轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机基础知识与型号AI(Ce)1989-2.8专项解析

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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机基础知识与型号AI(Ce)1989-2.8专项解析

作者：王军（139-7298-9387）
关键词：稀土提纯、离心鼓风机、铈(Ce)提纯、AI(Ce)1989-2.8、风机配件、风机修理、工业气体输送

引言：风机在轻稀土提纯工艺中的关键角色

轻稀土，又称铈组稀土，主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素。其提取与分离是一个涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等多个单元的复杂化工过程。在这一系列工艺中，离心鼓风机作为提供气源动力的核心设备，扮演着不可或缺的角色:无论是为焙烧炉提供助燃空气，为气动仪表和阀门提供洁净压缩气，为氧化工序输送特定气体，还是为物料的气力输送提供动力，都离不开性能稳定、运行可靠的风机设备。

针对轻稀土（特别是铈）提纯工艺中对气体流量、压力、纯净度及介质特殊性的不同要求，发展出了系列化的专用离心鼓风机。本文将系统介绍相关风机系列的基础知识，并重点对其中一款典型型号:AI(Ce)1989-2.8单级悬臂加压风机进行深入解析，同时对风机核心配件、常见修理要点以及工业气体输送的特殊考量进行详细说明。

第一章：轻稀土提纯工艺用离心鼓风机系列概览

为满足轻稀土提纯各环节的不同需求，风机技术领域已形成了专业化的产品序列，主要系列及其应用定位如下：

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，每级叶轮对气体做功增压，级间通过导叶或蜗壳进行能量转换与导向。该系列风机特点是压力提升能力强（通常可达0.3-1.2MPa）、效率高、流量范围广。在稀土提纯中，常用于需要中高压气源的场合，如为大型流化床或高压气力输送系统供气。 “CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机：这两种是专门为稀土矿物浮选工序设计的。浮选过程需要稳定、连续且气量可调的低压空气，以产生大小均匀的气泡。CF和CJ系列通常采用特定设计的叶轮和机壳，确保在较低压力（通常几十千帕）下提供大流量空气，且运行平稳，噪音控制良好。 “D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速，使叶轮在极高转速（可达每分钟数万转）下运行，从而单级即可获得很高压比。该系列结构紧凑、重量轻、压力高，适用于对安装空间有限制且需要高压气体的特殊工艺环节，如某些高压氧化或还原反应的气体供给。 “AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：这是本文重点介绍的系列。其结构特点是单个叶轮悬臂安装在主轴一端，结构简单紧凑，维护方便。适用于中等流量、中低压力（出口压力通常在0.12-0.3MPa绝对压力）的场合。在铈提纯中，常用于物料的输送、反应釜的鼓泡搅拌、以及为小型焙烧或干燥设备提供热风循环动力。型号AI(Ce)1989-2.8即属于此系列。 “S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机：叶轮置于两个支撑轴承之间，转子动力学稳定性优于悬臂结构。通常通过高速电机直驱或增速箱驱动，实现高转速和高单级压比。适用于对运行稳定性要求极高、流量和压力参数介于多级和普通单级之间的工艺点。 “AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机：与AI系列同为单级，但采用双支撑结构，刚性和稳定性更好，适用于较AI系列更大流量或对振动要求更严格的场合，是介于AI和S系列之间的一个选择。

这些风机可输送的气体介质广泛，包括：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。气体性质（密度、粘度、腐蚀性、爆炸性等）是风机选型、材料选择和结构设计的决定性因素之一。

第二章：AI(Ce)1989-2.8型风机深度解析

一、型号解读
根据命名规则，“AI(Ce)1989-2.8”的含义为：

“AI”：代表AI系列，即单级悬臂式加压离心鼓风机。 “(Ce)”：强调该风机适用于铈(Ce)及其他轻稀土元素的提纯工艺环境，在材料选择、密封形式等方面可能针对工艺特性（如潜在的酸性气体、粉尘等）进行了优化。 “1989”：代表风机在设计工况下的进口容积流量为每分钟1989立方米。这是风机最重要的参数之一，决定了其供气能力。 “-2.8”：代表风机出口处的气体绝对压力为2.8个大气压（即约0.28MPa表压）。此型号中未出现“/”符号，根据约定，表示其进口压力为标准大气压（1个大气压）。因此，该风机的升压（压比）约为2.8。

