轻稀土提纯风机核心技术解析：以S(Pr)954-1.23型离心鼓风机为例

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轻稀土提纯风机核心技术解析：以S(Pr)954-1.23型离心鼓风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯；铈组稀土；镨；离心鼓风机；S(Pr)954-1.23；风机配件；风机维修；工业气体输送

引言：稀土提纯与离心风机的关键角色

在轻稀土（铈组稀土）湿法冶金提纯工艺中，特别是针对镨（Pr）等关键元素的分离与富集，离心鼓风机是不可或缺的核心动力设备。它承担着为萃取、浮选、氧化焙烧、尾气处理等关键工序提供稳定、纯净、特定压力与流量气体的重任。风机性能的优劣直接影响到生产线的连续性、产品的纯度及综合能耗。本文将围绕适用于镨提纯工艺的S(Pr)954-1.23型单级高速双支撑加压风机展开，系统阐述其基础知识、型号解读、配件构成、维护修理要点，并概述针对不同工业气体的风机选型与应用。

第一章：轻稀土提纯工艺对风机的特殊要求

轻稀土提纯流程复杂，涉及多种化学介质和物理过程，对配套风机提出了严峻挑战：

介质多样性：流程中可能接触或输送空气、氮气（保护气）、氧气（氧化）、富含二氧化碳的焙烧烟气、以及各类混合无毒工业气体。要求风机具备广泛的介质兼容性。 高纯净度要求：为防止杂质引入污染产品，要求风机在输送气体过程中，特别是对氧气、氮气等，必须保证极高的密封性和内部清洁度。 工况稳定性：萃取与浮选等工序对气体压力与流量的稳定性极为敏感，微小波动可能导致反应效率与产品品级下降。 耐腐蚀与可靠性：流程中可能存在酸性或碱性气雾环境，要求风机过流部件及密封系统具备良好的耐蚀性，并保证长周期连续运行的可靠性。

基于以上要求，衍生出如C(Pr)、CF(Pr)、CJ(Pr)、D(Pr)、AI(Pr)、S(Pr)、AII(Pr)等多个专门化风机系列，以满足不同压力、流量、介质及安装形式的需求。

第二章：S(Pr)954-1.23型风机深度解读

S(Pr)954-1.23是该系列中一款典型的高性能加压风机，其型号编码蕴含了关键的技术参数：

“S(Pr)”：表示该风机属于S系列，专为镨（Pr）及相关轻稀土提纯工艺设计优化的单级高速双支撑结构加压鼓风机。双支撑指转子两端均由轴承支撑，这种结构刚性高，运行平稳，特别适合较高转速和负荷的场合。 “954”：代表风机在设计工况下的进口体积流量，单位为立方米每分钟。即该风机每分钟可输送954立方米的介质气体（在进口标准状态下）。此流量是工艺计算与配套选型的核心依据。 “-1.23”：表示风机出口气体的表压为1.23公斤力每平方厘米，即相对于标准大气压（1.033公斤力每平方厘米）的增压值约为1.23个大气压。此压力参数满足了诸如氧化反应、气体输送穿透液柱等工艺所需的压头。 压力标注惯例：型号中未出现“/”符号，表明该风机的进口压力为默认的常压（1个标准大气压）。若进口非标，则会以“进口压力/出口压力”的形式标注。

该风机设计转速高，通过单级叶轮即可获得所需压力，结构相对紧凑，效率较高，是轻稀土提纯生产线中加压工位的理想选择之一。

第三章：核心配件系统详解

一台完整的S(Pr)954-1.23型风机由多个精密子系统构成，其配件质量直接决定整体性能：

风机主轴：作为转子的核心骨架，通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过调质热处理和精密加工。它必须具备极高的强度、刚性和疲劳极限，以承受高速旋转下的离心力、扭矩和轻微的不平衡力。 风机转子总成：这是风机的“心脏”。包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等。叶轮作为核心做功部件，其三元流设计、叶片型线、材质（通常为不锈钢如304、316，或钛合金）及动平衡精度（通常要求达到G2.5或更高等级）至关重要，直接影响效率、压力和运行振动值。 轴承与轴瓦：S系列采用滑动轴承（轴瓦）支撑。轴瓦通常为剖分式，内衬巴氏合金。其优点是承载能力大、运行平稳、阻尼特性好，适合高速重载。润滑油在轴与轴瓦间形成稳定的油膜，起到润滑和冷却作用。轴承的间隙调整、油膜刚度是运行稳定的关键。 密封系统：这是保证介质纯净和防止润滑油泄漏的生命线。 气封与碳环密封：在叶轮两侧的轴端，通常采用迷宫密封与碳环密封组合的形式。碳环密封由多个碳精环组成，具有良好的自润滑性和跟随性，能有效减少高压气体向机外或轴承箱的泄漏。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。通常采用骨架油封或机械密封。 轴承箱：容纳轴承、轴瓦及润滑油的箱体。要求结构稳固，具有良好的散热性和防尘防水性能。内部油路设计确保润滑油能循环流畅，对轴承和轴瓦进行充分润滑和冷却。

