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轻稀土(铈组稀土)镨(Pr)提纯风机:S(Pr)1979-1.98型单级高速双支撑加压鼓风机技术详解

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:轻稀土提纯 镨提纯 离心鼓风机 S系列风机 风机型号 风机配件 风机修理工业气体输送 轴瓦 碳环密封

引言:稀土提纯工艺与风机的关键角色

在稀土,特别是轻稀土(铈组稀土)的湿法冶金提纯工艺中,镨(Pr)的分离与纯化是核心环节之一。该过程通常涉及焙烧、浸出、萃取、沉淀、煅烧等多个步骤,其间需要大量高纯度、特定压力的气体参与反应、物料输送、流态化或气氛保护。离心鼓风机作为提供稳定气源的关键动力设备,其性能的可靠性、效率的优越性以及对于特殊工业介质的适应性,直接关系到最终产品的纯度、产量和生产成本。

针对镨提纯工艺中跳汰、浮选、加压氧化或物料气力输送等不同工段的气体需求,行业内发展出了多系列专用风机。其中,“S(Pr)”型系列单级高速双支撑加压风机以其结构紧凑、运行稳定、压力适中的特点,在诸多关键环节发挥着不可替代的作用。本文将围绕该系列中的S(Pr)1979-1.98型号,系统阐述其技术内涵,并深入探讨风机核心配件、维护修理要点,以及其在输送各类工业气体时的技术考量。

第一章:风机型号体系解读与S(Pr)1979-1.98型号解析

1.1 稀土提纯专用风机家族概览

在镨提纯领域,根据工艺压力和流量需求的不同,主要应用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,适用于中等流量、较高压力的场合,如工艺气体循环增压。 “CF(Pr)”与“CJ(Pr)”型系列专用浮选离心鼓风机:专为浮选槽充气设计,注重流量调节范围和气体分散特性,为浮选工序提供关键气泡源。 “D(Pr)”型系列高速高压多级离心鼓风机:适用于对出口压力要求极高的工段,如高压气力输送或特定高压反应。 “AI(Pr)”型系列单级悬臂加压风机:结构简单,适用于较小流量、中低压力的场合,维护方便。 “S(Pr)”型系列单级高速双支撑加压风机:本文核心,采用单级高转速叶轮实现较高压力,双支撑结构确保转子高稳定性,是跳汰、中等压力输送等工序的优选。 “AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机:与S系列类似,但可能设计参数或应用侧重点有所不同。

这些风机共同构成了覆盖镨提纯全流程的气体动力解决方案。

1.2 S(Pr)1979-1.98型号深度解析

风机型号“S(Pr)1979-1.98”是一组精炼的技术代码,其完整解读如下:

“S”:代表风机系列,即“单级高速双支撑加压风机”。单级指仅有一个叶轮;高速指转子工作转速高,通常通过齿轮箱或变频电机驱动达到每分钟数千甚至上万转;双支撑指叶轮转子两端均由轴承支撑,这种结构刚性更好,适用于较高转速和载荷。 “(Pr)”:明确标识该风机设计优化应用于镨(Pr)元素的提纯工艺流程,其材质选择、密封形式、内部清洁度控制等均考虑了镨提纯的特定工况(如可能的腐蚀性介质、对产品污染的控制等)。 “1979”: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)下的额定体积流量,单位为立方米每分钟。因此,该风机的额定流量为 1979 m³/min。这是一个非常庞大的流量,表明该风机用于大规模生产中的关键气体供应环节。 “-2.4”:表示风机的额定出口表压为2.4公斤力每平方厘米,即相对于标准大气压的压升为2.4个大气压。因此,出口的绝对压力约为3.4个大气压。这个压力水平非常适合跳汰机的流态化需求或较长距离的物料气力输送。 进口气压说明:根据命名规则,型号中未使用“/”符号分隔进口压力参数,这明确表示该风机的标准进口压力为1个标准大气压(绝压)。若工艺要求从非标压环境抽气,则需特别注明并重新核算性能。

应用场景:结合其大流量、中高压力的特点,S(Pr)1979-1.98风机极有可能被部署于镨提纯生产线中为大型跳汰机提供均匀稳定的上升气流,用于矿粒按密度分选;或用于反应塔的氧化空气供应、大规模物料的气力输送系统。