二、结构特点与工作原理
AI(Ce)1989-2.8风机主要由电机、联轴器、机壳、主轴、叶轮、轴承箱、密封系统和润滑系统等组成。

工作原理：电机通过联轴器驱动主轴高速旋转，悬臂安装在主轴端的叶轮随之转动。叶轮叶片间的气体在离心力作用下被甩向叶轮外缘，速度和压力增加，然后进入截面逐渐扩大的蜗形机壳，将大部分动能进一步转化为压力能，最后从出口排出。同时，叶轮中心入口处形成低压区，外部气体被持续吸入，从而形成连续的气流。 悬臂结构：此结构的优点是轴向尺寸短，结构简单，拆卸方便（通常只需打开机壳即可检查或更换叶轮，无需扰动轴承和电机）。但其转子动力学特性对叶轮的动平衡精度、轴刚度以及轴承性能要求较高。

三、性能曲线与选型匹配
该风机的性能通常用“压力-流量曲线”表示。曲线呈下降趋势，即流量增大时，出口压力会下降。设计工况点（1989立方米/分钟， 2.8绝对大气压）位于其高效区内。在用于跳汰机等设备配套时，必须根据跳汰机所需的风量风压，结合管网阻力特性，选择风机的工作点，确保风机既满足工艺要求，又能在高效区稳定运行，避免喘振（流量过小导致气流周期性振荡）或过载（流量过大导致电机超电流）。

第三章：风机核心配件详解

以AI(Ce)系列为代表，离心鼓风机的可靠运行依赖于以下关键配件：

风机主轴：作为传递扭矩和支撑转子的核心零件，要求极高的强度、刚度和疲劳抗力。通常采用优质合金钢（如40Cr、42CrMo）锻制，经调质热处理，与轴承、叶轮配合的轴颈部位需精磨以达到高精度和光洁度。其临界转速（转子发生强烈共振的转速）必须远高于工作转速，以确保安全。 风机转子总成：这是一个核心装配体，包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器半体等。叶轮是“心脏”，多为闭式或半开式，采用高强度铝合金、不锈钢或钛合金精密铸造或焊接而成，并进行超速试验和精密动平衡校正，确保残余不平衡量在极低范围内，这是减少振动的根本。 风机轴承与轴瓦：对于AI(Ce)这类中型风机，驱动端常采用滚子轴承承受径向力，非驱动端采用角接触球轴承或滚子轴承承受径向和残余轴向力。对于大型高速风机，更多采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦通常为巴氏合金衬里，运行中在轴颈与瓦面间形成油膜，具有阻尼大、承压高、寿命长的优点。油膜的稳定性对防止油膜振荡至关重要。 密封系统： 气封（迷宫密封）：安装在机壳与轴之间，由一系列环状齿隙构成。气体通过齿隙时产生节流膨胀效应，有效减少高压气体向机壳外泄漏或级间窜气。材料常为铝或铜合金。 碳环密封：由多个分割的碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套外圆，实现接触式密封。摩擦系数低，自润滑性好，密封效果优于迷宫密封，常用于介质贵重或要求泄漏量极低的场合，如输送氢气、氦气等。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄和外部灰尘进入。常用骨架油封或迷宫式油封。 轴承箱：是容纳轴承、轴瓦和润滑油的箱体。它提供刚性的支撑，保证轴承的对中性，内部有油路设计确保润滑油循环冷却。轴承箱通常设有观察窗、温度计接口和振动探头接口。

第四章：风机常见故障与修理要点

风机维护修理的目标是恢复性能、保证安全、延长寿命。

一、常见故障

振动超标：最常见故障。原因包括：叶轮磨损、结垢或异物附着导致动平衡破坏；轴承磨损、游隙增大；联轴器对中不良；地脚螺栓松动；转子部件松动；接近临界转速运行；油膜涡动等。 轴承温度过高：润滑油量不足或变质；冷却不良；轴承安装不当或损坏；负载过大；对中不良导致附加载荷。 风量或压力不足：进口过滤器堵塞；密封间隙过大导致内泄漏严重；转速未达额定值；叶轮腐蚀磨损严重；管网阻力变化。 异常声响：轴承损坏的摩擦声；喘振时的周期性吼叫声；旋转部件与静止部件摩擦的刮擦声；气动噪声。

