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轻稀土提纯风机核心设备解析:S(Pr)1736-1.45型单级高速离心鼓风机技术、维护与应用全览

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:轻稀土提纯风机,S(Pr)1736-1.45离心鼓风机,风机配件维修,工业气体输送,稀土冶炼专用设备

引言:稀土提纯工艺中的关键动力心脏

在轻稀土(铈组稀土)的湿法冶金与提纯过程中,如镨(Pr)、钕(Nd)等元素的分离与获取,需要一系列精密、稳定的流体输送与气体处理设备。离心鼓风机作为提供高压气源、驱动浮选、搅拌、氧化还原反应及气体输送的核心动力设备,其性能直接关系到生产线的效率、能耗与最终产品的纯度。本文将立足风机技术实践,以典型的S(Pr)1736-1.45型单级高速双支撑加压风机为中心,系统阐述其技术内涵、配件构成、维修要点,并延伸讨论面向多元工业气体的风机选型与应用逻辑。

第一章:轻稀土提纯工艺与风机需求概述

轻稀土提纯常涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等工序,其间需要输送空气、氧气以进行氧化反应,或输送氮气、氩气等惰性气体进行保护,在浮选阶段则需要稳定风压提供气泡。这些工艺条件对鼓风机提出了特殊要求:

气体多样性:需处理空气、O₂、N₂、Ar等,要求风机材质与密封具备相应的耐腐蚀与安全性。 压力需求:压力范围广,从低压供风到中高压强制氧化,需风机具备良好的压力适应性。 运行稳定性:连续生产要求风机必须高可靠性、低故障率。 可维护性:复杂工况下,风机需便于检修与配件更换,以控制维护成本。

为此,发展了包括C(Pr)、CF(Pr)、CJ(Pr)、D(Pr)、AI(Pr)、S(Pr)、AII(Pr)在内的多个系列风机,以覆盖不同流量、压力与工艺场景。其中,S系列以其高速、单级、双支撑的紧凑高效设计,在中等流量高压需求场合占据重要地位。

第二章:S(Pr)1736-1.45型风机深度解读

S(Pr)1736-1.45,这一型号编码精确描述了该设备的核心性能参数:

“S(Pr)”:代表S系列,单级、高速、双支撑结构,专为镨(Pr)及相关轻稀土提纯工艺优化设计。 “1736”:表示风机在标准进气状态下的额定容积流量为每分钟1736立方米。这是风机选型的首要参数,决定了其供气能力。 “-1.45”:表示风机出口的绝对压力为1.45个大气压(即表压约为0.45公斤力每平方厘米)。此压力值适用于需要一定压力克服系统阻力或满足特定化学反应压力的工段。 压力语境:根据说明,型号中未使用“/”分隔进、出口压力,因此默认进气压力为1个标准大气压。若工况进气压力非标,则需特殊说明与设计。

该风机的核心设计特点是“单级高速双支撑”。“单级”指仅有一组叶轮,结构相对简单;“高速”指通过提高转子转速(通常需数千乃至上万转每分钟)来在单级叶轮上实现较高的压比,这要求转子有极高的动平衡精度和轴承系统有优异的稳定性;“双支撑”指转子两端均由轴承支撑,这种结构刚性更好,适用于较高转速和较长转子,能有效控制轴挠度,降低振动。

其工作流程是:驱动电机通过增速齿轮箱(或直联)将转速提升至工作转速,带动叶轮高速旋转。气体从轴向进入叶轮,在离心力作用下被加速甩出,进入蜗壳或扩压器,将动能转化为压力能,最终以1.45个绝对大气压的压力排出。

第三章:核心配件系统详解

一台高性能的S(Pr)1736-1.45风机,是其精密配件协同工作的结果。主要配件系统包括:

风机主轴与转子总成:这是风机的“心脏”。主轴采用高强度合金钢锻造,经热处理具有高韧性和抗疲劳性。转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘(如有)、联轴器等部件的精密组装。叶轮作为核心做功部件,通常为三元流设计,采用不锈钢或特种合金,经五轴数控加工和超速试验,并进行高精度动平衡校正,其残余不平衡量需达到G2.5或更高等级,以确保高速下的平稳运行。 轴承与轴瓦系统:S系列通常采用滑动轴承(轴瓦)以适应高速重载。轴瓦内衬巴氏合金,具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴与轴瓦间形成稳定的动压油膜,实现液体摩擦。轴承箱为轴承提供刚性支撑和润滑油的循环空间,内置油路、油封及测温测振探头接口。 密封系统:这是防止气体泄漏和油品污染的关键,尤其在输送贵重或危险工业气体时。 气封与油封:在叶轮轮盖端和轴承箱端通常设置迷宫密封或碳环密封。碳环密封由多个石墨环组成,具有良好的自润滑性和耐磨性,能在微小间隙下有效密封气体。 轴端密封:根据气体性质,可能采用干气密封、氮气密封等高级形式,确保介质“零泄漏”。 齿轮箱(如需):若电机转速低于风机工作转速,需配置增速齿轮箱。齿轮采用渗碳淬火磨齿工艺,精度不低于AGMA 12级,确保平稳传递大功率并控制噪音。 润滑系统:独立的强制润滑油站提供过滤、冷却后的洁净润滑油,通过油泵、冷油器、过滤器、安全阀等组件,保障轴承与齿轮的长期稳定运行。 底座与控制系统:整体式刚性底座确保机组对中精度长期保持。控制系统集成防喘振控制、温度振动监控、联锁保护等功能,实现智能化运行。

