轻稀土(铈组稀土)镨(Pr)提纯离心鼓风机技术解析：以S(Pr)1917-1.36型号为核心的应用与维护

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轻稀土(铈组稀土)镨(Pr)提纯离心鼓风机技术解析：以S(Pr)1917-1.36型号为核心的应用与维护

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、镨(Pr)、离心鼓风机、S(Pr)1917-1.36、风机配件、风机修理、工业气体输送

引言

在稀土湿法冶金与分离提纯工业中，特别是针对轻稀土（铈组稀土）元素如镨(Pr)、钕(Nd)、铈(Ce)等的萃取、分离、结晶与干燥工序，稳定、可靠且精确的工艺气体输送与加压设备是保障产品纯度、生产效率和系统安全的核心。离心鼓风机作为提供工艺气源动力的关键装备，其选型、性能与维护直接关系到整条生产线的稳定运行。本文将立足风机技术视角，系统阐述应用于镨(Pr)提纯工艺的离心鼓风机基础知识，并以 S(Pr)1917-1.36型号单级高速双支撑加压风机为重点剖析对象，同时深入探讨其关键配件、维修要点以及在输送各类工业气体时的技术考量，旨在为同行提供一份实用的技术参考。

第一章：稀土提纯工艺与风机选型概述

轻稀土（铈组稀土）的提纯是一个复杂的物理化学过程，通常涉及焙烧、酸溶、萃取、反萃、沉淀、煅烧等多个单元操作。在这些工序中，风机主要承担以下关键角色：

氧化/焙烧供风：为稀土精矿的氧化焙烧或分解提供充足且压力稳定的空气或氧气，确保化学反应充分进行。 流化与输送：在流化床干燥器或物料气力输送系统中，提供干燥、洁净的气流。 工艺气体循环：在密闭系统中循环输送如氮气(N₂)、二氧化碳(CO₂)等保护性气体或反应气体，防止产品氧化或创造特定反应氛围。 尾气处理与排放：将生产过程中产生的工业烟气安全输送到环保处理装置。

针对上述不同工况，风机技术领域发展出了多样化的专用系列产品。在镨(Pr)提纯及相关稀土工艺中，常见的离心鼓风机系列包括：

“C(Pr)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联，适用于中高压力、中等流量的稳定供气场合，如集中供风站。 “CF(Pr)”与“CJ(Pr)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土矿浮选工艺设计，注重流量调节性能和抗工况波动能力，为浮选槽提供均匀充气。 “D(Pr)”型系列高速高压多级离心鼓风机：融合高速齿轮箱和多级叶轮技术，适用于对出口压力要求极高的工艺环节。 “AI(Pr)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于空间受限的中低压、中小流量场合。 “S(Pr)”型系列单级高速双支撑加压风机：本文重点，采用高速设计和双支撑转子，兼具高单级升压能力和宽流量范围，是提纯线中加压、输送的骨干机型。 “AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机：结构更为稳固，适用于输送密度较大或有一定腐蚀性的气体介质。

第二章：S(Pr)1917-1.36型号风机深度解析

S(Pr)1917-1.36是一款典型的为镨(Pr)提纯工艺量身定制的单级高速双支撑加压离心鼓风机。其型号解读蕴含着明确的技术参数：

“S(Pr)”：代表S系列，单级高速双支撑结构，专为镨(Pr)及相关工艺设计。 “1917”：表示风机在设计工况下的进口体积流量为每分钟1917立方米（m³/min）。这是风机选型的核心参数之一，决定了其满足特定生产规模的能力。 “-2.4”：表示风机出口的表压为2.4个大气压（或约0.24MPa）。这里的表述“-2.4”意味着出风口压力相对于进风口压力提升了2.4个大气压。根据说明，当型号中没有“/”符号时，默认风机进风口压力为1个标准大气压（绝压）。因此，该风机的出口绝压约为3.4个大气压。

该型号风机通常与跳汰机、压力结晶罐或气流干燥系统等设备配套，其“单级高速双支撑”设计特点显著：

单级叶轮：通过一个高性能的后弯或前弯式叶轮实现气体增压，结构相对简单，维护点少。 高转速：通常通过变频电机直联或配备增速齿轮箱实现每分钟数千转甚至上万转的转速，这是单级叶轮能产生较高压比（此例中为出口绝压3.4除以进口绝压1.0，等于3.4）的关键。风机轴功率的计算遵循离心机械的基本原理：轴功率正比于质量流量、压比的对数函数和进口温度，反比于风机效率。 双支撑结构：风机转子的两端由独立的轴承座支撑，这种结构刚性远优于悬臂式，能稳定承受高转速下的动态载荷，确保转子运行平稳，振动值低，特别适合长期连续运行的工业环境。

其性能曲线（虽不输出图表，但需理解概念）表现为：在恒定转速下，出口压力随流量增加而近似呈二次曲线下降；轴功率随流量增加而上升；存在一个最高效率点，选型应力求实际工况点接近该点。

