轻稀土提纯风机：S(Pr)357-2.86型单级高速离心鼓风机技术详解

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轻稀土提纯风机：S(Pr)357-2.86型单级高速离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈组稀土、镨分离、S(Pr)357-2.86离心鼓风机、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心鼓风机、风机密封、轴瓦

引言：离心鼓风机在轻稀土提纯中的关键作用

在轻稀土（铈组稀土）的湿法冶金提纯工艺中，特别是针对镨（Pr）等元素的分离与富集，离心鼓风机扮演着不可或缺的核心动力角色。它主要负责为萃取车间、灼烧窑炉、气体保护及物料输送等关键工序提供稳定、洁净且压力精确的气体介质。风机性能的优劣直接影响到生产线的连续性、稀土产品的纯度及综合能耗。本文将围绕专为镨提纯工艺设计的S(Pr)357-2.86型单级高速双支撑加压风机，系统阐述其技术基础，并对风机核心配件、维护修理要点以及面向多种工业气体的输送适应性进行深入说明，旨在为同行提供一份实用的技术参考。

第一章：轻稀土提纯工艺对风机的特殊要求与风机系列概览

轻稀土提纯过程涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、灼烧等多道工序，环境常伴有弱腐蚀性气体、水汽及一定温度。因此，配套风机需满足：

高可靠性：保障连续化生产，停机损失巨大。 介质适应性：能安全输送空气、特定工艺气体（如N₂、CO₂）或可能含有微量酸雾的工艺烟气。 压力稳定性：为萃取槽搅拌、气流分级等提供压力波动极小的气源。 可维护性：结构设计便于快速检修，减少停机时间。

为满足不同工艺段的需求，风机技术发展出多个专用系列：

“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、大风量场景，如系统主供风。 “CF(Pr)” / “CJ(Pr)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对稀土浮选工序优化，气动特性匹配浮选机气泡生成需求。 “D(Pr)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮增速，压力更高，用于需要穿透深床层或长距离输送的环节。 “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加压点。 “S(Pr)”型系列单级高速双支撑加压风机：本文重点，高转速、高单级压比、双支撑结构刚性好，适合作为流程中的核心增压单元。 “AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机：经典双支撑设计，稳定性高，适用于要求长期平稳运行的基础供风。

这些风机可输送的气体包括：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。选型时需严格根据气体性质（密度、绝热指数、腐蚀性、爆炸性）进行材质与密封的特别配置。

第二章：核心机型深度剖析:S(Pr)357-2.86型离心鼓风机

2.1 型号解读与技术参数

以S(Pr)357-2.86为例进行解析：

“S”：代表S系列，即单级高速双支撑加压风机。 “(Pr)”：代表此风机设计或优选应用于镨（Pr）的提纯工艺流程。 “357”：表示风机在设计工况下的进口容积流量为每分钟357立方米。 “-2.86”：表示风机出口的绝对压力为2.86个标准大气压（ata）。根据型号标注惯例，若无“/”符号分隔进口压力值，则默认风机进口压力为1个标准大气压（ata）。因此，该风机的压升（压比）为2.86。 输送介质与配套：此型号默认以空气为介质，其气动设计与结构强度基于空气物性计算。若用于其他气体，必须重新核算功率与强度。其压力与流量参数通常与特定工艺设备（如某种型号的跳汰机、气流干燥塔或压力萃取槽）配套选型确定。

2.2 设计与性能特点

高速单级叶轮：采用三元流后弯式或后掠式叶轮设计，通过极高的转速（通常依靠齿轮箱增速驱动，转速可达每分钟数万转）来实现单级高增压。这减少了级数，简化了结构，提高了效率。其性能遵循离心式鼓风机的基本定律：压比与叶轮圆周速度的平方成正比；流量与转速成正比。 双支撑刚性结构：转子两端由轴承支撑，结构刚性远优于悬臂式。这显著提高了转子第一临界转速，确保了风机在高速运行下的振动稳定性，适合长期连续运行，是流程工业的核心设备首选结构。 气动性能曲线：S系列风机具有相对平坦的压力-流量曲线和高效的运行区。在镨提纯的稳定工艺流程中，能在外界管网阻力小幅变化时保持出口压力基本稳定。其功率曲线呈上升趋势，要求电机选型时必须留有足够余量，防止在低管网阻力下超载。

第三章：S(Pr)357-2.86风机核心配件详解

风机的可靠运行依赖于每个关键配件的精密制造与正确装配。

风机主轴： 材质与工艺：通常采用高强度合金钢（如42CrMo），经调质处理获得优良的综合机械性能。轴颈表面需高频淬火或氮化，达到高硬度与耐磨性。 精度要求：作为转子的核心，其直线度、各轴段（安装叶轮、齿轮联轴器、轴承处）的同轴度、圆柱度要求极高，通常需进行动平衡校正。 风机转子总成：由主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器部件等组装而成，是一个高速旋转的动部件。叶轮：是心脏部件。根据输送气体腐蚀性，选用不锈钢（如304、316）、双相不锈钢或钛材。流道需精密加工并抛光，以减小流动损失。组装后，整个转子总成需进行G2.5级或更高精度的动平衡试验，确保残余不平衡量在标准之内，这是控制振动的基础。 风机轴承与轴瓦： S系列高速风机常采用滑动轴承（轴瓦），因其承载能力强、阻尼特性好，更适合高速重载工况。 轴瓦材料：常用巴氏合金（锡锑铜合金）衬层，具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。瓦背为铸钢或铜基体。 润滑与冷却：压力油系统强制润滑，不仅形成油膜承载，还带走摩擦热。油温需严格监控。 密封系统： 气封（级间密封与轮盖密封）：通常采用迷宫密封，利用多道齿隙节流膨胀效应减少高压侧向低压侧的气体泄漏。齿尖可为可磨损材质，以防与转子碰擦时损伤主轴。 油封（轴承箱密封）：防止润滑油外泄。常用碳环密封与迷宫密封组合。碳环密封由多个分瓣的碳环在弹簧力作用下紧贴轴颈，形成动密封，具有良好的追随性和自润滑性，封油效果极佳。 轴端密封：对于输送特殊气体（如氢气、氧气），需采用干气密封等更高级别的密封形式，确保工艺气体零泄漏。 轴承箱：是容纳轴承、轴瓦和润滑油的铸件。要求有足够的刚性以防止变形，内部油路设计合理，确保油流畅通无死角。设有观察窗、温度计插孔、回油口等。

