轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)1345-1.34技术解析与应用

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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)1345-1.34技术解析与应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈组稀土、离心鼓风机、AI(Ce)1345-1.34、风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土冶炼

第一章稀土矿提纯与离心鼓风机技术概述

在稀土湿法冶金工艺中，气体输送设备是至关重要的一环。铈(Ce)作为轻稀土（铈组稀土）中的代表性元素，其提取与提纯过程涉及焙烧、浸出、萃取、沉淀、煅烧等多个工序，这些工序往往需要特定的气体介质参与反应或提供动力。离心鼓风机作为一种高效、稳定的气体输送机械，在稀土冶炼领域扮演着不可替代的角色，其性能直接影响到产品的纯度、回收率以及生产的能耗与经济性。

针对稀土冶炼，特别是轻稀土提纯的严苛工况，风机行业开发了专用系列产品。这些系列包括：“C(Ce)”型多级离心鼓风机，适用于中等流量和压力的稳定输送；“CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型专用浮选离心鼓风机，专为选矿浮选工艺的气体搅拌与输送设计；“D(Ce)”型高速高压多级离心鼓风机，满足高压比、大流量的需求；“AI(Ce)”型单级悬臂加压风机，以其结构紧凑、维护方便著称，适用于特定加压环节；“S(Ce)”型单级高速双支撑加压风机，运行平稳，适用于高转速工况；“AII(Ce)”型单级双支撑加压风机，兼具高可靠性与较广的工况适应性。这些风机可安全输送空气、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，覆盖了稀土提纯全流程的可能需求。

本文将以AI(Ce)1345-1.34型单级悬臂加压风机为核心，深入剖析其技术内涵、配件系统、维护修理要点，并拓展论述其在输送各类工业气体时的技术考量。

第二章 AI(Ce)1345-1.34型风机深度解析

2.1 型号命名规则与技术参数释义

风机型号“AI(Ce)1345-1.34”是一个包含丰富技术信息的编码，其解读如下：

“AI”：代表风机系列，即单级、单吸、悬臂式结构的离心加压鼓风机。悬臂式设计意味着叶轮安装在主轴的一端，另一端由轴承箱支撑，结构相对简单，便于拆卸维护。 “(Ce)”：特指该风机系列针对铈(Ce)及其他铈组稀土（镧、镨、钕等）的提纯工艺进行了适应性设计与材料选择，强调了其专业应用领域。 “1345”：表示风机在标准进气状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%，空气介质）下的额定流量，单位为立方米每分钟。因此，该风机的额定流量为1345立方米每分钟。这是一个关键的性能指标，决定了风机的处理能力，需要与工艺流程中的气体需求精确匹配。 “-1.34”：表示风机出口的绝对压力为1.34个标准大气压（表压约为0.34个大气压或34.3kPa）。此压力值是风机做功能力的体现，是克服后续系统阻力（如管道、阀门、反应器液位等）的关键。 隐含信息：型号中未出现“/”符号，根据规则，这表明风机的进口压力默认是1个标准大气压（即常压进气）。如果工艺要求从负压或正压环境吸气，型号中会以“/”分隔并标注进口压力值。

该型号风机通常用于需要将空气加压至特定压力，并与跳汰机、气动搅拌槽或特定反应装置配套的环节。其选型是基于对系统所需流量、进出口压力、介质特性（如成分、温度、湿度、洁净度）的综合计算后确定的。

2.2 核心结构与工作原理

AI(Ce)系列风机虽然结构相对简单，但各部件精密协作，共同实现气体能量的转换：

工作原理：电机通过联轴器驱动主轴高速旋转，安装在主轴悬臂端的叶轮随之转动。气体从进气管轴向进入叶轮中心，在高速旋转的叶片作用下获得动能和压能，被甩向叶轮外缘，进入蜗壳形的机壳。在蜗壳中，部分气体的动能进一步转化为静压能，最后以较高的压力从出口排出。其能量转换遵循离心式机械的基本原理，气体获得的压力升高与叶轮圆周速度的平方成正比。 核心部件简述：主轴：传递扭矩的核心零件，承受叶轮的离心力、气体力以及自身的重力弯曲，要求具有极高的强度、刚度和动平衡精度。通常采用高强度合金钢锻造后精密加工而成。 叶轮（转子核心）：能量转换的心脏。根据输送气体性质（如是否含腐蚀性成分），叶轮材料可选择不锈钢、特种合金或进行表面防腐处理。其型线设计直接决定了风机的效率、压比和流量特性。机壳：收集从叶轮出来的气体并导流向出口，同时实现动能到压能的进一步转化。蜗壳型线的设计对风机效率有重要影响。 轴承箱与轴承：作为主轴的支撑和定位部件，是保证转子稳定运行的基础。对于AI(Ce)这类悬臂风机，轴承箱的设计需特别考虑承受较大的悬臂载荷。

