轻稀土(铈组稀土)镨(Pr)提纯专用离心鼓风机技术详解:以S(Pr)2160-1.89型号为核心

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轻稀土(铈组稀土)镨(Pr)提纯专用离心鼓风机技术详解:以S(Pr)2160-1.89型号为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯；镨(Pr)提纯；离心鼓风机；S(Pr)2160-1.89；风机配件；风机维修；工业气体输送

引言

在稀土工业，特别是以镧、铈、镨、钕等为代表的轻稀土（铈组稀土）分离与提纯工艺中，离心鼓风机作为提供关键气动力的核心设备，其性能的稳定性、可靠性与高效性直接关系到产品的纯度、收率及生产成本。本文立足于风机技术实际，结合稀土提纯工艺流程特点，旨在系统阐述相关离心鼓风机的基础知识，并以轻稀土(铈组稀土)镨(Pr)提纯风机型号S(Pr)2160-1.89为具体案例进行深度剖析，同时对其核心配件、常见修理维护要点以及面向多种工业气体的输送适应性进行说明，以期为行业同仁提供有价值的参考。

第一部分：稀土提纯工艺与鼓风机的角色概述

轻稀土提纯通常涉及萃取分离、煅烧、气体输送（如提供氧化或保护气氛）等多个单元操作。在这些过程中，鼓风机承担着为氧化炉、反应釜、气力输送系统、流化床等设备提供特定压力与流量气源的任务。所需气体可能为空气（用于氧化）、氮气、氩气（用于惰性保护）或特定工艺混合气。因此，提纯用鼓风机不仅要满足基本的压力-流量参数，更需具备应对不同气体介质特性（如密度、粘度、腐蚀性、危险性）、保持长期稳定运行及易于维护的特点。

为适应多样化的工艺需求，稀土行业衍生出了多个专用风机系列，包括：“C(Pr)”型系列多级离心鼓风机（适用于中高压、大流量工况），“CF(Pr)”与“CJ(Pr)”型系列专用浮选离心鼓风机（针对矿石浮选环节的气源供给），“D(Pr)”型系列高速高压多级离心鼓风机（满足极高压力需求），“AI(Pr)”型系列单级悬臂加压风机（结构紧凑，用于中低压），“AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机（稳定性优于悬臂式），以及本文重点探讨的“S(Pr)”型系列单级高速双支撑加压风机（兼顾高转速、高压力与良好稳定性）。

第二部分：核心机型深度解析:S(Pr)2160-1.89型风机

1. 型号解读与基本参数

完整型号：S(Pr)2160-1.89。 代号分解： “S”：代表“S系列单级高速双支撑加压风机”。该系列采用单级叶轮、高转速设计，转子两端均有轴承支撑（双支撑），具有运行平稳、承载能力强、适合较高压比的优点。 “(Pr)”：明确标识此风机主要设计服务于镨(Pr)元素的提纯工艺流程，其材质选择、密封配置、结构细节可能针对该工艺环节的常见气体介质和工作环境进行了优化。 “2160”：表示风机在标准进气状态下的额定容积流量为每分钟2160立方米。这是风机选型的核心参数之一，需与提纯系统的总气耗量匹配，并考虑合理的裕度。 “-1.89”：表示风机出口的表压为1.89个大气压（即绝对压力约为2.89ata）。该压力值是根据镨提纯工艺中后端设备（如特定型号的氧化炉或反应器）的阻力及工艺要求综合确定的。 进风口压力说明：根据命名规则，型号中未出现“/”符号，表明其设计进风口压力为标准大气压（1个大气压）。若进口气源压力非标，则型号中会以“/”分隔并标注进口压力值。

