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重稀土镝(Dy)提纯专用离心鼓风机技术详解:以D(Dy)1177-1.56型风机为核心

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:重稀土提纯、镝(Dy)、离心鼓风机、D(Dy)1177-1.56、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心、高速高压

引言

在重稀土(钇组稀土)元素,尤其是具有极高战略价值的镝(Dy)的湿法冶金提纯工艺流程中,离心鼓风机作为提供关键气动动力的核心设备,其性能、可靠性与适应性直接关乎产品的纯度、回收率与生产成本。稀土提纯过程通常涉及焙烧、浸出、萃取、沉淀、煅烧等多个单元操作,需要风机为跳汰机、浮选机、氧化反应器、气流输送系统等提供稳定、洁净且参数精确的压缩气体。本文将围绕重稀土镝(Dy)提纯工艺中应用的高速高压多级离心鼓风机,特别是D(Dy)1177-1.56型风机,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风机选型与应用进行说明。

第一章:重稀土提纯工艺对离心鼓风机的特殊要求

重稀土镝的提纯环境往往具有特殊性:首先,工艺流程连续性强,要求风机必须长期连续稳定运行,故障率极低;其次,部分工序可能涉及微正压或密闭环境的气体循环与置换,对风机的压力控制精度要求高;再次,输送的气体介质可能包括空气、惰性保护气(如氮气、氩气)或特定工艺气体,要求风机材质与密封具备相应的兼容性;最后,从节能降耗角度,要求风机在较宽的工况范围内仍保持较高效率。因此,通用的工业鼓风机难以完全满足需求,必须采用针对性强、设计精良的专用系列风机。

第二章:稀土提纯用离心鼓风机系列概览与型号解析

在稀土行业,特别是重稀土提纯领域,已形成了几大成熟的离心鼓风机系列,以适应不同压力、流量及工艺环节的需求:

“C(Dy)”型系列多级离心鼓风机:为基础型多级鼓风机,适用于中压、较大流量的场合,如为大型浸出槽或搅拌设备提供氧化空气。 “CF(Dy)”与“CJ(Dy)”型系列专用浮选离心鼓风机:专门针对浮选工艺优化,特别注重气流稳定性和微气泡生成特性,是浮选工序的关键设备。 “AI(Dy)”型系列单级悬臂加压风机“S(Dy)”型系列单级高速双支撑加压风机“AII(Dy)”型系列单级双支撑加压风机:这些单级风机结构相对紧凑,适用于中低压力、中等流量的加压或气体输送环节,如物料的气流干燥或保护气供给。 “D(Dy)”型系列高速高压多级离心鼓风机:本文重点介绍的系列。该系列采用多级叶轮串联、齿轮箱增速的设计,是实现高出口压力(通常显著高于1.8个大气压)的核心机型。其“高速”指转子工作转速高,常达每分钟数万转;“高压”指单机压升能力强大。它特别适用于需要克服高系统阻力或需高压气体进行反应的提纯环节。

风机型号编码规则详解:
以 D(Dy)1177-1.56及参考型号 D(Dy)300-1.8为例进行说明:

系列代号“D”:代表“D型”高速高压多级离心鼓风机系列,专为高压需求设计。 元素代号“(Dy)”:明确此风机系列主要设计服务于镝(Dy)及相关重稀土的提纯工艺流程,其材料选择、密封方案、流量-压力曲线可能针对镝提纯的常见工况进行了优化。 数字“1177”:表示风机在标准进口状态(通常指进口压力为1个标准大气压,温度20℃,介质为空气)下的额定容积流量,单位为立方米每分钟。因此,D(Dy)1177-1.56表示该风机每分钟能输送1177立方米的进气体积流量。 数字“1.56”:表示风机的出口绝对压力为1.56个标准大气压(ata)。根据工程惯例,此处“-1.56”表明设计出口压力,同时隐含了进口压力为标准大气压(1 ata)。若进口压力非标准大气压,型号中通常会以“/”分隔表示进口压力,例如若进口压力为1.2 ata,出口压力为2.8 ata,则可能表示为 D(Dy)1177/1.2-2.8。对于D(Dy)300-1.8,则代表流量300立方米每分钟,出口压力1.8个标准大气压。 配套说明:型号注释中“输送空气与跳汰机配套选型确定”指明了该型号风机的主要应用场景之一:为跳汰选矿设备提供动力风源。选型时需根据跳汰机的床层阻力、频率要求等参数,精确匹配风机的流量和压力点。

