轻稀土铈(Ce)提纯专用离心鼓风机技术解析：以AI(Ce)1934-1.53型号为核心

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轻稀土铈(Ce)提纯专用离心鼓风机技术解析：以AI(Ce)1934-1.53型号为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯铈(Ce) 离心鼓风机 AI(Ce)1934-1.53 风机配件风机维修工业气体输送轴瓦碳环密封

引言

在轻稀土（铈组稀土）的湿法冶金提取与分离提纯工艺中，如萃取、氧化焙烧、碳酸稀土煅烧等关键工序，稳定、可靠且具备特定压力与流量特性的气体输送设备至关重要。作为工艺流程的“肺”，离心鼓风机为这些工序提供必要的氧化性、惰性或保护性气源，其性能直接影响到产品的纯度、回收率及生产成本。本文将立足于风机技术工程视角，围绕轻稀土铈(Ce)提纯工艺中常用的多型风机，特别是以AI(Ce)1934-1.53型号为代表的单级悬臂加压风机，系统阐述其基础知识、型号解读、核心配件构成、维护修理要点，并对输送各类工业气体的通用技术要求进行分析。

一、轻稀土提纯工艺与离心鼓风机选型概述

轻稀土铈组元素（包括镧、铈、镨、钕等）的提纯，常涉及焙烧、溶解、萃取、沉淀、煅烧等单元操作。这些过程对气体的需求多样：

氧化气氛：如铈的氧化焙烧，需提供充足空气或富氧空气。 惰性保护气氛：在防止产品氧化的煅烧或输送过程中，需使用氮气、氩气等。 工艺反应气：如特定步骤需注入二氧化碳或特定混合气体。 气力输送与浮选：用于物料输送或矿浆浮选充气。

针对不同工况，形成了系列化的专用离心鼓风机：

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等流量、较高压头的稳定气源供应，如为多级串联反应塔供气。 “CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土浮选工艺设计，强调流量调节范围宽、运行平稳，以适应浮选槽液位与充气量变化。 “D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮增速，适用于小流量、超高压力的苛刻工况，如高压反吹或特殊反应条件。 “AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，维护方便，适用于流量中等、压力要求不极高的单点供气或气体循环，是铈提纯生产线中常见的机型。 “S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机：转子两端支撑，运行稳定性更高，适用于流量、压力参数更高，或对振动要求更严格的场合。

二、核心机型深度解析：AI(Ce)1934-1.53单级悬臂加压风机

AI(Ce)1934-1.53是该系列中一个典型代表型号，其命名规则解析如下：

“AI”：代表风机系列，即单级、单吸入口、悬臂式转子结构的加压离心鼓风机。悬臂式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。 “(Ce)”：标识此风机设计时优先考虑或常用于铈(Ce)及相关轻稀土元素的提纯工艺环境，可能在材料选择、密封配置等方面有针对性设计。 “1934”：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%）下的额定体积流量，单位为立方米每分钟。即此风机设计流量为每分钟1934立方米。这是一个关键工艺参数，决定了风机的供气能力。 “-1.53”：表示风机出口的绝对压力为1.53个大气压（绝压）。这意味着风机提供的压力增益（压升）为0.53个大气压（表压约为0.53kgf/cm²）。根据型号规则，此处没有“/”符号，明确指示其进口压力为默认的1个标准大气压。此压力参数对于克服工艺流程中的阻力（如管道、阀门、填料层压降）至关重要。

性能与应用匹配：
AI(Ce)1934-1.53风机提供的约0.53kgf/cm²的表压，非常适合用于稀土沉淀槽的鼓泡搅拌、提供氧化焙烧的助燃风、或为中小型煅烧炉提供循环保护气等场景。其每分钟近2000立方米的流量能满足中等规模生产线的气量需求。选型时需根据实际管网阻力曲线进行校核，确保工作点落在风机高效区内。

三、风机核心配件与关键系统详解

以AI(Ce)系列为代表，离心鼓风机的可靠运行依赖于以下核心配件与系统的精密配合：

风机主轴：作为传递扭矩、支撑转子旋转的核心部件，需具有极高的强度、刚度和韧性。通常采用优质合金钢（如42CrMo）锻制，经调质处理和多道精密加工（车、磨、铣键槽等）而成。其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”，包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等。叶轮多为后向或径向叶片设计，采用高强度铝合金或不锈钢焊接/铸造而成，并经过严格的动平衡校正，精度通常需达到G2.5级或更高，以确保高速旋转下的平稳。 轴承与轴瓦：对于AI(Ce)这类悬臂风机，驱动端通常采用径向-止推一体的滚动轴承或滑动轴承，而非驱动端为径向滚动轴承。但在大型或高速风机（如S(Ce)、AII(Ce)、D(Ce)系列）中，风机轴承用轴瓦（滑动轴承）应用广泛。轴瓦通常由巴氏合金浇铸在钢背上制成，依靠形成的油膜承载转子，具有承载力大、耐冲击、寿命长的优点。润滑油系统的清洁度、油温、油压是保证轴瓦寿命的关键。 密封系统：防止气体泄漏和油渗入流道的核心。 气封（迷宫密封）：通常安装在叶轮入口和级间，由一系列紧密排列的齿槽组成，通过多次节流膨胀效应来减少内部气体泄漏。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄，常见的有骨架油封、迷宫油封等。 碳环密封：在输送特殊、贵重或危险性工业气体（如氢气、氧气）时，碳环密封是高端配置。它由多个分裂的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套，形成动态密封，具有自润滑、耐高温、磨损小、密封效果好的特点，尤其适用于不允许润滑油污染工艺气体的场合。 轴承箱：容纳轴承/轴瓦、密封件并构成润滑油腔的铸件。要求具有良好的刚性、散热性和密封性，确保轴承在稳定环境下工作。