2. 设计特点与在镨提纯中的应用

高速单级双支撑结构：通过采用高强度叶轮和高速齿轮箱或直驱电机驱动，单级叶轮即可产生所需压力，结构相对多级风机更简洁。双支撑轴承布局极大地提高了转子刚性，有效抑制高转速下的振动，保证了在连续运行的提纯生产线上的长期可靠性。 压力-流量特性：S(Pr)2160-1.89的特性曲线（压力-流量曲线）是其工作性能的直观体现。通常情况下，该曲线呈下降趋势，即随着流量增加，出口压力逐渐降低。风机的工作点位于此曲线与管网阻力曲线的交汇处。在镨提纯系统中，需确保在工艺所需的流量范围内（如2160立方米每分钟附近），风机能提供稳定不低于1.89ata的压力，以克服系统阻力并满足工艺化学反应或物理输送对气压的要求。 选型确定依据：类似于参考型号S(Pr)800-2.4与跳汰机配套选型，S(Pr)2160-1.89的选型也是基于镨提纯特定工序（如高温氧化或气体循环）的详细工艺计算。这包括：计算工艺系统的总压损（管道、阀门、反应器、除尘器等）、确定所需的标准容积流量、考虑气体介质（可能是热空气或特定混合气）在操作温度、压力下的物性变化对风机性能的影响（需进行相似换算），最终从性能曲线上选定匹配的型号，并留有一定的安全余量。

第三部分：风机核心配件详解

为确保S(Pr)2160-1.89等系列风机高效稳定运行，其内部关键配件的设计与状态至关重要。

1. 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42CrMo）锻造而成，经过精密加工和调质热处理，确保其具有极高的强度、刚度、韧性及疲劳抗力。主轴与叶轮、联轴器等的配合面精度要求极高，以保障动平衡和同心度。

2. 风机转子总成

主要包括叶轮、主轴、平衡盘（如有）、联轴器部件等。叶轮作为做功元件，其设计（如叶片型线、出口角）直接决定了风机的压力、流量和效率。针对可能输送的含尘或腐蚀性气体，叶轮材质可能选用不锈钢或更高等级的耐蚀合金。转子总成在组装后必须进行高精度的动平衡校正，将不平衡量控制在严格标准内，这是减少振动、保证长周期运行的基础。

3. 轴承与轴瓦

S系列作为高速风机，其轴承系统尤为关键。风机轴承用轴瓦常用于滑动轴承配置。轴瓦通常由钢背衬与巴氏合金等减摩材料复合制成，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。高速运行时，依靠形成的稳定油膜实现流体动压润滑，摩擦小、运行平稳、阻尼特性好，能有效吸收振动。需要持续的、洁净的、压力与流量合适的润滑油系统进行润滑和冷却。

4. 密封系统

气封与碳环密封：用于阻止气体从叶轮轮盖处沿轴间隙泄漏，或外部空气进入机壳。碳环密封是一种常见的接触式密封，由多个分裂式石墨环组成，凭借其自润滑性和耐高温性，在弹簧力作用下与轴套保持轻微接触，实现有效密封，且对轴的磨损小。油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油泄漏和外界杂质进入轴承箱。常用骨架油封或迷宫式油封，要求耐油、耐温、耐磨。

5. 轴承箱

是容纳轴承、轴瓦并提供润滑空间的铸件。其设计需保证足够的刚度和散热能力，内部油路设计合理，确保润滑油能均匀、充足地到达各润滑点。轴承箱通常配备温度、振动监测探头接口，便于状态监控。

第四部分：风机常见故障分析与修理维护要点

针对S(Pr)系列风机在稀土提纯连续运行中可能出现的问题，维护修理需有的放矢。

1. 振动超标

原因：最常见原因包括转子不平衡（叶轮积垢、磨损或腐蚀导致质量分布不均）、对中不良（联轴器对中偏差随时间扩大）、轴承磨损或损坏（轴瓦巴氏合金层脱落、烧蚀）、基础松动或共振。修理：首先进行振动频谱分析以定位故障源。若为不平衡，需拆出转子总成进行清理、修复或更换叶轮后重新做动平衡。检查并重新校正联轴器对中。检查轴瓦间隙和接触面，必要时刮研或更换。紧固地脚螺栓，检查基础状况。

