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轻稀土提纯风机 S(Pr)688-2.37基础知识全解与应用

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:轻稀土提纯、铈组稀土、镨提纯、S系列离心鼓风机、风机配件、风机修理、工业气体输送、碳环密封、轴瓦

引言

在轻稀土(铈组稀土)的湿法冶金与提纯工艺中,特别是针对镨(Pr)元素的分离与富集,高效、稳定、可靠的流体输送设备是保障生产连续性、产品纯度和经济效益的关键。离心鼓风机作为提供氧化、搅拌、气浮、流态化输送等核心动力的关键设备,其选型、运行与维护直接关系到整个生产线的稳定。本文将围绕专为镨提纯工艺设计的S(Pr)688-2.37型单级高速双支撑加压风机,系统阐述其技术基础、型号解析、核心配件、维护修理要点,并对稀土行业涉及的各类工业气体输送风机进行概括性介绍。

一、 轻稀土提纯工艺与风机作用概述

轻稀土(镧、铈、镨、钕等)的提纯通常涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等工序。在多个环节中,需要风机提供特定压力与流量的气体。例如,在氧化焙烧中需输送空气或富氧气体;在流态化干燥或输送中需提供洁净干燥空气;在某些还原或保护气氛下需输送氮气、氩气等惰性气体。风机的作用不仅仅是“鼓风”,更是工艺化学反应条件(如氧分压)的精确控制者和物料动态输送的驱动者。因此,针对不同工艺段,风机需具备不同的耐腐蚀性、密封性、压力与流量特性。

二、 S(Pr)688-2.37 型离心鼓风机深度解析

1. 型号释义
“S(Pr)688-2.37”是该风机的完整型号标识,其含义分解如下:

“S”:代表 S系列单级高速双支撑加压风机。该系列特点是转子采用单级叶轮,转速高(通常通过齿轮箱增速获得),转子两端由两个独立的径向轴承支撑(双支撑),结构刚性好,适用于中等压力、较大流量的场合,运行稳定。 “(Pr)”:明确指出此风机是为 镨(Pr)的提纯工艺专门选型或设计的,意味着在材质选择、密封形式、工况点设定上考虑了镨提取流程中的特定气体介质(可能含有酸性汽雾、结晶颗粒等)和工艺要求。 “688”:表示风机在标准进口状态(进气压力1个标准大气压,温度20℃,相对湿度50%)下的 额定体积流量为每分钟688立方米。这是风机最核心的参数之一,直接决定了其供气能力。 “-2.37”:表示风机在额定流量下的 出口绝对压力为2.37个标准大气压(约240 kPa)。这意味着风机能将气体压缩,使出口压力比进口高出约1.37个大气压(表压约137 kPa)。该压力值是与前端或后端的工艺设备(如反应釜、跳汰机、流化床等)匹配计算后确定的。 进口压力默认:型号中未出现“/”符号,遵循说明中的约定,表示其 设计进口压力为1个标准大气压(标准进气条件)。若工况进气压力不同,型号中会以“/”分隔标注,如“S(Pr)688/0.95-2.37”表示进口压力为0.95个大气压。

2. 设计与结构特点
S系列风机为满足高速、稳定运行的要求,通常采用以下结构:

驱动与传动:电机通过柔性联轴器驱动齿轮增速箱,将电机转速提升至工作转速(可能达到每分钟上万转)。齿轮箱是核心部件,要求高精度、高刚性、良好润滑。 机壳与流道:采用高强度铸铁或铸钢制造,内流道经过空气动力学优化以减少损失。针对可能存在的腐蚀性介质,过流部分会采用不锈钢内衬或特种涂层。 转子总成:这是风机的“心脏”。由主轴、叶轮、平衡盘(如有)、联轴器等组成。叶轮多为闭式后弯叶片设计,采用高强度合金钢或不锈钢,经过精密加工和动平衡校正,确保在高速下平稳运行。 双支撑轴承系统:转子两端使用滑动轴承(轴瓦)或高速滚动轴承。对于S(Pr)688-2.37这类中型风机,更常见且可靠的是采用 滑动轴承(轴瓦)。它们承载能力强,阻尼特性好,适合高速重载,但需要一套完整的压力供油润滑系统。 密封系统:这是防止工艺气体泄漏和润滑油污染的关键。主要包括: 气封与油封:在轴承箱与机壳之间,设有迷宫密封、浮环密封或更先进的 碳环密封。碳环密封具有自润滑、耐高温、摩擦系数低、适应少量轴跳动的优点,在稀土提纯这类可能涉及特殊气体的场合应用日益广泛。 轴端密封:确保轴承箱内的润滑油不向外泄漏。

三、 风机核心配件详解

针对S(Pr)688-2.37及其同类风机,以下配件至关重要:

