轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机：型号AI(Ce)1288-2.67技术详解与维护

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈(Ce)提纯、离心鼓风机、AI(Ce)1288-2.67、风机配件、风机修理、工业气体输送、稀土矿选矿设备

一、轻稀土提纯工艺与风机选型概述

稀土矿提纯，特别是轻稀土（铈组稀土）中的铈(Ce)元素分离与提纯，是现代稀土工业的核心环节。铈作为轻稀土中含量最丰富的元素，广泛应用于抛光材料、储氢材料、汽车尾气催化剂等领域。在铈的湿法冶金提纯工艺中，离心鼓风机扮演着至关重要的角色，为浸出、萃取、沉淀、煅烧等工序提供稳定可靠的气体动力，包括空气、氧气、氮气及多种工艺尾气的输送与加压。

针对铈提纯工艺的特殊需求:如气体可能含有微量酸性成分、需要精确的压力控制、连续稳定运行等:风机行业开发了专门的“Ce”系列产品。这些风机在设计时充分考虑了稀土提纯的工况特点，在材质选择、密封形式、结构设计上做了针对性优化。整个“Ce”系列风机主要包括：“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机，适用于中等流量、较高压力的场合；“CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机，针对稀土矿浮选工序设计；“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机，用于要求极高压力的工艺节点；“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机，结构紧凑，适用于中低压、大流量场合；“S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机，运行稳定，适用于高速工况；“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机，则兼顾了稳定性与较宽的工况范围。

这些风机可安全输送的气体介质非常广泛，包括但不限于：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)以及各种混合无毒工业气体。这充分满足了铈提纯全流程复杂的气体输送需求。

二、核心机型详解：AI(Ce)1288-2.67单级悬臂加压风机

在铈提纯生产线中，AI(Ce)系列单级悬臂离心鼓风机因其结构简单、维护方便、性价比高等优点，常被用于物料的流态化输送、氧化气氛提供、尾气循环等环节。型号AI(Ce)1288-2.67便是一款典型且重要的设备。

1. 型号释义与基本参数

“AI”：代表“AI型单级悬臂加压离心鼓风机”系列。其结构特征为叶轮悬臂安装在主轴一端，进气口与轴承分处叶轮两侧，结构紧凑。

“(Ce)”：专属标识，表示该风机是专门为铈等轻稀土提纯工艺设计与优化的系列产品，在防腐蚀处理、材料兼容性等方面有特殊考量。

“1288”：表示风机在标准进口状态（进口压力1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%）下的额定体积流量，单位为立方米每分钟(m³/min)。即该风机的设计流量为每分钟1288立方米。这是一个较大的流量值，适用于需要大量气源的工艺环节，如大型萃取槽的搅拌鼓气或煅烧窑的助燃风供应。

“-2.67”：表示风机出口的绝对压力为2.67个标准大气压（绝压）。换算成工程常用的表压单位，约为0.167兆帕（MPa）或1.67公斤力每平方厘米（kgf/cm²）。这个压力等级适合克服中等程度的系统阻力。

进口气压默认：根据命名规则，型号中没有“/”符号，意味着该风机的标准设计进口压力为1个标准大气压（绝压），即从常压环境吸气。若工况要求从负压或正压环境吸气，型号中会以“/”分隔并注明进口压力值。

2. 结构特点与工艺适配性
AI(Ce)1288-2.67采用单级叶轮悬臂结构。其核心优势在于：

高效单级叶轮：采用后向式或径向式三元流设计，运用计算流体动力学优化，确保在1288m³/min流量和2.67atm压升下达到较高的效率，降低铈提纯的能耗成本。

悬臂设计：省去了叶轮另一侧的轴承和轴承箱，简化了结构，减轻了重量，便于安装和维护。同时，轴的长度相对较短，刚性较好。

工艺气体适应性：过流部件（如机壳、叶轮、进风口）可根据输送气体的性质（如输送氧气时需严格脱脂禁油，输送含微量腐蚀性气体时采用不锈钢或涂层）选用不同材质，确保在铈提纯复杂气体环境下的长期稳定运行。