2. 轴承温度过高

原因：润滑油量不足、油质劣化（进水、氧化、杂质）、润滑油冷却系统故障（冷却器堵塞、冷却水不足）、轴承负载过大（对中不良、管道应力）、轴瓦间隙不当（过小导致润滑不良，过大导致油膜不稳定）。修理：检查油位、油压、油滤器。取样化验润滑油，按规定周期更换。清洗油冷却器，检查冷却水系统。复查对中情况，解除管道应力。测量并调整轴瓦间隙至设计标准。

3. 风量或压力不足

原因：进口过滤器堵塞导致进气不足；叶轮磨损、腐蚀或严重结垢导致性能下降；密封（气封、碳环密封）磨损严重，内泄漏增大；管网阻力实际值超过设计值；电机转速下降。修理：清洗或更换进口过滤器。检查叶轮状态，进行修复或更换。检查并更换损坏的密封组件。复核管网系统，排除异常堵塞点。检查电机及驱动系统。

4. 气体泄漏

原因：壳体法兰、人孔等静密封垫片老化损坏；碳环密封、油封等动密封磨损失效。修理：停机更换泄漏处的密封垫片。检查并更换失效的碳环密封组或油封。更换时注意安装方向和方法，确保密封面清洁。

维护建议：建立以预防为主的维护体系，包括定期巡检（听、看、摸、测）、在线状态监测（振动、温度）、定期更换润滑油和滤芯、定期检查对中和间隙。大修周期应根据实际运行状况确定，通常包括解体检查所有核心部件并修复更换磨损件。

第五部分：输送各类工业气体的通用性考量

稀土提纯过程中，风机输送的气体介质多样。S(Pr)2160-1.89等系列风机在设计时需考虑以下通用性原则：

1. 气体物性影响与性能换算

风机样本性能曲线通常基于标准状态空气（密度1.2千克每立方米）测定。当输送氢气(H₂)、氦气(He)等轻气体时，气体密度大幅减小，风机产生的压力（以压力表示）将同比降低，而电机功率需求也下降；反之，输送二氧化碳(CO₂)等重气体时，压力与功率需求增加。因此，选型时必须根据实际气体成分、温度、压力进行密度换算，重新确定风机在该介质下的真实工作点，并校核电机功率。换算遵循的基本原理是：在转速不变时，风机产生的压力比与气体密度比成正比；所需轴功率与气体密度比成正比。对于氧气(O₂)，需严格禁油，通常要求采用不锈钢材质、特殊密封结构（如干气密封）、并进行彻底的脱脂处理，防止燃爆风险。对于工业烟气，可能含有腐蚀性成分（如SO₂、水蒸气）和粉尘，需考虑叶轮、机壳的耐腐蚀材质选择（如316L不锈钢或更高牌号），并在进气前设置高效除尘、除湿装置，保护风机内部。

2. 密封系统的特殊要求

输送贵重、易燃（如H₂）、易爆（如含氧混合气）或有毒气体时，对密封要求极高。除标准碳环密封外，可能需要采用干气密封、迷宫密封充氮保护等更高级的密封形式，确保零泄漏或可控泄漏，保障安全与环保。

3. 材料兼容性

所有与气体接触的部件材料（叶轮、机壳、密封件）必须能耐受气体的化学腐蚀。例如，输送湿氯气需考虑钛材；输送氨气需注意铜合金的适用性。

4. 安全规范

必须严格遵守输送特定气体的安全规范。例如，输送可燃气体时，电机、仪表需采用防爆型；机房需加强通风和泄漏监测。

结语

轻稀土(铈组稀土)镨(Pr)提纯风机型号S(Pr)2160-1.89代表了为特定稀土提纯工序量身定制的单级高速双支撑离心鼓风机技术。深入理解其型号含义、性能特点、核心配件构造以及维护修理要点，是保障镨提纯生产线气源稳定、提升整体效益的关键。同时，面对稀土工艺中可能出现的多种工业气体输送需求，技术人员必须掌握气体物性对风机性能的影响规律，并在选型、材料、密封和安全方面做出周密考量。通过科学的设备管理、精准的维护干预，方能确保这些“工艺肺腑”在苛刻的工业环境中持久、高效、安全地运行，为我国稀土工业的高质量发展提供坚实保障。

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