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轻稀土钕(Nd)提纯风机AII(Nd)237-1.66技术解析与应用 关键词：稀土矿提纯、离心鼓风机、钕(Nd)提纯、AII(Nd)237-1.66、风机配件、风机维修、工业气体输送、轴瓦、碳环密封 一、轻稀土提纯工艺对离心鼓风机的技术要求 在稀土矿物冶炼与提纯工艺中，离心鼓风机作为关键气体输送与加压设备，其性能直接影响轻稀土（铈组稀土）特别是钕(Nd)元素的提取效率与纯度。轻稀土矿通常包括氟碳铈矿、独居石等，经过破碎、选矿、焙烧、酸溶、萃取等多道工序，其中多个环节需要风机提供稳定可控的气体介质。这些工艺要求风机具备以下特性： 耐腐蚀性：稀土冶炼过程中常涉及酸性气体（如焙烧产生的SO₂、HF等）、化学溶剂蒸汽，要求风机过流部件材质具有优良的耐腐蚀性能。 压力稳定性：萃取、浮选等工艺对气体压力波动敏感，要求风机能够在恒定压力下持续运行。 气体纯度控制：在还原、保护气氛工序中，需要输送高纯度惰性气体（如氩气、氮气），要求风机密封系统可靠，防止外界空气渗入或气体泄漏。 流量调节能力：工艺参数调整需要风机具备较宽的流量调节范围，且调节过程中效率不显著下降。针对这些需求，行业内开发了多个专用风机系列，包括：C(Nd)型系列多级离心鼓风机、CF(Nd)型系列专用浮选离心鼓风机、CJ(Nd)型系列专用浮选离心鼓风机、D(Nd)型系列高速高压多级离心鼓风机、AI(Nd)型系列单级悬臂加压风机、S(Nd)型系列单级高速双支撑加压风机以及AII(Nd)型系列单级双支撑加压风机。 二、AII(Nd)237-1.66型单级双支撑加压风机技术详解 2.1 型号含义与基本参数 AII(Nd)237-1.66型号解析： "AII"：表示AII系列单级双支撑结构加压风机。双支撑指转子两端均有轴承支撑，相比悬臂结构（AI系列）具有更好的刚性，适用于较高压力工况。 "(Nd)"：表示该风机专为钕(Nd)元素提纯工艺优化设计，在材料选择、密封配置、工况适应性方面针对稀土冶炼环境进行了特殊处理。 "237"：表示设计工况下风机流量为237立方米/分钟。这是风机在标准进气条件下的容积流量，实际流量会随进气压力、温度和介质变化。 "-1.66"：表示风机出风口压力为1.66个大气压（表压）。由于型号中未使用"/"分隔进排气压力，按照规范表示进气压力为标准大气压（1个大气压绝对压力）。因此该风机压比为1.66，压升约为0.66个大气压。作为对比，参考型号D(Nd)300-1.8表示：D系列高速高压多级离心鼓风机，流量300立方米/分钟，出风口压力1.8个大气压，进气压力为标准大气压，与跳汰机配套使用。 2.2 结构特点与工作原理 AII(Nd)237-1.66采用单级离心式设计，主要结构包括： 进气室：采用渐缩流道设计，引导气体均匀进入叶轮，减少进气涡流损失。针对稀土工艺可能含有微量腐蚀性成分，进气室内壁涂覆耐腐蚀涂层。 叶轮：采用后弯叶片设计，叶片数12-16片，采用高强度不锈钢（如06Cr17Ni12Mo2）整体铣制或焊接成型。叶轮经动平衡校正，精度达到G2.5级，确保高速运转平稳。 机壳：水平剖分式结构，便于检修。蜗室型线采用变基圆设计，使气体动能更高效转换为压力能。机壳材料根据输送介质不同可选铸铁（HT250）、铸钢（ZG230-450）或不锈钢。 主轴：40Cr或42CrMo合金钢调质处理，表面镀铬或氮化提高耐磨性。主轴刚度经过计算，一阶临界转速高于工作转速的1.3倍，避免共振。 密封系统：采用"碳环密封+迷宫密封"组合。进气侧以迷宫密封为主，排气侧采用多段碳环密封，确保介质不泄漏至大气，也防止轴承润滑油进入流道。