二、修理流程与要点

解体前检查与记录：测量振动、温度、电流值，记录所有配合标记。 精细拆卸：按顺序拆卸，保护所有配合面。重点检查联轴器对中数据。 部件检查与修复：叶轮：清洁后检查磨损、腐蚀、裂纹。轻微磨损可修复并重新进行动平衡校正，校正精度需达到国际标准ISO1940 G2.5或更高等级。严重损坏需更换。主轴：检查直线度（跳动量）、轴颈尺寸和表面状况。弯曲可矫直，磨损可喷涂修复后精磨。 轴承/轴瓦：滚动轴承检查游隙、滚道和滚动体状况，更换时建议成对更换。轴瓦检查巴氏合金层有无脱落、磨损、刮伤，间隙测量是否超标。可用压铅法测量轴瓦顶隙和侧隙，需符合制造厂标准。磨损超限需重新刮研或更换。密封：测量迷宫密封齿顶间隙，过大则更换密封件。检查碳环密封的磨损和弹簧力。 机壳与轴承座：检查结合面有无泄漏痕迹，检查各孔位精度。 精准回装：严格按照反向顺序和厂家技术要求装配。确保轴承安装到位，各部位间隙（如叶轮与机壳的轴向、径向间隙，密封间隙）调整合格。联轴器对中是关键步骤，必须使用百分表进行精细调整，确保径向和端面偏差在0.05mm以内。 试运行：修理后必须先进行单机无负载点动和短时运行，监测振动和温度。正常后逐步加载至满负荷，进行至少2-4小时的综合性能测试，所有参数达标方可交付。

第五章：输送工业气体的特殊考量

当AI(Ce)1989-2.8等风机用于输送除空气以外的工业气体时，必须进行特殊设计和选材：

气体密度影响：风机的压力（压比）与气体密度基本成正比，而轴功率与密度成正比。输送氢气（密度极小）时，压力会急剧下降，要达到相同压力需更高转速或更多级数，同时轴功率降低。输送二氧化碳（密度大）时则相反。选型时必须进行性能换算，公式为：风机对于不同气体的压力比基本不变，但压头（能量头）相同，容积流量相同，质量流量、功率与密度成正比变化。 材料相容性： 氧气(O₂)：禁油，所有流通部件需进行严格的脱脂清洗，采用铜合金或不锈钢，防止高速摩擦产生火花。 酸性气体（如含SO₂的工业烟气）：需采用耐蚀材料，如316L不锈钢、双相钢，或施加防腐涂层。 氢气(H₂)：注意氢脆问题，避免使用高强度马氏体钢，多采用奥氏体不锈钢。密封要求极高，常采用“碳环密封+氮气隔离”的组合密封。 惰性气体（He、Ne、Ar等）：材料要求相对宽松，但因其价值高或工艺要求纯度高，对泄漏率要求严格，密封是重点。 安全性：输送可燃气体（如H₂、含CO的煤气）时，需考虑防爆设计，如采用防爆电机、静电接地、设置安全泄放装置等。 密封系统的特殊设计：对于有毒、有害、贵重或危险气体，需采用串联式干气密封、氮气吹扫的迷宫密封等高级密封形式，确保工艺气体零泄漏或泄漏可控。

结语

离心鼓风机作为轻稀土提纯工业的“肺”，其技术复杂性与重要性不言而喻。从通用的C系列到专用的AI(Ce)系列，每一款风机都是针对特定工艺需求而生的精密机械。深入理解如AI(Ce)1989-2.8这样的典型型号，掌握其配件机理与维修精髓，并充分考虑输送介质的特殊性，是确保稀土生产线连续、高效、安全运行的技术保障。作为一名风机技术人员，不断深化理论认知，积累实践经验，才能在这些关键设备的选型、维护、优化与故障排除中游刃有余，为我国稀土工业的高质量发展贡献力量。

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