因此,D(Dy)1177-1.56型风机是一款专为镝提纯工艺设计的大流量、高压比离心鼓风机,其出口压力比进口高出约0.56个大气压(约56 kPa),适合用于需要较大气量和一定压力提升的工艺节点。

第三章:D(Dy)1177-1.56 型风机核心配件详解

一台完整的D(Dy)1177-1.56型高速高压多级离心鼓风机是精密部件的集成。理解其核心配件是进行维护、修理和故障分析的基础。

风机主轴:作为整个转子系统的核心承力与传动部件,通常采用高强度合金钢(如40CrNiMoA)经锻造、精密加工、热处理(调质)和探伤制成。它必须具有极高的强度、刚性和动平衡精度,以承受高速旋转下的离心力、传递巨大扭矩并确保运转平稳。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,由主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘(有时包含)、联轴器部件等组装而成。每级叶轮都经过严格的超速试验和动平衡校正。转子总成的装配精度直接决定了风机的振动、噪音和效率。其临界转速必须远高于工作转速,以避免共振。 风机轴承与轴瓦:对于高速重载的D型风机,滑动轴承(轴瓦)比滚动轴承更为常见。轴瓦通常采用巴氏合金(一种耐磨锡基合金)作为衬层,与主轴轴颈构成油膜润滑的动压滑动副。其优点是承压面积大、运行平稳、阻尼特性好,能有效吸收振动。轴承的润滑、冷却和间隙调整至关重要。 密封系统气封(迷宫密封):安装在机壳与转子之间,位于各级叶轮进出口侧,用于减少高压气体向低压级的泄漏。其原理是利用一系列节流齿隙与膨胀空腔,使气体流动受阻,有效降低内泄漏损失。 油封:主要用于轴承箱两端,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。常用形式有骨架油封或迷宫式油封。 碳环密封:在输送特殊气体(如氢气、氧气)或要求零泄漏的场合,可能会采用机械密封或浮环密封。碳环密封是一种接触式端面密封,由弹簧加载的碳环与轴套(或专用密封环)端面紧密贴合,实现极为有效的密封,常用于防止工艺气体外泄或空气侵入。 轴承箱:容纳和支持主轴轴承的独立箱体结构。内部设有润滑油路、冷却腔(或冷却盘管)、温度及振动测点接口。轴承箱的设计需保证良好的刚性、对中性和散热性。