工作原理：电机通过联轴器驱动主轴及叶轮高速旋转（通常转速2950-9800rpm范围），气体从轴向进入叶轮，在离心力作用下沿径向甩出，获得速度能和压力能。高速气体进入蜗壳后，部分速度能进一步转化为压力能，最终从排气口排出。 2.3 性能曲线与调节方式 AII(Nd)237-1.66的性能可用"压力-流量曲线"、"功率-流量曲线"和"效率-流量曲线"描述。在额定转速下： 压力曲线：随流量增加，出口压力逐渐下降，但下降平缓，表明该风机具有较好的压力稳定性。 效率曲线：存在一个最高效率点（通常在设计流量附近），效率可达82-86%。稀土提纯工艺中，风机常运行在高效区间的85%-100%范围。 调节方式： 进口导叶调节：最常用方式，通过改变进气角度预旋气体，实现流量压力无级调节，且调节过程中效率下降较少。 转速调节：通过变频器改变电机转速，调节范围宽，节能效果显著，但初期投资较高。 出口节流：简单但经济性差，仅用于小范围临时调节。三、风机关键配件技术规范 3.1 风机主轴 主轴是传递扭矩、支撑转子的核心部件。AII(Nd)237-1.66主轴技术要求： 材料：40CrMoA合金结构钢，调质硬度HB240-280，抗拉强度≥980MPa。 加工精度：轴承位尺寸公差h6，表面粗糙度Ra0.8；叶轮安装位采用过盈配合，过盈量0.03-0.05mm。 热处理：整体调质后，轴承位和密封位表面高频淬火，硬度HRC48-52，深度1.5-2mm。 不平衡量：单独转子（不含叶轮）残余不平衡量≤1.2g·mm/kg。3.2 风机轴承与轴瓦 AII系列采用滑动轴承（轴瓦），相比滚动轴承具有承载力大、阻尼性好、寿命长的优点。 轴承形式：椭圆瓦或可倾瓦，四油叶设计，保证油膜稳定性。 轴瓦材料：基体为铸钢（ZG25），内衬巴氏合金（SnSb11Cu6），厚度1.5-3mm。巴氏合金熔点低、顺应性好，保护轴颈免于磨损。 间隙控制：直径间隙为轴颈直径的0.12%-0.15%。例如轴颈φ100mm，间隙0.12-0.15mm。间隙过小易发热，过大引起振动。 润滑系统：强制循环润滑，油压0.1-0.15MPa，进油温度40-45℃，温升≤25℃。3.3 风机转子总成 转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器半体等旋转部件组合。 动平衡要求：转子总成在平衡机上校正，平衡精度等级ISO G2.5，允许剩余不平衡量计算公式为：允许不平衡量等于平衡精度等级乘以转子质量除以角速度。实际平衡时，分别在两个校正平面（叶轮两侧）进行去重或配重。 叶轮与主轴装配：采用热装法，加热温度150-180℃（不超过材料回火温度），保温时间按直径每100mm保温1小时计算。装配后测量轮毂端面跳动≤0.05mm，径向跳动≤0.03mm。 转子跳动标准：叶轮外缘径向全跳动≤0.15mm，轴封处轴颈径向跳动≤0.02mm。3.4 密封系统 密封系统对防止介质泄漏、保持气体纯度至关重要。 气封（迷宫密封）：安装在叶轮进口侧，由30-40片铝箔或不锈钢薄片组成的梳齿结构，与轴形成微小间隙（0.2-0.4mm），通过多次节流膨胀降低泄漏量。迷宫密封为非接触式，无磨损，但有一定泄漏。 碳环密封：用于高压侧密封，由3-6段浸渍环氧树脂的高纯度碳环组成，在弹簧力作用下与轴套保持轻微接触。碳环自润滑，摩擦系数低，允许少量泄漏（≤0.5m³/h）作为缓冲气。针对腐蚀性气体，碳环需浸渍耐腐蚀树脂。 油封：骨架式橡胶油封（氟橡胶材质），防止轴承箱润滑油外泄。工作线速度≤12m/s，温度≤150℃。3.5 轴承箱 结构：铸铁箱体（HT250），水平剖分，与机壳分离安装避免热传导。 