轻稀土提纯风机:S(Pr)1694-2.93型单级高速双支撑加压鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、镨提纯、离心鼓风机、S(Pr)1694-2.93、风机配件、风机维修、工业气体输送

一、轻稀土提纯工艺对风机设备的特殊要求

在稀土工业领域，轻稀土（铈组稀土）的提纯是一个复杂而精密的过程，其中镨（Pr）作为重要的稀土元素，在永磁材料、催化剂、特种玻璃等领域具有广泛应用。提纯工艺通常涉及焙烧、酸溶、萃取、结晶等多个环节，这些工序对气体输送设备提出了严苛要求：必须提供稳定可控的气流压力与流量，具备良好的耐腐蚀性能，能够适应高温、高粉尘或腐蚀性气体的工作环境，并且要求设备运行可靠、维护便捷。

针对这些特殊工况，风机行业开发了专门用于稀土提纯的系列离心鼓风机，包括"C(Pr)"型系列多级离心鼓风机、"CF(Pr)"型系列专用浮选离心鼓风机、"CJ(Pr)"型系列专用浮选离心鼓风机、"D(Pr)"型系列高速高压多级离心鼓风机、"AI(Pr)"型系列单级悬臂加压风机、"S(Pr)"型系列单级高速双支撑加压风机以及"AII(Pr)"型系列单级双支撑加压风机。这些风机可输送多种工业气体，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。

二、S(Pr)1694-2.93型风机技术规格与型号解析

2.1 型号编码含义

"S(Pr)1694-2.93"这一完整型号包含了丰富的信息：

2.2 设计参数与性能特点

S(Pr)1694-2.93型风机是针对中等流量、中等压力需求的镨提纯工艺设计的专用设备。其单级设计意味着风机只有一个叶轮，相比多级风机结构更简单、维护更便捷；高速设计使得在单级叶轮下也能达到较高的压比；双支撑结构则保证了转子系统在高转速下的稳定运行。

该风机的性能曲线呈现出典型的离心风机特征：在额定转速下，流量与压力呈反比关系，功率随流量增加而增加，效率曲线存在最高效率点。在实际应用中，需要根据镨提纯系统的阻力特性，使风机工作在高效区。对于稀土提纯系统，通常需要稳定的压力输出，因此风机常采用进口导叶调节或变频调速来控制流量，避免采用出口节流调节造成的能量浪费。

2.3 适用工艺环节

S(Pr)1694-2.93型风机在镨提纯工艺中主要应用于以下环节：

三、S(Pr)系列风机关键部件详解

3.1 风机主轴系统

主轴是离心鼓风机的核心旋转部件，承担着传递扭矩、支撑叶轮的重要功能。S(Pr)1694-2.93型风机的主轴采用高强度合金钢锻造而成，经过调质处理获得良好的综合机械性能。主轴的设计充分考虑了临界转速问题，确保工作转速远离临界转速区，避免共振发生。对于高速风机，主轴还需要进行动平衡校正，通常要求达到G2.5级或更高的平衡精度。

主轴与叶轮的连接通常采用过盈配合加键连接的方式，确保在高转速下不会松动。对于输送腐蚀性气体的工况，主轴在密封部位的表面会进行特殊处理，如喷涂耐腐蚀涂层或采用耐腐蚀材料 sleeve套。

3.2 风机轴承与轴瓦系统

S(Pr)1694-2.93型风机采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承，这是高速重载风机的典型选择。滑动轴承具有承载能力大、阻尼性能好、寿命长等优点，特别适合高速旋转机械。

轴瓦材料通常采用巴氏合金（白合金）衬层，这种材料具有良好的嵌入性和顺应性，能够容忍微小的不对中和异物侵入。在稀土提纯环境中，可能面临腐蚀性气体的侵蚀，因此轴瓦材料的选择需要考虑耐腐蚀性能，有时会采用特殊合金或表面处理技术。

轴承润滑系统采用强制循环油润滑，包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、油过滤器等部件。润滑油不仅起到润滑作用，还承担着冷却和清洁的功能。油压、油温的监控至关重要，通常设置有多重保护装置，确保轴承在任何工况下都能得到充分润滑。

3.3 风机转子总成

转子总成是产生风压的核心部件，包括叶轮、主轴、平衡盘等组件。S(Pr)1694-2.93型风机的叶轮采用后弯叶片设计，这种设计效率较高，性能曲线较平坦，有利于稳定运行。叶轮材料根据输送介质的不同而有所区别：输送空气时可采用普通合金钢；输送腐蚀性气体时需采用不锈钢或更高级别的耐腐蚀合金。

叶轮的制造工艺极为关键，通常采用整体铣制或精密铸造，确保流道光滑、气动性能优良。制造完成后需要进行超速试验，试验转速通常为工作转速的115%-120%，持续时间不少于2分钟，以验证叶轮的强度安全性。

动平衡是转子总成制造中最关键的环节之一。不平衡的转子在高转速下会产生巨大的离心力，导致振动超标、轴承损坏甚至设备事故。S(Pr)1694-2.93型风机的转子总成通常要求进行多平面动平衡，最终残余不平衡量需控制在极低范围内。