风机主轴:通常为高强度合金钢锻件(如40CrNiMoA),经过调质处理获得优异的综合机械性能。所有安装轴颈、轴肩都需经过精密磨削,保证同心度和表面光洁度。其临界转速必须远高于工作转速,避免共振。 风机轴承与轴瓦:作为双支撑结构的关键,轴瓦通常采用巴氏合金(白合金)衬层浇铸在钢背上的形式。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗咬合性。轴瓦与轴颈的间隙配合要求极高,需根据轴径、转速、载荷通过计算和经验公式(如索莫菲尔德数相关的润滑计算)确定,确保形成稳定的流体动压油膜。 风机转子总成:除了主轴和叶轮,还包括: 叶轮:三元流设计,数控加工,确保气动效率。需进行超速试验(如1.15倍最大工作转速)和百分百无损探伤。 平衡:每个部件单独做静平衡,组装后做高速动平衡,平衡精度等级通常要求达到G2.5或更高,以将振动降至最低。 密封系统配件碳环密封:由多个碳环分段组成,靠弹簧箍紧在轴上。其备件要求高精度,材质为特种石墨,具有均匀的孔隙率和强度。更换时需成组更换,并检查弹簧弹力。 迷宫密封:由固定于机壳的密封片和轴上的密封槽构成。密封片的间隙是关键尺寸,安装时需按说明书严格控制。 油封:常用骨架油封或氟橡胶唇形密封,定期更换。 轴承箱:作为轴承、润滑油的容器,其刚性、散热性和密封性很重要。内部有油路设计,确保润滑油能顺利到达轴瓦的受力区。视油窗、温度计接口、油压监测接口是其标配附件。

四、 风机常见故障与修理要点

风机的维修必须由专业人员在完全停车、断电、隔离并确认安全后进行。

振动超标原因:转子动平衡破坏(结垢、叶轮磨损、零件松动);对中不良;轴承(轴瓦)磨损;基础松动;进入喘振区运行。 修理:重新进行现场动平衡;检查并重新对中;检查轴瓦间隙(用压铅法测量),若超过允许值(通常为轴径的千分之1.2至1.5)需研刮或更换轴瓦;紧固地脚螺栓;调整操作点,避免在小流量下运行。 轴承温度过高原因:润滑油油质劣化、油量不足、油路堵塞;轴瓦间隙过小或过大;冷却系统故障;轴向力过大(平衡盘失效)。 修理:更换合格润滑油,清洗油路;调整或更换轴瓦;检修油冷器或水冷系统;检查平衡盘及气封的磨损情况。 风量或压力不足原因:进口过滤器堵塞;密封间隙(特别是叶轮口环密封)磨损过大,内部泄漏严重;转速下降(皮带打滑或变频器问题);工艺系统阻力变化。 修理:清洗或更换过滤器;测量并调整各部位密封间隙,必要时更换密封件;检查传动系统;复核系统阻力。 气体或润滑油泄漏原因:轴端密封(碳环、迷宫、油封)磨损或损坏;轴承箱盖或机壳接合面密封垫老化;管路连接处松动。 修理:更换失效的密封件;更换密封垫片;紧固连接螺栓。 特殊修理:轴瓦的研刮:这是钳工的高级技能。在更换新瓦或旧瓦有轻微划伤时,需进行研刮。在轴颈上涂红丹油,将轴瓦扣上轻轻转动,取下后刮去接触高点(显色点)。反复多次,直至接触点均匀分布在轴瓦中心线下部60-90度弧面内,且接触面积大于75%。最终间隙需用百分表或压铅法精确测量至设计要求。

五、 稀土提纯相关工业气体输送风机系列简介

除了核心的S系列,在完整的轻稀土提纯生产线中,根据不同的压力、流量和气体性质需求,还会用到其他系列风机:

“C(Pr)”型系列多级离心鼓风机:采用多级叶轮串联,每级间设导叶,效率高。适用于中等流量、较高压力的场合,如为多个反应釜集中供气或穿透较深的液层。 “CF(Pr)”与“CJ(Pr)”型系列专用浮选离心鼓风机:专门为稀土浮选工艺设计,注重流量稳定性和抗泡沫夹带能力,可能具备特殊的进气处理和防堵塞设计。 “D(Pr)”型系列高速高压多级离心鼓风机:整合了齿轮增速和多级压缩,是高压小流量领域的利器,适用于需要高压气体进行物料压送或特殊反应的环节。 “AI(Pr)”型系列单级悬臂加压风机:转子一端悬伸,结构紧凑,适用于相对较小流量和压力的场合,常用于辅助工段或实验室中试线。 “AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机:与S系列类似但可能转速、结构略有不同,是S系列的一种补充或针对不同工况的变型。

这些风机可输送的气体范围广泛,包括:空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)以及混合无毒工业气体。选择时,必须根据气体特性(腐蚀性、毒性、密度、爆炸极限等)确定风机的材质、密封形式和防爆等级。例如,输送氧气需禁油并采用特殊材质;输送氢气需极高的密封性和防爆电机;输送腐蚀性气体需采用不锈钢或衬氟涂层。

结语

S(Pr)688-2.37型单级高速双支撑加压风机,是轻稀土镨提纯工艺中一个典型而重要的动力设备。深入理解其型号含义、掌握其核心配件的工作原理与维护要点,并通晓整个稀土提纯流程中可能用到的各类气体输送风机,是风机技术人员保障生产顺行、降本增效的基本功。风机管理应从精细选型开始,贯穿于安装、调试、日常巡检、预防性维修和精准修理的全生命周期,确保这颗“工艺心脏”持续、稳定、高效地为稀土分离提纯贡献力量。

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