第四章：风机维护与修理要点

为确保S(Pr)954-1.23型风机在稀土提纯生产中长周期稳定运行，科学的维护与及时的修理必不可少：

日常巡检与维护： 振动与温度监测：使用振动仪和红外测温枪定期检测轴承箱、机壳的振动速度、位移及温度。异常升高往往是故障前兆。 润滑油管理：定期检查油位、油质，按周期更换符合粘度要求的润滑油。分析油中金属颗粒可预判轴承磨损情况。 密封检查：观察有无气体或润滑油异常泄漏。 滤清器维护：确保进气管路空气滤清器或气体过滤器清洁，防止异物进入叶轮。 常见故障与修理： 振动超标：可能原因包括转子积垢导致动平衡破坏、叶轮磨损或腐蚀、轴承间隙过大、对中不良、基础松动等。修理需停机检查，重做动平衡，更换损坏部件，重新找正。 轴承温度高：可能因润滑油不足、油质劣化、冷却不良、轴承间隙过小或轴瓦刮研不当引起。需检查润滑系统，调整间隙或重新刮瓦。 性能下降（压力、流量不足）：可能因密封间隙磨损增大导致内泄漏严重、进口过滤器堵塞、转速下降或工艺管路阻力变化所致。需检查并调整密封间隙，清洗滤网，核对工艺参数。 碳环密封快速磨损：检查气体是否带液或固体颗粒，改善前置净化；确保密封气压力稳定在设定值。 大修注意事项：大修需全面解体风机。重点检查叶轮有无裂纹、磨损；轴颈的圆度和光洁度；轴瓦的接触角和磨损量；所有密封件的磨损情况；壳体流道有无腐蚀。所有回装必须严格按照装配公差要求，并最终完成转子动平衡校正和机组对中。

第五章：输送各类工业气体的风机选型与应用

在稀土提纯全流程中，不同工序需要输送不同特性的气体，风机选型需进行针对性调整：

通用原则：风机的基本结构（如S、C、D系列）可根据压力流量需求初选，但必须根据输送气体的物化性质进行修正。 气体特性与风机适配： 空气、氮气(N₂)、氩气(Ar)：性质接近空气，密度略有不同。选型时主要根据实际密度换算风机压力和轴功率。材料可选常规不锈钢。 氧气(O₂)：助燃性强。风机必须进行绝对严格的脱脂清洗，确保流道内无油污。摩擦部件（如密封）需采用防静电材料，通常指定使用铜合金或不锈钢特定牌号。结构上考虑更高安全性。 氢气(H₂)、氦气(He)：密度极低，声速高。输送此类气体时，风机所需压比较低，但极易泄漏。需采用特殊的干气密封或高性能迷宫密封，转子设计需考虑更高的转速能力以防喘振。电机功率计算需注意。 二氧化碳(CO₂)、工业烟气：可能含有湿气或腐蚀性成分（如SO₂）。风机过流部件需选用耐腐蚀等级更高的材料（如316L不锈钢甚至钛材），并考虑底部排水设计。密封系统需加强。 混合无毒工业气体：需明确混合气体的平均分子量、密度、绝热指数等关键参数，作为风机气动设计和功率计算的依据。 系列化风机对应场景： C(Pr)系列多级离心鼓风机：适用于中压、中流量，工况稳定的气体输送，如空分站送风。 CF(Pr)/CJ(Pr)浮选专用机：针对浮选槽充气特点优化，强调流量调节的灵敏性与稳定性。 D(Pr)高速高压系列：适用于需要更高出口压力的工艺，如远距离管道输送或高压反应。 AI(Pr)单级悬臂/AII(Pr)双支撑：结构更紧凑，适用于中等参数的多种气体输送场景。 S(Pr)单级高速双支撑：如本文主角，在较高转速下获得所需压力，效率高，适用于对纯净度和稳定性要求高的加压点，如向氧化反应器输送氧气或洁净空气。

结语

在轻稀土提纯这一精密的现代化工过程中，S(Pr)954-1.23型离心鼓风机为代表的专用设备，已超越简单的动力提供角色，成为保障工艺品质、提升提取效率、实现安全生产的关键环节。深入理解其型号含义、精通其配件系统、掌握其维护修理要领，并能根据输送气体的特性进行科学选型与适配，是每一位风机技术工程师与生产维护人员的核心职责。随着稀土产业向高纯化、绿色化持续迈进，对风机技术也必将提出更高要求，推动着如S(Pr)系列等专用设备向着更高效、更智能、更可靠的方向不断发展。

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