测温测振：每个轴承配备铂热电阻（Pt100）和振动传感器（速度型或加速度型），监测温度（报警值85℃，停机值95℃）和振动值（报警值4.5mm/s，停机值7.1mm/s）。 油封：双侧采用双唇口油封，唇口方向向内防止漏油，向外防止灰尘进入。四、风机维护与故障处理 4.1 日常维护要点 运行监测：每小时记录轴承温度、振动值、油压、流量和压力。发现参数突变或趋势性变化及时分析。 润滑管理：每月取样分析润滑油粘度、水分、颗粒度。正常换油周期4000-8000小时，但稀土厂环境恶劣，建议缩短至2000-3000小时。 密封检查：碳环密封允许少量泄漏（观察孔有轻微气流），但若泄漏量突然增大或出现油渍，表明密封失效需更换。 振动分析：每季度进行一次频谱分析，建立振动趋势档案。关注1倍频（不平衡）、2倍频（不对中）及高频成分（轴承故障）。4.2 常见故障与排除 故障1：振动超标 可能原因：转子积垢不平衡；轴承磨损间隙过大；基础松动；联轴器不对中。 处理措施：清洁叶轮并重新平衡；检查轴承间隙，必要时更换；紧固地脚螺栓；重新对中，要求径向偏差≤0.05mm，角度偏差≤0.05mm/m。故障2：轴承温度高 可能原因：润滑油不足或变质；冷却水不畅；轴承间隙过小；轴瓦刮研不良。 处理措施：检查油位、油质，必要时换油；清理冷却器；调整轴承间隙至标准值；重新刮研轴瓦，接触面积≥70%。故障3：出力不足 可能原因：进气过滤器堵塞；密封间隙过大内泄漏增加；叶轮磨损效率下降；转速降低。 处理措施：清洗或更换过滤器；调整或更换密封件；检查叶轮并修复；检查电机和变频器。故障4：异常声响 可能原因：喘振（流量过小）；叶片与机壳摩擦；轴承损坏；异物进入。 处理措施：立即增大流量退出喘振区；停机检查间隙；更换轴承；清理异物。4.3 大修流程与标准 AII(Nd)237-1.66大修周期一般为24000运行小时或3年（先到为准），包括： 解体检查：测量所有配合间隙并记录。重点：叶轮与主轴过盈量、轴承间隙、密封间隙、叶轮口环间隙（标准值0.3-0.5mm）。 转子检修：叶轮超声波探伤检查裂纹；轴颈测量圆度圆柱度（≤0.01mm）；必要时对转子做高速动平衡（工作转速下）。 轴承箱检修：检查轴瓦巴氏合金有无脱壳、裂纹，接触印痕是否均匀。轻微磨损可刮研修复，严重时重浇巴氏合金。 密封更换：碳环密封原则上每次大修更换。安装时注意分段环开口错开180°，弹簧压力均匀。 对中复查：风机与电机对中，冷态对中需考虑热膨胀偏移量，通常电机中心比风机中心低0.10-0.15mm。五、工业气体输送应用与选型 5.1 可输送气体类型与特性 稀土提纯工艺涉及多种工业气体，风机选型需考虑气体物性： 空气：最常用，按标准空气设计（密度1.2kg/m³）。但实际需根据当地气压、温度、湿度修正。 二氧化碳(CO₂)：密度大于空气（约1.5倍），风机压力需提高，电机功率相应增大。CO₂遇水呈弱酸性，需注意材质耐腐蚀性。 氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性气体，密度接近空气，输送相对简单。但纯度要求高时（≥99.99%），密封等级需提高，采用双端面干气密封。 氢气(H₂)：密度小（仅为空气1/14），压缩功耗低，但易泄漏、易燃爆。要求风机防爆设计（Ex d IIB T4），密封零泄漏，电气部件防爆。 氧气(O₂)：助燃气体，严禁油脂。风机需脱脂处理，润滑油与氧气隔离，采用无油润滑轴承或特殊密封。 工业烟气：成分复杂（含SO₂、粉尘等），温度可能较高（≤200℃）。需前置除尘、降温，风机材质选用耐热不锈钢（如316L），叶轮需考虑粉尘磨损防护。5.2 不同风机系列适用场景 C(Nd)系列多级离心鼓风机：压比2-4，流量范围广（100-2000m³/min），适用于稀土焙烧炉鼓风、烟气循环等中压场景。 