紧凑集成：通常与电机通过联轴器直联或采用增速箱联接，整体占地面积小，便于在拥挤的稀土冶炼车间布置。

该型号风机的选型，需要与具体的工艺设备（如反应釜、煅烧窑、干燥机等）所需的气体流量和系统管路阻力精确匹配，通常由工艺工程师与风机工程师共同计算确定。

三、关键配件与功能解析

一台高效稳定的AI(Ce)1288-2.67风机，离不开其内部精密配件的协同工作。理解这些配件的功能，对于日常维护和故障诊断至关重要。

1. 风机主轴
主轴是风机的“脊梁”，承载着叶轮并传递电机扭矩。对于AI(Ce)1288-2.67，其主轴必须具有极高的强度、刚性和抗疲劳性能。材质通常选用优质合金钢（如42CrMo），经过调质热处理和精密加工，确保其临界转速远高于工作转速，避免发生共振。主轴与叶轮的配合端通常采用过盈配合加键连接，确保在高转速下传递巨大扭矩的可靠性。

2. 风机轴承与轴瓦
AI系列悬臂风机一般采用滑动轴承（轴瓦）来支撑主轴。与滚动轴承相比，滑动轴承在高速重载下具有更好的承载能力、更平稳的运行特性和更长的寿命。

轴瓦：通常为剖分式，便于安装。内衬采用巴氏合金（白合金），这种材料具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，能保护轴颈免受损伤。轴瓦与轴颈之间的间隙需要精确调整，以形成稳定的润滑油膜。润滑油系统会持续向轴承供油，带走摩擦热量。

3. 风机转子总成
这是风机的“心脏”，主要由主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器部件等组成一个高速旋转的动组件。

叶轮：是核心做功部件。对于输送可能含有颗粒或腐蚀性成分的工艺气体，AI(Ce)系列的叶轮可能采用马氏体不锈钢（如2Cr13）或奥氏体不锈钢（如304、316）制造，并经过动平衡校正（精度通常达到G2.5级或更高），以最大限度减少振动。

平衡：整个转子总成在装配后必须进行高速动平衡，确保在额定转速下运转平稳，这是保证风机长周期运行的基础。

4. 密封系统
密封是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，对于维持工艺纯度和设备安全至关重要。

气封与碳环密封：在叶轮轮盖与机壳之间，设置有迷宫密封或更先进的碳环密封。碳环密封由多个分裂的碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，形成多级节流，能有效减少高压气体向大气侧的泄漏，或防止空气吸入负压区。其自润滑性和耐高温性使其在稀土提纯风机中应用广泛。

油封：位于轴承箱端盖处，主要作用是防止润滑油从轴承箱泄漏。通常采用骨架油封或迷宫式油封，确保润滑油不外泄，同时防止外部杂质进入轴承箱。

5. 轴承箱
轴承箱是容纳主轴轴承（轴瓦）及其润滑系统的壳体。它为轴承提供了精确的定位和稳定的支撑环境，内部有油路通道，确保润滑油能顺畅地到达每一处润滑点。轴承箱的刚性、散热设计以及密封的可靠性，直接关系到轴承的寿命和整机运行的稳定性。

四、风机常见故障与修理要点

在铈提纯生产中，风机需要长时间连续运转，难免会出现故障。及时准确的判断与修理是保障生产的关键。

1. 振动超标
这是最常见的故障。

原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损或部件松动）；对中不良（电机与风机中心不对正）；轴承磨损或间隙过大；基础松动；喘振（系统阻力过大，风机进入不稳定工作区）。

修理：首先检查地脚螺栓和联轴器对中。停车后，检查叶轮洁净度与磨损情况，进行清垢或修补。若怀疑动平衡失效，需将转子总成送至专业动平衡机进行校正。检查轴瓦间隙，必要时刮研或更换。