第四章:风机维修保养实践要点

针对S(Pr)1736-1.45这类高速设备,预防性维护与精准维修至关重要。

日常监控与定期保养振动与温度监测:使用在线监测系统实时跟踪轴承座振动速度有效值和轴瓦温度。振动值突然增大往往是故障先兆。 润滑油管理:定期化验润滑油品质,检查水分、酸值、金属颗粒含量。按规定周期更换油滤芯。 密封检查:观察是否存在异常气体泄漏或油品污染。 关键部件检修转子动平衡修复:运行后若振动超标,需离线进行转子动平衡校正。计算公式涉及“剩余不平衡量等于许用不平衡质量乘以校正半径”,需在高速平衡机上按工作转速范围进行多平面平衡。 轴瓦维修与更换:检查巴氏合金层有无磨损、剥落、裂纹。若间隙超标(顶隙一般为轴颈直径的千分之一点二到千分之一点五),需刮研或更换。装配时需保证适当的过盈量(紧力)和接触角度。 密封更换:碳环密封属易损件,检查其内径磨损情况与弹簧弹力。安装时需注意环的开口错位,并确保轴向间隙合适。 对中校正:检修后,电机-齿轮箱-风机之间的轴对中必须使用激光对中仪精细调整,冷态对中需考虑热膨胀带来的偏移量。 大修与性能恢复:运行数年后,需进行全面解体大修。检查叶轮有无腐蚀、磨损或裂纹(可采用着色探伤);检查主轴各台阶处有无疲劳痕迹;清理蜗壳流道;校验所有仪表探头。大修后应进行机械运转试验,测试各项参数达到出厂标准。

第五章:面向多元工业气体的风机应用说明

在轻稀土提纯中,S系列及其他系列风机需适应不同气体介质。型号中的“(Pr)”即表示针对特定工艺(此处为镨提纯)的通用设计,具体气体适用性需在选型时明确。

气体性质对风机设计的影响密度:气体密度直接影响风机所需的轴功率。功率与密度的一次方成正比。输送氢气(H₂)等轻气体时,功率需求远低于输送空气。 腐蚀性:如输送含有水汽的二氧化碳(CO₂)或氧气(O₂),过流部件(叶轮、蜗壳)需采用不锈钢或更高等级材料。 危险性:输送氧气时,需禁油设计,所有接触氧气的部件需严格脱脂,防止燃爆。输送氢气时,需极高等级的密封防止泄漏。 比热容与绝热指数:这些参数影响气体的压缩温升和压缩功,是热力计算的基础。 选型适配系列空气、无毒混合工业气体:S(Pr)、AII(Pr)、AI(Pr)等系列均适用,根据压力流量选择。 浮选工艺专用CF(Pr)CJ(Pr)系列专为浮选槽供风优化,注重风压稳定性和微气泡生成特性。 中高压氧化/输送:如需要更高压力(如2.0个大气压以上),D(Pr)型多级高压鼓风机或更高压比的S系列型号是选择。 特殊气体(O₂、N₂、Ar、H₂等):需在标准系列基础上进行“气体定制”,包括材质升级(如316L不锈钢、蒙乃尔合金)、密封形式变更(如采用双端面干气密封)、以及符合相应安全规范的设计。 选型计算要点:选型时,必须将实际工况下的气体流量、进气温度、进气压力、介质成分(分子量)等参数换算到风机设计标准状态(通常为20℃,1个标准大气压的空气),以确定正确的型号。同时,需计算压缩过程的绝热温升,必要时在出口配置冷却器。

结论

S(Pr)1736-1.45型单级高速双支撑加压风机,作为轻稀土镨提纯生产线上的一个典型动力单元,其高效、稳定的背后,是精密的设计、优质的配件和科学的维护体系的综合支撑。从型号解读到配件剖析,再到维修实践与气体适配性拓展,深入理解这些基础知识,对于风机技术人员正确选型、保障设备长周期安全稳定运行、优化生产工艺至关重要。在面对日益复杂的稀土提取与分离任务时,选择与工况最匹配的风机系列,并进行全生命周期的精细化管理,将是提升企业生产效益与竞争力的关键技术环节。

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