CF(Nd)/CJ(Nd)浮选专用风机：强调压力稳定性和微调能力，配合浮选机气泡大小控制，直接影响稀土矿物与脉石分离效果。 D(Nd)系列高速高压风机：压比可达3-6，采用多级叶轮串联、齿轮箱增速（转速可达20000rpm以上），用于高压还原气氛、气体增压输送。 AI(Nd)单级悬臂风机：结构简单、维护方便，适用于低压头（压比≤1.3）、流量中等工况，如搅拌充气。 S(Nd)单级高速双支撑风机：介于AI与AII之间，转速较高（可达15000rpm），单级即可实现较高压比，用于萃取槽气体搅拌。 AII(Nd)单级双支撑风机：本文重点机型，兼顾压力（压比1.3-2.0）和可靠性，是稀土提纯中应用最广泛的加压风机，适用于酸雾排气、气体循环、保护气氛输送等。5.3 选型计算要点 选型时需要提供： 气体参数：成分、温度、湿度、密度（或分子量）、压缩性系数。 工况参数：进口压力（绝对压力）、出口压力（绝对压力）、流量（折算到进口状态的实际容积流量）。 安装环境：海拔、环境温度、是否室内、有无腐蚀性气氛。流量换算公式：当介质不是空气时，风机样本给出的空气性能曲线需换算。容积流量相同时，压力与气体密度成正比，功率也与气体密度成正比。例如输送CO₂（密度1.5倍空气），在相同流量和转速下，压力为空气时的1.5倍，功率也为1.5倍。 相似定律应用：当改变转速时，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。这是变频调节的理论基础。 六、AII(Nd)237-1.66在钕提纯中的典型应用 在钕(Nd)提取工艺中，AII(Nd)237-1.66主要应用于： 1. 萃取槽气体搅拌 2. 碳酸稀土煅烧炉供风 3. 电解车间保护气氛循环 4. 酸雾排气系统 七、未来技术发展趋势 随着稀土提纯工艺向高效、绿色、自动化发展，离心鼓风机技术也在进步： 智能化控制：集成流量、压力、温度、振动等多参数传感器，通过PLC或DCS实现自适应调节、故障预测和健康管理。 高效化设计：采用三元流叶轮、高效蜗壳型线，使风机效率提升至88%以上，降低能耗（稀土冶炼中风机能耗占全流程8-12%）。 材料升级：针对强腐蚀环境，推广双相不锈钢（2205）、哈氏合金（C276）叶轮；开发陶瓷涂层技术，提高耐磨耐蚀性。 密封技术革新：干气密封在高压纯净气体输送中逐步替代碳环密封，实现零泄漏；磁流体密封开始用于极端工况。 系统集成：风机与变频器、过滤器、冷却器、消声器一体化设计，减少占地面积，简化安装维护。结语 AII(Nd)237-1.66型单级双支撑加压风机作为轻稀土钕提纯工艺中的关键设备，其合理选型、正确维护和故障处理直接关系到生产效率和产品质量。本文系统阐述了该型号风机的技术参数、结构特点、配件要求、维护要点及在稀土工业中的应用场景，为风机技术人员提供了实用参考。随着技术进步，风机将在稀土冶炼中发挥更高效、更可靠的作用，助力我国稀土产业高质量发展。 AI750-1.1792/0.9792离心鼓风机解析及配件说明 重稀土镱(Yb)提纯专用风机技术详解:以D(Yb)227-1.56型离心鼓风机为核心 AI200-1.0899/0.886型悬臂单级单支撑离心风机技术解析 特殊气体煤气风机基础知识解析：以C(M)2782-2.47型号为例 重稀土铒(Er)提纯风机：D(Er)2978-2.47型高速高压多级离心鼓风机技术解析 离心风机基础知识及鼓风机型号C(M)600-1.275/0.965配件解析 |
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