第二章:S(Pr)系列风机核心结构、配件与关键技术

S(Pr)系列风机作为高速精密设备,其高性能依赖于一系列关键部件和技术的协同工作。

2.1 核心转子组件

风机主轴:作为传递扭矩和支撑旋转部件的核心,通常采用高强度合金钢(如42CrMo)锻制,经调质处理获得优异的综合机械性能。其加工精度要求极高,各轴颈、定位面的同心度、圆柱度误差需控制在微米级,以确保动平衡质量和运行平稳性。 风机叶轮(转子核心):是直接将机械能转化为气体压力能和动能的核心部件。为适应高转速和大流量,S系列叶轮多采用后弯式或径向式叶片的闭式设计,材料常为高强度铝合金(如ZL401)或马氏体不锈钢(如4Cr13),以兼顾轻量化、强度和一定的耐腐蚀性。叶轮需经过严格的动平衡校正,通常要求达到G2.5或更高精度等级,以最小化振动。 风机转子总成:指由主轴、叶轮、平衡盘(若有)、联轴器部件等组装而成的整体旋转组件。其装配过程需在洁净车间进行,确保过盈配合的精准、锁紧螺母的预紧力达标。总成完成后需进行整体高速动平衡试验,模拟工作转速下的平衡状态,这是保证风机长期稳定运行的基础。

2.2 支撑与密封系统

风机轴承与轴瓦:对于S系列双支撑结构,其轴承形式至关重要。在高转速、重载荷条件下,常采用滑动轴承(即轴瓦)。轴瓦材料多为巴氏合金(锡基或铅基),浇铸在钢背衬上,具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴与轴瓦间形成稳定的动压油膜,实现液体摩擦,磨损极小,运行平稳。维护中需密切关注轴瓦间隙、巴氏合金层状况及供油温度、压力。 轴承箱:是容纳轴承、提供润滑和冷却的铸件或焊接件。其设计需保证足够的刚性,防止变形影响对中。内部设有油路、冷却水夹套(如需),并安装有温度、振动传感器接口,是状态监测的关键部位。 密封系统:防止气体泄漏和润滑油污染的关键。 气封与油封:在轴承箱与机壳接合处,采用碳环密封是一种先进选择。碳环密封由多个分裂的碳环组成,依靠弹簧力抱紧轴颈,形成微间隙非接触式密封,具有极低的磨损、耐高温、自润滑和良好的追随性,能有效密封工艺气体并防止油蒸汽外逸。 轴端密封:除了碳环密封,还可能辅以迷宫密封。迷宫密封通过一系列节流间隙与膨胀空腔的组合,使气体产生节流效应而实现密封,属于非接触式,可靠性高,但允许有一定的泄漏量。对于S(Pr)系列,密封系统的选材(如碳环、不锈钢)需考虑所输送气体的特性。

2.3 驱动机与控制系统

S(Pr)1979-1.98风机通常由高压电动机通过增速齿轮箱驱动,以达到叶轮所需的工作转速。齿轮箱本身也是高精度设备,需确保良好的润滑和冷却。现代控制系统集成变频调速、防喘振控制、润滑油压温度监控、振动监测、喘振报警与连锁停车等功能,实现风机的智能、安全、经济运行。

第三章:S(Pr)型风机的维护、常见故障与修理要点

预防性维护和精准修理是保障风机长周期安全运行的关键。

3.1 日常维护与监测

振动监测:定期在线监测轴承座处振动速度或位移值,频谱分析可早期诊断不平衡、不对中、松动、轴承磨损等故障。 温度监测:密切关注轴承温度、润滑油进回油温度,异常温升往往是故障前兆。 润滑油管理:定期化验润滑油品质(粘度、水分、酸值、金属颗粒),按时更换。保证滤油器清洁,油压稳定。 密封检查:观察是否存在异常气体泄漏或油泄漏。

