轻稀土提纯风机：S(Pr)1879-2.88型离心鼓风机技术解析

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轻稀土提纯风机：S(Pr)1879-2.88型离心鼓风机技术解析

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、S(Pr)1879-2.88、风机配件、风机修理、工业气体输送

引言

在轻稀土（铈组稀土）冶炼与提纯工艺中，离心鼓风机作为关键气体输送与加压设备，其性能直接影响生产效率和产品质量。镨（Pr）作为轻稀土中的重要元素，其分离提纯过程对风机的稳定性、密封性和耐腐蚀性提出了特殊要求。本文将围绕专门用于镨提纯工艺的S(Pr)1879-2.88型单级高速双支撑加压风机，系统阐述其技术原理、结构特点、配件维护及在工业气体输送中的应用，为从事稀土冶炼的技术人员提供参考。

第一章轻稀土提纯工艺对风机的特殊要求

轻稀土提纯主要包括焙烧、酸溶、萃取、结晶等工序，过程中涉及多种工业气体的输送与加压。以镨提纯为例，常需使用氮气、氧气或混合惰性气体作为保护气或反应气，这些气体往往具有高温、腐蚀或易燃易爆的特性。因此，配套风机需满足以下条件：

高密封性：防止有毒、易燃气体泄漏，保障安全生产。 耐腐蚀性：气体中可能含有酸性成分或水蒸气，要求风机过流部件具备抗腐蚀能力。 压力稳定：萃取、结晶等工序要求气体压力波动小，确保工艺稳定性。 易于维护：稀土生产线连续运行时间长，风机需便于检修和配件更换。

针对这些需求，S(Pr)系列风机通过优化气动设计、选用特种材料和完善密封系统，成为轻稀土提纯中的优选设备。

第二章 S(Pr)1879-2.88型风机型号解析与技术参数

2.1 型号命名规则

根据行业规范，S(Pr)1879-2.88中各部分含义如下：

“S”：代表S系列单级高速双支撑加压风机。 “(Pr)”：表示风机专用于镨提纯工艺，内部材质或密封配置针对镨冶炼环境优化。 “1879”：表示风机设计流量为每分钟1879立方米（工况下）。 “-2.88”：表示风机出风口压力为2.88个大气压（表压）。 进风口压力：型号中未出现“/”符号，表示进风口压力为标准大气压（1个大气压）。

2.2 主要技术参数

流量：1879 m³/min（可根据工况微调）。 出口压力：2.88 atm（约合2.92×10⁵ Pa）。 进口压力：1 atm（标准大气压）。 压缩比：接近2.88，满足中等压力提升需求。转速：根据气动设计，通常在8000~12000 rpm之间（具体依电机配置而定）。 配套功率：约800~1000 kW（需结合气体密度和效率计算）。 适用气体：空气、氮气、氧气、混合惰性气体等。

2.3 性能特点

S(Pr)1879-2.88采用单级高速设计，依托双支撑转子结构，具有以下优势：

结构紧凑：单级叶轮实现较高压力比，减少设备占地面积。 运行平稳：双支撑轴承系统有效抑制转子振动，适合长期连续运行。 调节灵活：可通过变频器或进口导叶调节流量，适应工艺变化。 高效节能：叶轮采用三元流设计，效率可达85%以上。

第三章风机核心配件详解

3.1 风机主轴

主轴是传递扭矩、支撑转子的关键部件。S(Pr)1879-2.88的主轴采用42CrMo合金钢，经调质处理和表面淬火，具有高强度和抗疲劳特性。主轴与叶轮采用过盈配合加键连接，确保高速下不发生松动。精度要求：径向跳动小于0.02 mm，轴向窜动小于0.05 mm。

3.2 风机轴承与轴瓦

该机型采用滑动轴承（轴瓦）作为主支撑，原因在于滑动轴承在高速重载下具有更好的阻尼性和寿命。轴瓦材料为巴氏合金（ZSnSb11Cu6），背面为铸钢基体，内表面开设油槽保证润滑。润滑油系统配备恒压供油装置，进油压力通常维持在0.2~0.3 MPa。运行中需监控轴承温度（不超过75℃）和振动值（小于2.8 mm/s）。

3.3 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘和联轴器。叶轮为后弯式铝合金材质（针对腐蚀性气体可选用不锈钢），经五轴数控加工和动平衡校验，残余不平衡量小于G2.5级。平衡盘用于抵消轴向推力，其与气缸的间隙调整至关重要（一般设定为0.3~0.5 mm）。

3.4 密封系统

密封性能直接关系到气体泄漏和安全：

气封：采用迷宫密封，安装在叶轮进口与气缸之间，减少内部气体窜流。密封齿数为6~8道，材料为铝青铜。 碳环密封：用于轴端密封，防止气体外泄。碳环具有自润滑特性，耐磨且适应微小偏摆。每组碳环由3~4个环段组成，弹簧提供预紧力。油封：位于轴承箱端部，采用氟橡胶骨架油封，防止润滑油泄漏。

3.5 轴承箱

轴承箱为铸铁整体结构，内部设有油腔和冷却水夹套。冷却水流量需根据润滑油温度调节，一般进出水温差不超过10℃。轴承箱与气缸之间设置隔热板，减少热传导对轴承的影响。

第四章风机常见故障与修理要点

4.1 振动超标

可能原因：

转子动平衡失效（叶轮结垢或磨损）。轴承间隙过大或瓦面损伤。对中不良（联轴器偏移或管道应力）。
处理措施：停机检查叶轮清洁度，必要时进行现场动平衡（采用试重法进行两平面平衡校正）。测量轴承间隙，若超过设计值0.15 mm，需刮研或更换轴瓦。重新对中，要求径向偏差小于0.05 mm，角度偏差小于0.05 mm/m。