2. 轴承温度过高

原因：润滑油不足、油质劣化或油路堵塞；轴承间隙过小或装配不当；冷却系统故障；超负荷运行。

修理：立即检查油位、油压和油温。化验润滑油，必要时更换。检查冷却水系统是否畅通。停机后检查轴瓦接触斑点，重新调整间隙。确保风机工作在额定工况内。

3. 风量或压力不足

原因：进口过滤器堵塞；叶轮严重磨损或腐蚀，间隙增大；密封（特别是碳环密封）磨损严重，内泄漏增大；转速未达到额定值（如皮带打滑）。

修理：清洗或更换进口滤网。测量叶轮与机壳的径向、轴向间隙，若超标需修复或更换叶轮。检查并更换磨损的碳环密封件。检查电机转速和传动系统。

4. 气体泄漏

原因：机壳结合面、进出口法兰密封垫片老化损坏；轴端碳环密封磨损或弹簧失效；油封失效导致漏油。

修理：更换所有失效的静密封垫片。解体检查碳环密封的磨损量和弹簧弹力，成套更换。更换失效的油封。

修理通用原则：任何修理工作，尤其是涉及转子、轴承、密封的核心部件，都必须遵循严格的检修规程。拆卸前做好标记，使用专用工具。装配时保证清洁度，严格按照技术文件要求的公差、间隙和扭矩进行。修理完成后，必须进行单机试车，监测振动、温度、噪声等参数合格后，方能重新投入铈提纯生产线。

五、输送各类工业气体的特殊考量

在铈提纯流程中，AI(Ce)1288-2.67等风机可能输送不同性质的工业气体，这要求在设计、操作和维护上采取特别措施。

1. 氧气(O₂)

禁油与脱脂：高压氧气遇到油脂极易引发剧烈燃烧甚至爆炸。因此，输送氧气的风机，其整个流道（机壳、叶轮、管道）、密封腔以及与氧气接触的所有部件，必须在装配前进行彻底的化学脱脂处理，确保绝对无油。润滑油系统必须与气流部分完全隔离，并采用氮气隔离密封等特殊设计。

材料兼容性：应选用在氧气环境中不易发生火花、燃烧的材料，如特定牌号的不锈钢。

2. 氢气(H₂)、氦气(He)等轻气体

高转速设计：由于气体分子量极小，要达到所需的压升，风机通常需要很高的转速。这对转子的动平衡精度、轴承性能和转子动力学设计提出了极高要求。

严苛密封：氢气易泄漏、易扩散，必须采用极高效的轴端密封，如干气密封或改进型碳环密封组合，并设置泄漏监测报警。

3. 二氧化碳(CO₂)、工业烟气

防腐与防结垢：若气体中含有水分和酸性成分，可能形成碳酸或亚硫酸，腐蚀流道。需选用耐腐蚀材料（如316L不锈钢）或施加防腐涂层。烟气中的粉尘可能在叶轮上结垢，破坏平衡，需定期清理并考虑设置冲洗装置。

温度控制：某些工艺尾气温度较高，需考虑机壳的冷却和轴承的隔热，确保轴承温度在安全范围内。

4. 氩气(Ar)、氮气(N₂)等惰性气体

防窒息安全：虽然气体本身惰性，但如果在密闭空间大量泄漏，会降低氧气浓度，造成窒息风险。风机房需保持良好的通风，并设置氧气浓度监测仪。

纯度保持：对于保护性气氛气体，需确保风机密封良好，防止空气渗入污染气体纯度。

通用管理措施：无论输送何种气体，都必须清晰标识风机的介质名称。建立针对不同介质的专用操作和维护规程。在切换输送气体介质前，必须进行彻底的工艺处理和安全评估。定期对密封系统、监测仪表进行校验和维护。

六、结论

在轻稀土铈的现代化提纯工艺链条中，离心鼓风机是不可或缺的动力之源。AI(Ce)1288-2.67作为一款大流量、中低压的单级悬臂风机，以其优化的设计、可靠的配件和良好的工艺适应性，在众多环节发挥着重要作用。深入理解其型号含义、核心结构、配件功能以及针对不同工业气体的特殊要求，是保障其安全、高效、长周期稳定运行的前提。

作为风机技术管理者，我们不仅要掌握风机的维修技能，更要建立起从精准选型、规范安装、科学操作到预防性维护的全生命周期管理理念。特别是在处理成分复杂的工艺气体时，必须将安全放在首位，严格执行特种设备的管理规范。只有这样，才能让这些精密的“肺腑”设备，为我国的稀土战略产业持续提供强劲而稳定的动力，助力铈等关键稀土资源的高效、绿色提取与利用。