3.2 常见故障分析与修理

振动超标原因:转子积垢(输送气体不洁导致)破坏动平衡;叶轮磨损或腐蚀;主轴弯曲;联轴器对中偏差增大;基础或地脚螺栓松动;轴承(轴瓦)磨损间隙过大。 修理:停机后,首先检查对中和紧固情况。若无效,需拆解检查转子。对叶轮进行清理或修复,必要时重新进行高速动平衡校正。检查主轴直线度。测量轴瓦间隙,超标则需刮研或更换新瓦。 轴承温度高原因:润滑油量不足、油质恶化、油路堵塞;冷却水系统故障;轴瓦刮研不良,接触面不佳或间隙过小;负载过大或不对中导致附加载荷。 修理:检查油系统、冷却系统。检查轴瓦接触印痕,按标准重新刮研至接触均匀,调整间隙至设计值。重新校准对中。 风量或压力不足原因:进口滤网堵塞;密封间隙(如叶轮口圈密封、碳环密封间隙)因磨损过大导致内泄漏严重;转速未达额定值(变频器或驱动问题);工艺系统阻力变化。 修理:清洁滤网。测量关键密封间隙,超标则更换密封件。校验驱动系统转速。复核系统管路。 密封泄漏原因:碳环磨损、弹簧失效;迷宫密封齿磨损;密封腔压力调节不当。 修理:更换损坏的碳环组件或迷宫密封件。检查并调整密封气(若是干气密封)或缓冲气的压力和流量。

大修流程:通常包括拆卸、清洗、全面检测(尺寸、形位公差、无损探伤)、损坏部件修复或更换、重新装配、对中、单机试车、性能测试等步骤,必须由专业技术人员按规程操作。

第四章:输送各类工业气体的特殊技术考量

S(Pr)系列风机虽为镨提纯设计,但其技术原理适用于多种工业气体。输送不同气体时,必须进行针对性调整:

气体性质影响分子量:风机产生的压头(压力)与气体密度(与分子量成正比)有关。输送氢气(H₂,分子量2)时,相同转速下产生的压头远低于空气(平均分子量29),而输送二氧化碳(CO₂,分子量44)则会产生更高压头。电机功率需求也随之变化,需重新核算。性能换算遵循压力比与密度成正比,功率与密度成正比的关系。 绝热指数(比热容比):影响压缩过程的温升。氧气(O₂)、氮气(N₂)等双原子气体与空气接近;氦气(He)、氩气(Ar)等单原子气体不同,需校核排气温度。 腐蚀性:如工业烟气中可能含SO₂、水汽,氧气在高温高压下氧化性增强。需选择耐蚀材料,如叶轮、机壳采用不锈钢甚至更高级材料,碳环密封材质也需特殊选择。 危险性:输送氧气时,必须彻底脱脂,所有润滑油路必须严格隔绝,防止燃爆,通常采用惰性气体(如氮气)阻塞密封。输送氢气时,对密封的防泄漏要求极高。输送易燃易爆气体时,电机、仪表需防爆。 密封系统的特殊配置: 对于氧气,严禁使用矿物油润滑的密封。可采用迷宫密封配合氮气阻塞,或采用干气密封。 对于氢气等轻质气体,因其易泄漏,需采用密封效果更好的干气密封组合式密封。 对于氦气、氖气等稀有贵重气体,首要目标是极低泄漏率,磁流体密封或高性能干气密封是可选方案。 材质兼容性与清洁度: 输送高纯度气体(如电子级氮气、氧气)时,风机内腔需进行电解抛光(EP)或机械抛光,减少表面吸附和颗粒脱落。 所有接触气体的部件材质必须保证不发生有害的化学反应或催化作用。

因此,当S(Pr)系列风机用于输送非空气介质时,必须进行重新选型计算和特殊设计,绝非简单套用。铭牌上的“(Pr)”标识意味着其默认配置针对镨提纯的典型工况(可能是空气或特定混合气体),换用介质必须咨询制造商。

结论

S(Pr)1979-1.98型单级高速双支撑加压鼓风机,是专为大规模轻稀土(铈组)镨提纯工艺设计的高性能气体输送装备。其大流量、中高压力的特性完美匹配跳汰、输送等关键工序需求。深入理解其型号编码背后的技术参数,掌握其以高速转子、滑动轴承(轴瓦)和碳环密封为核心的技术特征,是进行科学选型、规范维护和精准修理的前提。同时,必须清醒认识到,当将其应用于输送空气之外的各类工业气体时,气体物性对风机性能、材料选择和密封安全的根本性影响,必须进行严谨的重新核算与适应性改造。唯有如此,才能充分发挥S(Pr)系列风机的效能,保障稀土提纯生产线的安全、稳定、高效运行,为我国稀土工业的高质量发展提供坚实的设备基础。

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