第三章：风机核心配件技术说明

S(Pr)1917-1.36及同类高性能风机的可靠运行，离不开一系列精密、耐用的核心配件：

风机主轴：作为传递扭矩、支撑转子旋转的核心部件，通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）整体锻造，经调质处理获得优良的综合机械性能。其加工精度要求极高，各轴颈、止推面、键槽的同轴度、圆度、表面光洁度需达到微米级，以保障动平衡品质和轴承寿命。 风机轴承与轴瓦：对于高速重载的 S(Pr)系列，滑动轴承（轴瓦）的应用比滚动轴承更为普遍。轴瓦常采用巴氏合金（锡基或铅基）衬层浇铸在钢背上的形式。巴氏合金优异的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，能有效吸收微小振动和冲击，形成稳定的流体动力润滑油膜。润滑油系统（压力、温度、清洁度）是轴瓦寿命的决定性因素之一。 风机转子总成：这是风机做功的核心组件，包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等。叶轮多为闭式焊接结构，材料根据输送气体性质可选不锈钢、钛合金或喷涂防腐涂层。转子在装配后必须进行高速动平衡校正，将不平衡量控制在严格标准内（通常以克毫米单位计量），这是降低振动、保证安全运行的前提。 气封与碳环密封：在叶轮进口与机壳之间、轴端等处设有密封，防止气体泄漏。碳环密封是一种非接触式迷宫密封的先进形式，由多个分割的碳环组成，凭借碳材料自润滑、耐磨损、耐高温的特性，在微小间隙中形成多级节流，高效密封工艺气体，尤其适用于不允许润滑油污染介质的场合。 油封与轴承箱：轴承箱是容纳支撑轴承、提供润滑和冷却的密闭壳体。在轴承箱两端安装有高性能的油封（如骨架唇形密封或机械密封），其首要任务是防止润滑油外泄，同时阻止外部灰尘、水分进入。对于正压轴承箱，还需考虑平衡气压的呼吸器。 其他关键配件：包括确保润滑系统稳定的油泵、油冷却器、滤油器；监测运行状态的振动传感器、温度探头；以及控制喘振的放空阀或回流阀等。

第四章：风机常见故障诊断与修理要点

针对 S(Pr)1917-1.36这类高速风机，科学的维护和及时的修理至关重要。

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、间隙增大；基础松动或共振。修理：停机后，首要检查联轴器对中数据。若对中无误，则需解体检修轴承，测量轴瓦间隙和接触印痕。必要时，将转子总成送专业动平衡机进行现场或离线高速动平衡校正。检查地脚螺栓和基础状况。 轴承温度高：原因：润滑油量不足或变质；油冷器冷却效果差；轴承间隙过小或磨损导致摩擦加剧；润滑油牌号错误或污染。修理：检查油位、油压、油温。化验润滑油品质。清洗或更换油冷器。拆卸检查轴瓦，测量间隙，修刮或更换新瓦。彻底清洗润滑油路。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是叶轮口圈密封和碳环密封）因磨损过大，导致内泄漏严重；转速未达到额定值（变频器问题）；工艺管网阻力变化。修理：清洁或更换滤芯。停机测量并调整关键密封间隙至设计值。校验变频器输出和电机转速。复核管网系统。 气体泄漏：原因：轴端碳环密封磨损、老化或“O”型圈失效；机壳中分面或进出口法兰密封垫损坏。修理：更换整套碳环密封组件，确保安装方向和间隙正确。更换中分面或法兰密封垫，涂抹合适的密封胶。

修理总则：任何解体修理前，必须做好详细的标记和记录。装配时，严格遵循制造商提供的装配公差和技术要求，特别是轴承间隙、叶轮窜动量、各部位同心度等关键数据。修理后必须进行严格的单机试车，逐步升速至额定工况，并全面监测振动、温度、压力等参数，合格后方可投入工艺联调。

第五章：输送不同工业气体的特殊考量

S(Pr)系列风机在设计时已考虑介质适应性，但针对具体气体，仍需关注以下方面：

空气：最常规介质。主要注意进口过滤，防止粉尘进入磨损流道和密封。 工业烟气：通常具有腐蚀性（含硫、氟、氯成分）、高温并可能携带颗粒物。风机材质需升级为耐蚀合金（如316L、蒙乃尔）；需考虑降温措施（如前置冷却器）；碳环密封材料需耐腐蚀；并加强叶轮的抗冲刷设计。 二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：这些惰性或分子量大于空气的气体，在相同工况下，风机所需轴功率会增大（功率大致正比于气体分子量）。电机选型需留有足够裕量。对于高纯度气体，密封要求极高，防止空气渗入污染。 氧气(O₂)：极强的助燃剂。风机所有与氧气接触的部件必须进行严格的禁油脱脂处理，装配工具和场地需专用。材料宜选用铜合金或不锈钢，避免在高速摩擦下产生火花。润滑系统必须绝对密封，防止油蒸汽渗入气腔。 氢气(H₂)：分子量极小，密度很低。输送氢气时，风机在相同压比下所需的多变功较大，但轴功率可能因密度低而低于空气。最大的风险是氢气泄漏，因其易燃易爆且渗透性强。对密封（尤其是碳环密封和轴封）的可靠性要求极高，机壳设计也需考虑防爆。 氦气(He)、氖气(Ne)：稀有气体，价值昂贵。核心要求是极低的泄漏率。采用干气密封等零泄漏密封技术可能是更优选择，同时对风机壳体的铸造和焊接质量要求苛刻。 混合无毒工业气体：首先需明确混合气体的平均分子量、绝热指数和可能的腐蚀成分，据此修正风机的性能曲线和选型参数，并确定合适的材质与密封方案。

结论

S(Pr)1917-1.36型单级高速双支撑加压离心鼓风机，作为轻稀土镨(Pr)提纯工艺中的一款高性能动力设备，其设计精准匹配了稀土冶金对气源压力、流量及运行稳定性的要求。深入理解其型号含义、结构特点、核心配件技术以及针对不同工业气体的适应性，是确保风机高效、长周期、安全运行的理论基础。而掌握系统的故障诊断方法与规范的修理工艺，则是维持生产线连续稳定生产的实践保障。随着稀土材料战略地位的不断提升，对与之配套的专用风机技术进行持续深化研究与精细化维护，具有重要的工业价值。

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