轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)116-2.35技术解析与工业气体输送应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯，镧(La)分离，离心鼓风机，D(La)116-2.35，风机配件，风机维修，工业气体输送，稀土矿加工，多级离心风机

引言：稀土提纯与离心鼓风机的技术关联

在稀土矿物加工领域，尤其是轻稀土（铈组稀土）中镧(La)元素的分离与提纯，离心鼓风机扮演着至关重要的角色。作为稀土产业链中的关键气体输送与加压设备，离心鼓风机的性能直接影响着萃取分离效率、产品纯度及生产能耗。我国稀土资源丰富，轻稀土主要包含镧、铈、镨、钕等元素，其分离过程通常涉及焙烧、酸溶、萃取、结晶等多道工序，这些工序往往需要特定压力、流量和纯度的气体参与反应或提供动力。

在众多风机型号中，D(La)系列高速高压多级离心鼓风机因其卓越的压力输出和稳定的流量控制，成为镧提纯生产线中不可或缺的设备。本文将围绕D(La)116-2.35这一具体型号，深入解析其技术特性、配件组成、维护修理要点，并拓展探讨各类工业气体输送风机的选型与应用。

一、D(La)116-2.35型号全面解读与技术规范

1.1 型号命名规则与基本参数

风机型号“D(La)116-2.35”遵循一套专业的命名体系，其中每个字符和数字都承载着特定的技术信息：

“D”：代表风机系列，此处指“D型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，通过逐级增压实现较高的出口压力，特别适用于需要克服系统较大阻力的工艺环节。

“(La)”：明确标识该风机专为镧(La)元素提纯工艺设计与优化。这意味风机在材质选择、密封形式、耐腐蚀处理等方面均考虑了镧提取过程中的特定介质和环境条件，如可能接触酸性气体或腐蚀性雾气。

“116”：表示风机在设计工况下的进口流量为每分钟116立方米。这是风机选型的核心参数之一，必须与实际工艺所需气量匹配。在镧提纯过程中，流量稳定性直接影响萃取槽的搅拌效果和气液传质效率。

“-2.35”：代表风机出口气体压力为2.35个大气压（绝对压力），即相对于标准大气压的增压值为1.35公斤每平方厘米。值得注意的是，该标注未包含“/”符号，根据约定，这意味着风机进口压力为标准大气压（1个大气压）。此压力值足以满足多数轻稀土溶液萃取、吹扫、气动输送等环节的动力需求。

作为对比，同系列中“D(La)300-1.8”型号，表示流量为每分钟300立方米，出口压力1.8个大气压。显然，D(La)116-2.35是一款更侧重于较高压力、中等流量的机型，适用于对压力有更高要求的精馏塔气体供给或压力过滤等镧提纯工序。

1.2 结构特点与工作原理

D(La)116-2.35作为多级离心鼓风机，其核心在于“多级增压”。气体从进口吸入后，依次通过多个旋转的叶轮和固定的导叶扩压器。在每一级中，叶轮对气体做功，增加其动能，随后导叶将部分动能转化为压力能。气体经过如此多级串联的增压，最终在出口达到2.35个大气压的设计压力。

其结构主要由以下几大部件构成：风机主轴、多级叶轮组成的转子总成、隔板与蜗壳组成的定子部件、支撑转子的轴承系统（常用轴瓦）、防止气体泄漏的气封与油封、容纳润滑油的轴承箱，以及用于特殊密封的碳环密封等。这些配件将在下一章详细说明。

该风机通常由高速电机通过齿轮箱增速驱动，工作转速可达每分钟数千甚至上万转，从而实现紧凑结构下的高能量头输出。其性能曲线（压力-流量曲线）相对陡峭，意味着在压力变化时流量波动较小，适合负载波动不大的连续生产过程。

二、关键配件详解与功能剖析

深入理解D(La)116-2.35的各个配件，是进行正确操作、维护及故障诊断的基础。

2.1 核心转动部件

风机主轴：作为整个转子系统的脊梁，主轴需具备极高的强度、刚度和动平衡精度。通常采用优质合金钢锻造，经调质热处理，各装配段（如叶轮安装处、轴承位）需精密加工，确保同心度与圆柱度。主轴的临界转速必须远高于工作转速，以避免共振。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、多个后弯式或径向式叶轮、平衡盘、推力盘等部件组成。每个叶轮都经过动、静平衡校正，然后以过盈配合或键连接的方式固定于主轴上。转子总成的动态平衡等级直接决定风机的振动水平和运行寿命。在镧提纯环境中，叶轮材质常选用不锈钢（如304、316）或更高等级的耐蚀合金，以抵御可能存在的微量腐蚀性组分。