4.2 气体泄漏

可能原因：

碳环密封磨损（弹簧失效或环段开裂）。迷宫密封间隙过大（超过0.5 mm）。气缸结合面垫片老化。
处理措施：更换碳环，安装时确保环段间隙均匀（周向间隙不超过0.5 mm）。调整或更换迷宫密封齿，控制间隙在0.3~0.4 mm。使用石墨金属缠绕垫更换旧垫片。

4.3 轴承温度过高

可能原因：

润滑油油质恶化或油路堵塞。冷却水不足或轴承箱夹套结垢。轴瓦刮研不良，接触面积不足。
处理措施：定期化验润滑油，粘度变化超过15%即应更换。清洗冷却水管道，确保流量不低于设计值的80%。重新刮研轴瓦，接触点要求每平方厘米不少于2~3点。

4.4 压力波动或流量不足

可能原因：

过滤器堵塞导致进口压力下降。叶轮流道腐蚀或积垢。密封间隙过大，内泄漏增加。
处理措施：清洗或更换进口过滤器。检查叶轮，严重腐蚀需整体更换。全面检测密封间隙，恢复到设计范围。

修理注意事项：

拆卸前标记各部件位置，记录原始间隙数据。更换配件需使用原厂或认证备件，特别是叶轮和密封组件。重新组装后必须进行静态对中和试车（先空载后加载）。

第五章工业气体输送的风机选型与适配

稀土提纯中输送的气体多样，风机需根据气体特性调整：

5.1 不同气体的风机适配

氮气（N₂）、氩气（Ar）等惰性气体：密度与空气接近，可直接使用S(Pr)系列，但需确保密封系统无泄漏。 氧气（O₂）：要求风机内部彻底脱脂，禁油处理。润滑油系统需独立隔离，采用氮气密封隔离。 氢气（H₂）：密度小，泄漏风险高。风机需提高密封等级（如采用双端面机械密封），电机防爆等级不低于ExdⅡCT4。 二氧化碳（CO₂）：可能含水形成碳酸，过流部件建议选用不锈钢316L，并加强排水设计。 工业烟气：含尘气体需前置高效过滤器，叶轮做防磨处理（喷涂碳化钨涂层）。

5.2 选型计算要点

风机选型需基于实际工况，主要计算包括：

流量换算：将工艺所需标准立方米每分钟换算为工况流量，公式为：工况流量等于标准流量乘以（工况压力除以标准压力）再乘以（标准温度除以工况温度）。 压力确定：根据管网阻力计算所需出口压力，保留10%余量。 功率校核：风机轴功率等于（流量乘以压力升高值）除以（风机效率乘以机械传动效率），电机功率需为轴功率的1.1~1.2倍。 气体密度修正：不同气体密度影响风机压力和功率，需按比例系数调整。

5.3 系列风机对比

除S系列外，其他系列风机在稀土提纯中也有应用：

C(Pr)系列多级离心鼓风机：压力更高（可达4 atm以上），用于需要多级压缩的深加工环节。 CF(Pr)/CJ(Pr)浮选专用风机：流量大、压力低，适用于稀土矿浮选前的充气搅拌。 D(Pr)系列高速高压风机：采用齿轮箱增速，出口压力可达6 atm以上，用于高压反应气体输送。 AI(Pr)/AII(Pr)系列加压风机：结构更简单，用于辅助工序的低压气体输送。

选型原则：优先考虑工艺压力需求，再结合气体特性选择密封和材质配置。

第六章 S(Pr)1879-2.88在镨提纯中的实际应用

在镨的溶剂萃取或离子交换提纯中，S(Pr)1879-2.88通常用于输送保护性氮气或反应尾气回收。实例配置如下：

安装位置：萃取车间气体加压站。 输送介质：干燥氮气（露点≤-40℃）。 运行参数：流量控制在1800~1900 m³/min，出口压力稳定在2.88±0.05 atm。 联锁保护：设置轴承温度超限、振动超标、进口低压自动停机。 维护周期：每运行8000小时进行例行检查，重点检测密封和轴承间隙。

实际运行数据显示，该机型在连续运行12个月内，流量衰减小于3%，振动值保持优良水平，满足稀土生产对设备可靠性的要求。

第七章未来发展趋势

随着稀土提纯工艺向绿色、高效方向发展，风机技术也将迎来升级：

智能化监控：集成物联网传感器，实时监测风机健康状态，实现预测性维护。 材料升级：采用陶瓷涂层或复合材料叶轮，提高耐腐蚀和耐磨寿命。 节能优化：应用变频调速与工艺参数联动，降低能耗15%以上。 模块化设计：缩短配件更换时间，提高维修效率。

结语

S(Pr)1879-2.88型离心鼓风机作为轻稀土镨提纯的关键设备，其高性能和高可靠性源于合理的设计、优质的配件和科学的维护。掌握其结构原理、故障处理及气体适配知识，对于保障稀土生产线的稳定运行至关重要。未来，随着风机技术的持续进步，必将为稀土冶炼行业的高质量发展提供更强助力。

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