四、风机常见故障诊断与修理要点

风机修理是恢复性能、保障生产连续性的关键。主要围绕振动、温升、性能下降三大问题展开。

振动超标：原因：转子不平衡（叶轮结垢、磨损、叶片断裂）、对中不良、轴承/轴瓦磨损、地脚松动、基础刚性不足、接近临界转速运行。修理：停机后，首要进行转子现场动平衡或返回动平衡机校正。检查并重新调整联轴器对中。检查轴瓦间隙，若超过允许值（通常为轴径的千分之一点二到千分之一点五），需刮研或更换。紧固所有连接螺栓。 轴承/轴瓦温度过高：原因：润滑油量不足、油质劣化（进水、杂质）、冷却系统失效（水冷盘管堵塞）、轴承/轴瓦装配间隙不当（过小导致摩擦发热，过大导致油膜不稳）、负载过大。修理：取样化验润滑油，必要时彻底更换并清洗油箱、滤网。检查清理冷却器。测量轴瓦间隙，按标准调整。检查工艺系统是否超压运行。 风量或风压不足：原因：进口过滤器堵塞、密封间隙磨损过大导致内泄漏加剧、叶轮腐蚀或磨损严重、转速下降（如皮带打滑）、管网阻力增大（阀门未全开、管道积垢）。修理：清洗或更换过滤器。测量迷宫密封齿顶间隙，过大则更换密封件。检查叶轮状态，严重损坏需修复或更换。校核电机转速与传动系统。排查管网系统。 气体泄漏：原因：轴端密封（油封、碳环密封）失效、壳体或法兰密封面垫片老化破损。修理：停机更换失效的油封或碳环密封组件。更换密封垫片，紧固螺栓需按对角线顺序均匀施力。

修理通用原则：任何修理前必须切断电源，并执行严格的能量隔离与安全锁定程序。拆卸过程做好标记，记录原始数据（如间隙、对中值）。装配时确保清洁，使用专用工具，严格按照制造商提供的技术手册规定的扭矩、间隙和流程进行操作。

五、输送不同工业气体的风机技术考量

稀土提纯中可能涉及多种气体，风机设计需相应调整：

空气、工业烟气：最常处理介质。注意烟气中的腐蚀性成分（如SO₂, Cl⁻）和粉尘，需选用耐蚀材料（如不锈钢316L）和考虑防磨措施。 二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：属于惰性或密度较高的气体。计算性能时需根据实际密度、绝热指数进行换算。功率与气体密度成正比，输送CO₂（密度约为空气1.5倍）时电机功率需余量更大。密封要求防止泄漏造成浪费或纯度下降。 氧气(O₂)：强氧化性气体。所有流道部件必须采用严格脱脂清洗工艺，避免油脂引发燃爆。通常指定使用铜合金或不锈钢，并禁油设计。碳环密封在此场合是理想选择。 氢气(H₂)：密度极低、易燃易爆、渗透性强。风机设计重点在于防泄漏、防静电。结构上力求紧凑，焊缝无缺陷，轴封多采用碳环密封或干气密封等高效密封形式。电机需防爆型。性能上，由于H₂密度小，相同压头下所需功率远小于空气。 氦气(He)、氖气(Ne)：稀有贵重气体。核心要求是极低的泄漏率，密封系统至关重要，碳环密封或磁流体密封常被采用。 混合无毒工业气体：需明确混合气体的组分比例，计算出平均分子量、密度和绝热指数，作为风机设计和选型的依据。同时考虑各组分对材料的相容性。

通用设计调整：针对不同气体，风机的材料选择、密封形式、冷却方式、防爆等级、性能曲线换算乃至润滑系统（是否采用隔离气防止润滑油污染工艺气）都需要进行专门设计。这也是“C(Ce)”、“AI(Ce)”等系列型号中标注“(Ce)”的意义:其基础设计考虑了稀土工艺常见气体介质的共性要求。

结论

离心鼓风机作为轻稀土铈提纯工艺中的关键动力设备，其选型、运行与维护的专业性直接影响生产效能与经济性。深入理解如AI(Ce)1934-1.53此类型号的技术内涵，掌握其核心配件如主轴、轴瓦、转子总成、碳环密封等的原理与维护要点，并明晰输送不同工业气体（从空气到氢气）的特殊技术要求，是风机技术人员保障设备长周期、高效率、安全稳定运行的根本。随着稀土提纯技术向精细化、绿色化发展，对配套风机在高效、节能、智能控制及适应极端工况等方面也提出了更高要求，这将持续推动风机技术的创新与进步。

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