第四章：风机常见故障与修理要点

基于S(Pr)357-2.86风机的结构，其修理工作需专业化、规范化。

4.1 常见故障诊断

振动超标：最常见故障。可能原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损不均）；对中不良；轴承（轴瓦）磨损间隙过大；基础松动；喘振。 轴承温度高：润滑油质劣化、油量不足；冷却器故障；轴瓦刮研不良，接触面不够或油楔不合理；轴承压盖过紧。 性能下降（压力/流量不足）：入口过滤器堵塞；密封间隙磨损过大，内泄漏严重；转速下降（联轴器打滑、电机故障）；叶轮腐蚀或磨损。 异常声响：喘振（如同低沉的吼叫声，周期性）；轴承损坏（高频尖锐或沉闷冲击声）；摩擦（刺耳刮擦声）。

4.2 核心部件修理工艺

转子总成的检修： 动平衡：在专用动平衡机上校正。先试重，再去重（严禁在叶轮流道内钻孔去重，应在轮盖或轮盘指定部位打磨）。最终平衡精度需达到设计要求。 叶轮修复：轻微磨损可堆焊后修形、重做动平衡。严重腐蚀或裂纹，建议更换。 轴瓦的刮研与更换：这是钳工高级技能。新瓦或磨损瓦需与主轴颈进行配刮。使用红丹粉检查接触点，要求接触角在60-90度之间，接触点均匀（每平方英寸不少于2-3点）。瓦口需留有合适的侧隙和顶隙（通常为轴颈直径的千分之一到千分之一点五）。刮研目标是形成完美的油楔，使轴在旋转时能抬升并形成稳定油膜。 密封件的更换： 迷宫密封：安装时注意齿隙均匀，轴向有膨胀间隙。 碳环密封：更换时整套更换，检查弹簧弹力，确保碳环在环槽内活动自如但不卡涩。安装前轴颈表面必须光洁。 对中校正：风机与电机（或齿轮箱）重新安装后，必须使用双表法或激光对中仪进行精密对中。冷态对中需考虑热膨胀导致的偏差，通常要求预留一定的“预偏量”。

4.3 修理后的试车

严格遵循“单试-点动-低速-高速-负载”的阶梯式试车程序。监测启动电流、轴承温度（稳定后不超过75℃）、振动值（符合ISO10816-3标准）、润滑油压及噪声。性能测试验证压力、流量达到铭牌参数。

第五章：输送不同工业气体的风机技术考量

当S(Pr)系列风机用于输送非空气介质时，必须进行如下关键转换与调整：

气动性能换算：风机的容积流量（m³/min）不变，但质量流量和所需功率随气体密度变化。基本换算关系为：功率与气体密度成正比。例如，输送密度为空气1.5倍的气体，在相同流量和压比下，功率约为原设计（空气）的1.5倍。电机选型必须按实际气体复核。压比特性不变，但出口压力（绝压）与入口压力、气体绝热指数的关系需用多变压缩过程公式进行核算，确保最终排气压力满足工艺要求。 材料与密封的特殊选择： 氧气(O₂)：严禁油脂，所有过流部件需严格脱脂处理，采用铜基或不锈钢材质，禁用水材、橡胶等易燃密封材料。 氢气(H₂)：密度小，泄漏倾向强，需采用更高级别的轴端密封（如干气密封）。电机需防爆。考虑氢气对钢材的氢脆影响。 二氧化碳(CO₂)、工业烟气：常伴有湿气，可能形成酸性物质，需选用耐腐蚀材料（如316L不锈钢），并考虑保温防止结露。 氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：材料要求相对宽松，但重点防范窒息风险，确保厂房通风，密封可靠性要求高。 安全规范：对于可燃、助燃、有毒气体，风机设计、制造、安装需遵循相应的压力容器、防爆、消防安全规范。通常需配置气体泄漏检测、氮气置换吹扫、安全阀等附属系统。

结论

S(Pr)357-2.86型单级高速双支撑离心鼓风机作为轻稀土镨提纯工艺流程中的关键动力设备，其高转速、高稳定性、易维护的设计特点，完美契合了现代化稀土冶炼对核心装备的要求。深入理解其型号含义、掌握转子、轴瓦、密封等核心配件的技术要点与修理工艺，并灵活运用于不同工业气体的输送场景，是保障生产线安全、稳定、高效运行的技术基石。随着稀土材料战略地位的不断提升，对高性能、高定制化离心鼓风机的需求将持续增长，这要求我们风机技术人员不断深化专业知识，推动设备管理与维护水平迈向新的高度。

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