3.4 密封系统

密封系统对于风机的效率和可靠性至关重要，特别是在输送贵重气体或有毒有害气体时。S(Pr)1694-2.93型风机采用多重密封组合：

气封（迷宫密封）：在叶轮进口和轴端采用迷宫式密封，利用多次节流膨胀原理减少气体泄漏。迷宫密封的间隙控制极为关键，通常要求在0.2-0.4mm之间，既保证不摩擦，又最大限度减少泄漏。

碳环密封：在重要的密封部位采用碳环密封，这种密封具有自润滑性能，摩擦系数低，能够适应一定程度的轴跳动和偏摆。碳环密封在高速风机中应用广泛，特别是当输送介质不宜使用油密封时。

油封：防止润滑油外泄和外部杂质进入轴承箱。通常采用唇形密封或机械密封，根据压力差和转速选择合适的形式。

对于输送特殊气体（如氢气、氦气等小分子气体）的工况，密封系统的设计更加严格，可能需要采用干气密封、磁力密封等特殊形式。

3.5 轴承箱与机壳

轴承箱为轴承提供稳定的支撑环境，其刚性直接影响整个转子系统的振动特性。S(Pr)1694-2.93型风机的轴承箱采用铸铁或铸钢整体铸造，具有足够的质量和刚度，能够吸收和隔离振动。

机壳（蜗壳）将叶轮出口的动能转化为压力能，其型线设计直接影响风机效率。S(Pr)系列风机的机壳采用对数螺旋线或近似对数螺旋线设计，确保气流在扩压过程中损失最小。对于输送腐蚀性气体的工况，机壳内壁可能需要衬防腐材料或直接采用耐腐蚀材料制造。

四、工业气体输送的特殊考虑

4.1 不同气体的物理特性与风机适应性

稀土提纯过程中可能涉及多种工业气体的输送，每种气体都有独特的物理特性，对风机设计和选型提出不同要求：

4.2 气体密度变化对风机性能的影响

离心鼓风机的性能与气体密度直接相关，压力与密度成正比，轴功率与密度成正比。当输送气体不是标准空气时，必须进行性能换算：

实际压力 = 标准压力 × (实际气体密度 / 标准空气密度)
实际轴功率 = 标准轴功率 × (实际气体密度 / 标准空气密度)

对于S(Pr)1694-2.93型风机，当用于输送不同气体时，需要重新计算性能参数，确保电机功率足够且风机在高效区运行。

4.3 防泄漏与安全设计

输送特殊工业气体时，防泄漏是首要考虑。除了前面提到的密封系统外，还需考虑：

五、S(Pr)1694-2.93型风机安装与调试要点

5.1 基础与对中要求

风机基础必须具有足够的质量和刚度，通常要求基础质量至少为风机质量的3-5倍，避免共振发生。混凝土基础需要充分养护，通常要求养护期不少于28天。

对中是安装中最关键的环节之一。S(Pr)1694-2.93型风机与驱动电机（通常为异步电机+增速箱或变频电机直驱）的对中必须精确，一般采用激光对中仪进行，对中精度要求通常在0.02mm以内。不仅要考虑冷态对中，还要考虑热态对中，即设备运行到工作温度后的对中状态。

5.2 管路系统安装

进出口管路的安装对风机性能有重要影响：

5.3 试车与性能测试

试车前需完成以下检查：

试车应分阶段进行：首先点动检查旋转方向；然后空载运行，检查振动、轴承温度、噪音等；最后逐步加载至额定工况。性能测试应在稳定工况下进行，测量流量、压力、温度、功率等参数，绘制实际性能曲线并与设计曲线对比。

六、风机日常维护与故障排除

6.1 日常检查内容

6.2 定期维护项目

6.3 常见故障与处理

特别需要注意的是喘振现象，这是离心风机特有的一种不稳定工况。当风机在小流量、高压比下运行时，可能出现流量脉动、压力波动，并伴随剧烈振动和噪音。防止喘振的措施包括设置防喘振阀、采用可调进口导叶、避免在小流量下长期运行等。

七、风机修理与再制造

7.1 损伤评估

风机达到使用寿命或出现故障时，需进行全面拆检评估：

根据评估结果，决定修复方案：小修（局部修复）、大修（全面修复）或再制造（性能升级）。

7.2 主要修复工艺

7.3 再制造与升级

随着技术进步，老旧风机可通过再制造实现性能提升：

再制造不仅可恢复风机性能，还能适应工艺变化带来的新要求，如流量压力范围变化、输送介质改变等。

八、风机选型与经济性分析

8.1 选型要点

为镨提纯工艺选择合适的风机需要考虑多方面因素：

S(Pr)1694-2.93型风机适用于中等流量压力需求的场合，对于更高压力需求可考虑多级风机，对于更大流量需求可选择并联运行或更大机号。

8.2 经济性考虑

风机的经济性不仅包括初次采购成本，更需考虑全生命周期成本：

对于稀土提纯企业，选择专用设计的S(Pr)系列风机，虽然在初次投资上可能略高于通用风机，但在长期运行可靠性、维护便利性和工艺适应性上的优势，往往能带来更好的总体经济效益。

九、未来发展趋势

随着稀土工业的发展和环保要求的提高，轻稀土提纯风机也在不断进步：

S(Pr)1694-2.93型风机作为当前镨提纯工艺中的成熟设备，其设计理念和技术特点代表了当前工业离心鼓风机的先进水平。随着技术进步和工艺发展，相信未来会有更先进、更高效的专用风机服务于稀土提纯行业，为我国稀土工业的发展提供可靠的装备保障。