第三章风机关键配件系统详述

为确保AI(Ce)1345-1.34风机在稀土提纯的复杂环境中长期稳定运行，其配件系统至关重要，主要包括密封系统、轴承系统和转子总成。

3.1 密封系统：防止介质泄漏与污染

稀土冶炼环境可能存在粉尘、腐蚀性气体或珍贵气体泄漏风险，因此密封是关键。

气封（迷宫密封）：通常安装在机壳与主轴贯穿处（轴端），由一系列环形齿片和腔室组成。它利用气体通过狭窄缝隙和膨胀腔时的节流效应来减少高压侧向低压侧的泄漏。结构简单，非接触，寿命长。 碳环密封：一种接触式机械密封的变体或补充。由多个分段碳环在弹簧力作用下紧贴轴套表面，形成径向密封。碳材料具有自润滑、耐高温、化学稳定性好的特点，能有效密封贵重或有害气体，常用于介质侧作为主密封或对迷宫密封的增强。油封：主要用于轴承箱的润滑侧，防止润滑油沿轴泄漏到箱体外，同时防止外部杂质进入轴承箱。通常是唇形密封圈，由耐油橡胶或聚四氟乙烯等材料制成。

3.2 轴承与润滑系统：保障稳定旋转

轴承（轴瓦）：对于AI(Ce)这类中等功率和转速的鼓风机，常采用滑动轴承（即轴瓦）。其优点是承载能力大、运行平稳、阻尼特性好、寿命长。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。轴承箱体设计有供油孔、油槽和温测点。 轴承箱：容纳轴承、储存和分配润滑油的壳体。其结构需保证轴承的对中性、润滑油的流动与散热。箱体上设有油位视窗、加油口、放油口及可能安装冷却水管路。

3.3 转子总成：动平衡是生命线

“风机转子总成”是一个装配体，主要包括主轴、叶轮、轴套、平衡盘（如有）、联轴器半体等所有旋转部件。这个总成在装配完成后，必须进行高精度的动平衡校正。不平衡量会导致风机运行时产生有害振动，加速轴承磨损、气封损坏，甚至引发共振造成 catastrophic failure。平衡精度等级根据风机转速和应用要求确定，通常要求达到G2.5或更高等级。

第四章风机常见故障分析与修理要点

对AI(Ce)1345-1.34风机的维护和修理，需建立在系统诊断的基础上。

4.1 常见故障现象与原因分析

振动超标： 主要原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损不均、部件松动）；轴承（轴瓦）磨损，间隙增大；对中不良（电机与风机中心线偏差）；基础松动或管道应力传递。处理：首先检查对中和地脚螺栓。停车后，检查叶轮清洁度和磨损情况，必要时进行现场或送厂动平衡。测量轴承间隙，超标则更换轴瓦。 轴承温度过高： 主要原因：润滑油不足、变质或牌号错误；冷却系统故障（水冷管路堵塞）；轴承间隙过小或装配不当；负载过大或超速运行。处理：检查油位、油质，按规定换油。疏通冷却器。检测轴承间隙和安装情况。核对运行参数是否在额定范围内。 风量或风压不足： 主要原因：进口过滤器堵塞；叶轮磨损严重，间隙增大；密封（迷宫密封、碳环）磨损过量，内泄漏增大；转速未达到额定值（如皮带打滑、电机故障）；管网阻力变化。处理：清洁或更换滤芯。检查叶轮与机壳间隙，过大则需修复或更换叶轮。检查密封间隙，更换磨损件。检查驱动系统。复核系统设计阻力。 异常噪音： 主要原因：轴承损坏；转子与静止件发生碰擦（如气封）；喘振现象（系统阻力特性与风机性能曲线不匹配，在小流量区运行）；松动部件。处理：针对不同音质判断，停车检查相应部位。尤其需避免风机在喘振区运行，可能需加装放空阀或调整工况。

