轻稀土提纯风机:S(Pr)1762-1.71型离心鼓风机技术详解

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轻稀土提纯风机:S(Pr)1762-1.71型离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯风机型号S(Pr)1762-1.71 风机配件风机修理工业气体输送离心鼓风机

引言：风机技术在稀土提纯中的核心地位

在轻稀土（铈组稀土）的湿法冶金工艺流程中，尤其是针对镨（Pr）等元素的萃取分离、结晶提纯等关键环节，需要大量、稳定且参数精确的工业气体进行鼓泡、搅拌、加压输送或气氛保护。离心鼓风机作为提供气动力的核心装备，其性能的稳定性、效率及对特定工艺介质的适应性，直接关系到产品质量、生产效率和运行成本。因此，深入理解与轻稀土提纯配套的专用离心鼓风机的基础知识，对于设备选型、维护保养及故障处理至关重要。本文将围绕用于镨（Pr）提纯工艺的特定型号:S(Pr)1762-1.71型单级高速双支撑加压风机展开详细说明，并系统阐述风机核心配件、维修要点及输送各类工业气体的特殊考量。

第一章：轻稀土提纯工艺对风机的基本要求与风机系列概览

轻稀土提纯过程常在多段萃取槽、反应釜、结晶器等设备中进行，风机需满足以下要求：

气体纯净度：输送的气体（如空气、氮气、特定惰性气体）不能污染工艺介质，要求风机密封性极佳，避免润滑油或外界杂质进入气流。 压力与流量稳定性：工艺过程要求气源压力与流量波动极小，以保证化学反应或物理分离过程的均匀性与可重复性。 耐腐蚀性：部分工艺尾气或输送气体可能带有微量腐蚀性成分，要求风机过流部件具备相应的耐蚀能力。 可调性与控制精度：便于与自动化控制系统联锁，实现精确的工艺参数调节。

针对不同工段和压力流量需求，形成了以下主要风机系列，其型号中的“(Pr)”表示专为镨提纯工艺优化或标配的系列：

“C(Pr)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联，适用于中高压力、中大流量的场合，效率较高，结构相对复杂。 “CF(Pr)”与“CJ(Pr)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土浮选工艺设计，强调流量特性与抗堵塞能力，适用于含微颗粒的气体环境。 “D(Pr)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速，叶轮级数多，适用于更高压力的工艺需求，如高压气力输送或深层鼓泡。 “AI(Pr)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，叶轮悬臂布置，适用于中小流量、中低压力的场合，维护相对简便。 “S(Pr)”型系列单级高速双支撑加压风机：本文重点机型。叶轮采用双支撑结构（两端轴承支撑），转子动力学性能好，运行平稳，适用于高转速、高压比、流量较大的单级工况，是提纯线核心加压设备的常见选择。 “AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机：与S系列类似但可能设计参数或结构细节（如增速方式、轴承形式）有所不同，适用于特定的压力-流量区间。

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。不同气体因密度、比热容、爆炸性、腐蚀性等差异，对风机设计、材料及密封有特定要求。

第二章：核心机型深度解析:S(Pr)1762-1.71型单级高速双支撑加压风机

2.1 型号解读与技术参数含义

型号：S(Pr)1762-1.71

“S”：代表“S系列单级高速双支撑加压风机”的基本型式。 “(Pr)”：表示该风机为镨（Pr）提纯工艺流程专用或优先选型配置，在材料选择、密封等级、清洗接口等方面可能做了适配优化。 “1762”：表示风机在设计工况下的进口体积流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机每分钟可输送1762立方米的气体（在进口标准状态下）。这是一个非常重要的选型参数，直接关联工艺用气量。 “-1.71”：表示风机的出口表压为1.71个大气压（或约0.171 MPa）。根据型号标注规则，此处没有“/”符号，表明其进口压力为默认的1个标准大气压（绝压）。因此，该风机的压升（压比）即为出口绝对压力与进口绝对压力之比，计算为 (1.71+1) / 1 = 2.71（绝压比）。对于输送非空气介质，此压力值需根据气体密度进行功率换算。

对比示例“S(Pr)800-2.4”：流量800 m³/min，出口压力2.4个大气压，进口压力1个大气压。

S(Pr)1762-1.71型风机综合了大流量与中高压力的需求，通常由电动机通过增速齿轮箱驱动，使叶轮达到每分钟上万转甚至数万转的工作转速，从而在单级叶轮上实现较高的压比，结构紧凑而高效。

