新轴瓦。检查平衡盘密封间隙。

3. 风量或压力不足

原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是碳环密封或迷宫密封）磨损过大，内泄漏严重；叶轮腐蚀或磨损；转速未达额定值（皮带打滑、变频器问题）；管网阻力变化。

修理：清洁过滤器。测量并调整各级密封间隙，更换磨损的密封件（如碳环）。检查叶轮状态，严重磨损需修复或更换。校核驱动转速。

4. 润滑油泄漏

原因：油封老化、磨损或安装不当；轴承箱呼吸器堵塞导致内压升高；结合面密封胶失效。

修理：更换高质量的油封，确保安装方向和预紧力正确。清理呼吸器。重新密封结合面。

大修流程：通常每运行3-5年或根据状态监测结果进行。包括：解体清洗、全面检测；检查测量所有配合间隙（轴承间隙、密封间隙、齿轮啮合间隙）；对风机主轴进行无损探伤；检查叶轮、齿轮的磨损和裂纹；修理或更换所有易损件；重新组装、精细对中；单机和联动试车。

第五章：输送各类工业气体的特殊考量

D(La)1068-2.37等风机在稀土厂不仅输送空气，还涉及多种工业气体，必须进行针对性设计。

氧气(O₂)：强氧化性，忌油。必须采用全无油润滑设计（采用干气密封、迷宫密封，轴承用脂润滑或设立隔离气），所有与氧气接触的零件需严格脱脂，材料选择上避免使用易燃材料（如某些橡胶），流道需光滑以防静电积聚。

氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne)：一般为惰性、干燥气体。主要注意密封性，防止泄漏浪费贵重气体。可采用碳环密封等高效密封形式。气体密度不同会显著影响风机功率（功率与密度成正比），选型时需精确计算。

氢气(H₂)：密度极小，极易泄漏、易燃易爆。对密封性要求最高，常采用干气密封或特殊迷宫密封。电机和电器需防爆等级。设计时考虑氢气对材料的氢脆影响。

二氧化碳(CO₂)：密度大于空气，潮湿时有一定腐蚀性。需注意材质的耐蚀性（如不锈钢部件），停机时若温度降低可能凝结，需考虑吹扫。

工业烟气：可能含有腐蚀性成分、粉尘或湿度。需前置高效除尘、除雾装置，风机过流部件采用耐腐蚀材料（如不锈钢或涂层），并考虑冲洗或加热防止结垢。

通用原则：输送任何非空气介质，都必须清楚其物性参数（分子量、密度、绝热指数、腐蚀性、毒性、爆炸极限），以此修正风机性能曲线、选择匹配的驱动功率、确定合适的材料和密封方案，并设计相应的安全联锁与防护措施。

结论

轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机:D(La)1068-2.37型高速高压多级离心鼓风机，是现代稀土精细化生产的动力支柱。其大流量、中高压力的特性完美匹配了规模化工序的气动需求。深刻理解其型号含义、掌握其以风机转子总成、主轴、轴瓦、密封系统（气封、油封、碳环密封）及轴承箱为核心的结构原理，是进行科学选型、高效操作和预防性维护的基础。面对多样化的工业气体输送任务，必须在设计源头加以区别对待，确保安全、高效、长寿命运行。

作为风机技术从业者，我们应不断深化对设备“肌体”与工艺“血脉”之间关联的认知，通过精细化维护和精准化修理，让每一台D(La)1068-2.37这样的设备，都在我国稀土战略资源的高值化利用征程中，发挥出稳定而强劲的动力。