2.2 轴承与润滑系统

风机轴承与轴瓦：D系列高压高速风机常采用滑动轴承（即轴瓦）。与滚动轴承相比，滑动轴承承载面积大、运行平稳、阻尼性能好，更适合高转速、重载荷工况。轴瓦内衬通常为巴氏合金，它与主轴轴颈之间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。安装时，轴瓦间隙（顶隙、侧隙）需严格按技术规范调整，这直接影响油膜形成和转子稳定性。

轴承箱：是容纳轴承、轴瓦并提供润滑油循环的空间。它必须有良好的密封性，防止润滑油泄漏和外部杂质侵入。箱体上设有油位计、测温孔（用于安装铂热电阻）、进油口和回油口，与外部稀油站连接，构成强制循环润滑系统，确保轴承和齿轮的充分冷却与润滑。

2.3 密封系统

密封系统是防止工艺气体泄漏和润滑油污染的关键，尤其在输送可能具有价值或需要隔绝的空气的工业气体时。

气封与油封：在转子穿过机壳的部位，必须设置密封。气封（通常为迷宫密封）安装在机壳两端，利用一系列节流齿隙与转子形成曲折路径，极大增加气体泄漏阻力，从而有效减少工艺气体向外泄漏。油封则安装在轴承箱靠近转子的一侧，主要防止润滑油沿轴进入机壳内部。常见形式有骨架油封或迷宫式油封。

碳环密封：在要求更高密封性能的场合，会采用碳环密封。它由多个分瓣的碳环在弹簧力作用下紧抱主轴，形成动态密封。碳环具有良好的自润滑性和耐磨性，能实现极低的泄漏率，常用于输送氢气、一氧化碳等贵重或危险气体的风机。对于D(La)116-2.35，若工艺中涉及特殊保护性气体，也可能选用此密封。

2.4 其他重要配件

隔板与扩压器：位于每级叶轮之后，固定在机壳内。其作用是将叶轮出口的高速气体动能有效地转化为压力能，并引导气体以最佳角度进入下一级叶轮。流道型线的设计直接影响风机效率和性能曲线。

联轴器：连接风机转子与齿轮箱输出轴，通常采用高性能膜片联轴器，可补偿微量不对中和角向偏差，并传递巨大扭矩。

底座与滑轨：支撑整个风机机组，并设有热膨胀导向滑轨，允许机器在受热时沿指定方向自由膨胀，防止应力变形。

三、风机常见故障、修理与维护要点

针对D(La)116-2.35风机的稳定运行，预防性维护和精准修理至关重要。

3.1 常见故障诊断

振动超标：最常见故障。原因可能包括：转子动平衡破坏（如叶轮结垢、磨损不均）；轴承磨损或轴瓦间隙不当；对中不良；地脚螺栓松动；基础刚性不足；或进入喘振区工作。

轴承温度过高：原因可能是：润滑油量不足、油质劣化、油路堵塞；轴瓦刮研不良、间隙过小；冷却水系统故障。

风量或压力不足：可能原因：进口过滤器堵塞；密封间隙磨损过大，内泄漏严重；转速未达额定值；系统阻力大于设计值；或叶轮磨损、腐蚀导致性能下降。

异常噪音：除振动原因外，可能是喘振征兆（发出周期性“呼哧”声），或齿轮箱、轴承损坏的金属摩擦、撞击声。

3.2 核心部件修理工艺

转子总成动平衡校正：这是大修的核心内容。拆卸后，所有叶轮需彻底清洗除垢。在专用动平衡机上，先进行单级叶轮的静平衡，然后组装成转子进行高速动平衡。平衡精度需达到ISO G1.6或更高等级。添加或去除配重必须在规定的位置进行。