第四章:D(Dy)系列风机常见故障与修理要点

风机的维修遵循“预防为主,计划检修”的原则。对于D(Dy)1177-1.56这类关键设备,修理工作专业性极强。

振动超标原因:转子动平衡破坏(叶轮结垢、磨损不均、部件松动);对中不良;轴承(轴瓦)磨损、间隙过大;基础松动;喘振或旋转失速。 修理:停机后,首先检查对中情况与地脚螺栓。若怀疑转子不平衡,需进行现场动平衡或返厂在动平衡机上校正。检查轴瓦间隙,若超过允许值(通常为轴颈直径的千分之一点二到千分之一点五),需刮研或更换新瓦。 轴承温度过高原因:润滑油质不合格、油量不足或油路堵塞;冷却水系统故障;轴瓦刮研不良,接触斑点不符合要求;轴承负载过大或对中不良。 修理:检查润滑系统,清洗滤网,更换合格润滑油。检查冷却水流量与温度。拆卸轴承检查巴氏合金层有无磨损、裂纹、脱落,必要时按规范重新刮研,确保接触面积和间隙。重新精确对中。 性能下降(流量、压力不足)原因:进口过滤器堵塞;密封(特别是级间迷宫密封)磨损严重,内泄漏增大;叶轮冲刷腐蚀或积垢严重,型线改变;转速下降(如联轴器打滑、电机故障)。 修理:清洗或更换过滤器。大修时检查所有迷宫密封间隙,更换磨损超标的密封齿。对叶轮进行无损探伤和尺寸检查,进行清洁、修复或更换。检查驱动系统。 气体泄漏原因:轴端密封(油封、碳环密封)失效;壳体或管路连接处密封件老化。 修理:根据泄漏部位和介质性质,更换相应的密封件。若为碳环密封失效,需检查密封环磨损、弹簧弹力及辅助密封圈状态,成套更换。 大修流程:通常包括拆卸、清洗、检查、测量、修理或更换、重新装配、对中、单机试车等步骤。重点测量记录:轴瓦间隙、叶轮口环与机壳间隙、转子各部位跳动值、各部配合尺寸。装配时必须严格按照技术文件要求,确保清洁度和装配顺序。

第五章:输送各类工业气体的风机技术考量

在镝提纯全流程中,风机输送的介质远不止空气。针对不同气体特性,风机设计需做特殊调整:

气体密度影响:风机的压头(压力)与气体密度成正比。输送密度远小于空气的氢气(H₂)氦气(He)时,相同转速下产生的压头极低,需要更高的转速或更大的叶轮直径。反之,输送密度大的气体如二氧化碳(CO₂),压头会增大,电机负载也增加。选型时必须进行密度换算。 安全性考量氧气(O₂):强氧化剂,要求风机所有接触氧气的部件彻底去油脱脂,采用铜合金或不锈钢等不易产生火花的材料,禁油润滑(采用无油润滑轴承或特殊密封结构)。 氢气(H₂):易燃易爆、渗透性强。需采用更高级别的防爆电机,轴端必须采用极其可靠的密封(如高性能干气密封或双端面机械密封),防止泄漏积聚。壳体设计需考虑防爆泄压。 惰性气体(氮气N₂、氩气Ar、氖气Ne等):化学性质稳定,主要考虑其密度和纯度要求。密封系统需防止空气渗入污染工艺气体。 腐蚀性气体:如含有少量酸性成分的工业烟气,需根据成分浓度和温度,选择耐腐蚀材料(如特种不锈钢、镍基合金、或内衬防腐涂层),并考虑结露点腐蚀问题。 密封与润滑的适应性:对于所有不允许被润滑油污染的气体(如氧气、高纯氮气),必须采用无油螺杆风机或采用碳环密封磁力密封等将润滑油系统与气体腔室完全隔离的离心风机结构。 材料兼容性:确保风机过流部件(叶轮、机壳、密封)的材料与所输送气体在工艺温度和压力下不发生化学反应、氢脆、氧化剥落等问题。

针对这些特殊气体,前述的“C(Dy)”、“D(Dy)”等系列风机,在订单阶段就需要明确介质参数,进行定制化设计,包括材料升级、密封形式变更、转速重新核算、防爆等级确定等。

结语

D(Dy)1177-1.56型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土镝提纯产业链中的高端通用机械装备,其高效稳定运行是保障生产连续性与经济性的基石。深入理解其型号含义、掌握其核心配件的结构与功能、熟悉其维护修理的关键技术,并全面认知其在输送不同工业气体时的特殊技术要求,对于从事稀土冶炼设备管理、维护与工艺优化的工程师至关重要。随着稀土材料需求的持续增长和提纯工艺的不断进步,对高性能、高可靠性、智能化且能适应多种复杂介质的专用离心鼓风机的需求将愈加迫切,这也对风机技术提出了持续创新与升级的要求。

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