4.2 系统性修理流程

准备工作：切断电源，挂警示牌；关闭进出口阀门，隔离系统；准备齐全的工具、量具、备件（如轴瓦、碳环、气封片、O型圈）和技术资料。 拆卸与检查：按顺序拆卸联轴器护罩、联轴器、进出口管路、轴承箱上盖、密封部件等。吊出转子总成时需平稳。对所有部件进行清洗和详细检查，测量关键尺寸（轴瓦间隙、叶轮口环间隙、轴弯曲度等），并记录。 修复与更换：对磨损超标、变形或损坏的部件进行修复或更换。例如：重浇巴氏合金并机加工轴瓦；更换整套碳环密封；对叶轮进行除垢、补焊或动平衡校正。 装配与调整：按逆序精心装配。确保轴承安装到位，间隙符合标准；迷宫密封对中良好，径向间隙均匀；碳环弹簧力适中；转子总成装入后，手动盘车应灵活无卡涩。 对中与试车：严格进行电机与风机的轴对中，公差应在允许范围内。加注合格的润滑油至规定油位。点动检查转向。逐步开启试车：无负荷运行观察振动、温度、声音；正常后缓慢加载至额定工况，全面监测各项参数。

第五章输送不同工业气体的技术考量

AI(Ce)1345-1.34及其同系列风机设计可适应多种气体，但切换介质时需高度重视以下方面：

气体物性参数的影响：密度：风机产生的压比（出口压力与进口压力之比）与介质密度基本无关，但压力（压差）和功率消耗与密度成正比。输送密度比空气小的气体（如H₂、He）时，在相同转速和流量下，出口压力（表压）和所需功率会显著降低；反之，输送密度大的气体（如Ar）则会增加。 绝热指数：影响压缩过程中的温升。对于氢气等绝热指数高的气体，压缩后温升更明显，需关注材料耐温性和冷却需求。 公式考量：风机性能换算需基于“相似定律”，但严格来说，当介质改变且分子量（或密度）变化很大时，不仅压力、功率按密度比的一次方变化，流量也会因机器内气体可压缩性的不同而略有变化，必要时需与制造商详细核算。 材料相容性与安全性： 腐蚀性气体（如含硫烟气、潮湿CO₂）：需评估机壳、叶轮、密封材料（如不锈钢升级为双相钢、哈氏合金；碳环材质选择）。 氧气(O₂)：极高的助燃性，要求系统绝对禁油。所有与氧气接触的部件需进行严格的脱脂清洗，轴承润滑可能需采用特殊的不易燃润滑脂或设计为无油润滑结构（如磁悬浮轴承）。摩擦部位需采用不发生火花的材料。 氢气(H₂)：密度小、易泄漏、易燃易爆。对密封系统要求极高，通常采用“串联式”密封（如迷宫密封+干气密封或高品质碳环密封）。电机需防爆。 惰性气体（如N₂、Ar、He、Ne）：化学惰性强，主要考虑密封防止贵重气体泄漏损失。 密封系统的特殊配置：根据气体价值、危险性、纯度要求，密封方案可能从标准迷宫密封，升级为“迷宫密封+氮气吹扫”、“碳环密封+阻塞气”、“干气密封”等组合方案，确保工艺气体零泄漏或安全排放。

第六章总结

在轻稀土（铈组稀土）铈(Ce)的现代化提纯工艺链中，AI(Ce)1345-1.34型单级悬臂加压风机作为一个典型代表，体现了专用设备与特殊工艺的深度融合。其型号编码精确传达了流量、压力等核心性能参数，为工艺匹配提供了清晰依据。

风机的长期稳定运行，依赖于对主轴、轴承（轴瓦）、转子总成、气封、油封、碳环密封及轴承箱等关键配件的深刻理解与精心维护。科学的故障诊断与规范的修理流程是保障设备寿命与生产连续性的基石。

尤为重要的是，当此类风机应用于输送空气之外的各类工业气体时，工程师必须超越“通用机械”的思维，深入考量气体物性对性能的精确影响、材料选择的化学相容性以及密封配置的安全等级。从防腐到防爆，从节能到环保，每一个细节都关乎整个稀土生产体系的安全、高效与经济效益。

作为风机技术从业者，我们不仅提供设备，更需提供与稀土这一战略资源提炼工艺共舞的、安全可靠的流体动力解决方案。未来，随着稀土提纯技术向更绿色、更高效、更智能化发展，与之配套的离心鼓风机技术也必将朝着更高效率、更高可靠性、更智能监测与更广泛介质适应性的方向不断演进。

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