轴瓦的刮研与更换：巴氏合金轴瓦磨损后，若厚度允许，可采用刮研修复。这是一个精细的手工过程，用红丹粉检查接触点，确保轴瓦与轴颈接触角、接触面积（通常要求60-90°包角内均匀接触）符合标准，并保证顶隙、侧隙在图纸要求范围内。严重磨损则需更换新轴瓦。

密封间隙调整与更换：检查迷宫密封齿的磨损情况，磨损超标需更换密封体。碳环密封需检查碳环磨损量和弹簧张力，确保各瓣块活动自如且贴合均匀。

主轴检查：检查主轴直线度、轴颈的圆度和表面粗糙度。轻微划伤可研磨修复，若有弯曲或严重磨损，则需返厂或专业修复。

3.3 日常维护与预防

严格执行点检制度：每日记录振动值（位移、速度）、轴承温度、润滑油压和油温、进口过滤器压差。

润滑油管理：定期化验油品，监测水分、粘度、酸值和金属颗粒含量。按周期更换润滑油和滤芯。

防喘振操作：熟悉风机的喘振曲线，确保运行工况点远离喘振区。若系统需大幅调节，应通过放空阀或回流阀进行保护。

长期停机的保养：切断所有介质，彻底排净机内积液，注入保养油，定期盘车。

四、稀土提纯及其他工业气体输送风机选型概览

在稀土矿加工全流程中，不同工序需要不同特性的风机。除了核心的D系列，还有其他系列风机各司其职。

4.1 各系列风机在稀土加工中的应用定位

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：标准型多级风机，压力与流量范围广，经济性高，可用于镧提纯中前期的氧化焙烧供风、物料输送等一般性气体增压需求。

“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序设计。浮选需要大量、稳定、压力适中的空气产生气泡，这两种机型在气量调节范围、抗泡沫携带等方面有特殊优化。

“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，单级叶轮悬臂安装。适用于中低压力、中小流量的场合，如试剂储罐的气体覆盖、局部工序的吹扫。

“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机：叶轮置于两轴承之间，刚性更好，可达更高转速和单级压比。适用于需要较高压力但级数要求最少的环节，效率较高。

“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机：与S型类似，可能在具体结构、驱动方式或应用侧重上有所不同，同样适用于中高压力的单级增压场景。

4.2 多样化工业气体的输送考量

稀土提纯及关联化工过程涉及多种工业气体，风机选型必须考虑气体物性：

气体密度：直接影响风机所需功率和压力。例如输送氢气(H₂)（密度极小），风机需更高转速才能达到相同压头，且需特别注重密封，防止泄漏和爆炸风险。而输送二氧化碳(CO₂)（密度较大）时，功率消耗会显著增加。

腐蚀性与毒性：输送氧气(O₂)时，所有接触部件必须严格脱脂，防止油污引燃，材质宜选用铜合金或不锈钢。输送工业烟气可能含硫化物、湿气，需选择耐腐蚀材质（如316L不锈钢）和防腐涂层，并注意保温防止冷凝酸腐蚀。

惰性气体：如氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne)，多用于保护性气氛。风机重点在于密封可靠，防止空气渗入污染气体纯度。

混合无毒工业气体：需明确混合气的具体组分、平均分子量、绝热指数等，以准确计算性能参数。

对于所有特殊气体风机，除了材质和密封的特殊要求外，其性能曲线需要根据实际气体密度和绝热指数进行换算，不能直接套用输送空气时的标牌参数。计算公式涉及压力、流量、功率与气体密度、绝热指数的关系，选型时必须由专业人员严谨计算。

结论

离心鼓风机，特别是专为特定工艺优化的型号如D(La)116-2.35，是现代稀土分离提纯工业的精密动力装备。其高效稳定的运行，建立在对其型号内涵、结构原理、配件功能的深刻理解，以及科学严谨的维护修理基础之上。从轻稀土镧的提取，到各类具有不同物化性质的工业气体的输送，风机的系列化与专业化选型是确保整个生产系统安全、高效、经济运行的基石。

作为风机技术人员，我们不仅要掌握通用风机的知识，更要深入理解如稀土冶炼这样的特定工艺流程，使风机技术与工艺需求深度融合，为提升我国战略资源加工的技术水平贡献专业力量。未来，随着稀土材料需求的高端化和精细化，对配套风机的效率、可靠性、智能控制水平也必将提出更高的要求。