2.2 核心结构与工作原理

该风机主要由以下几大部件构成：进气室、进口导叶（或阀门）、叶轮、蜗壳（扩压器）、主轴、轴承系统（轴瓦）、轴承箱、密封系统（气封、油封、碳环密封）、联轴器、增速齿轮箱、润滑系统、底座及控制系统。

其工作原理基于欧拉涡轮机械方程：高速旋转的叶轮对气体做功，气体随叶轮高速旋转，在离心力的作用下被甩向叶轮外缘，动能和压力能同时增加。高速度气体进入蜗壳形扩压器后，流速降低，部分动能进一步转化为压力能，最终以高于进口的压力从出口排出。其理论能量头与叶轮出口切向速度的平方成正比。

第三章：风机关键配件详解

为确保S(Pr)1762-1.71风机长期稳定运行，必须深刻理解其核心配件的功能与特性：

风机主轴：作为转子的核心骨架，承载叶轮并传递扭矩。由高强度合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过精密加工、热处理（调质）和动平衡校正。其临界转速必须远高于工作转速，避免发生共振。主轴与叶轮的配合常采用过盈加键连接，确保在高转速下绝对可靠。 风机轴承与轴瓦：S系列双支撑结构采用滑动轴承（轴瓦），而非滚动轴承。这是因为滑动轴承在高转速、重载荷下具有更好的阻尼特性和承载能力，运行更平稳，寿命更长。轴瓦通常为剖分式，内衬巴氏合金。润滑油在轴与轴瓦之间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。维护中需密切关注巴氏合金层的磨损、脱壳、擦伤等情况以及润滑油温、油压。 风机转子总成：这是一个高速旋转的动平衡组件，包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器半体等。转子在装配完成后必须进行高速动平衡，将不平衡量控制在极低的范围内（如G2.5级），这是保证风机低振动、长周期运行的最关键步骤之一。叶轮作为核心做功部件，通常为闭式或半开式三元流设计，采用高强度铝合金或不锈钢（如304、316L，甚至钛合金）精密铸造或五轴铣削而成，以承受巨大的离心应力。 密封系统：这是防止介质泄漏和润滑油污染的关键，尤其在输送贵重或危险工业气体时至关重要。 气封（迷宫密封）：安装在叶轮轮盖和轴端，由一系列环形齿隙组成，利用节流膨胀原理减少高压气体向机外或轴承箱的泄漏。材料常为铝或铜合金。油封：位于轴承箱端盖，主要防止润滑油沿轴向外泄漏。常用骨架油封或橡胶唇形密封。 碳环密封：在S(Pr)系列中可能作为更高级的密封形式使用。由多个分割的碳环在弹簧力作用下紧贴轴表面，形成动态密封。具有自润滑、耐高温、摩擦系数低、密封效果好的优点，特别适用于不允许有油污染的洁净气体或高速场合。是输送氧气(O₂)、氢气(H₂)、氮气(N₂)等气体的优选密封方案。 轴承箱：容纳主轴轴承和润滑油的密闭壳体，设有观察窗、温度计接口、油位计、呼吸器等。其结构刚性必须足够，以保证轴承座孔的对中性。

第四章：风机常见故障诊断与修理要点

对S(Pr)1762-1.71风机的修理必须遵循严谨的程序，核心目标是恢复转子的动平衡和各部件的配合精度。

振动超标：这是最常见故障。原因：转子动平衡破坏（结垢、叶片磨损、零件脱落）；对中不良（联轴器对中数据超差）；轴承磨损或间隙过大；地脚螺栓松动；喘振或旋转失速；轴弯曲。修理：停机后首要检查对中数据。抽出转子总成，进行现场或送厂高速动平衡。检查叶轮有无损伤、结垢，彻底清理。测量轴瓦间隙，超标则更换或刮研。检查主轴直线度。 轴承温度高：原因：润滑油油质劣化、油量不足或油路堵塞；轴瓦间隙过小或接触不良；冷却水系统故障；负荷过大或进入喘振区。修理：化验并更换合格润滑油，清洗油滤网和油路。检查轴瓦接触斑点，必要时进行刮研调整至接触均匀。确保冷却器通畅。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（尤其是迷宫密封）磨损过大，内泄漏严重；转速未达到额定值（如皮带打滑、变频器问题）；叶轮腐蚀或磨损严重，效率下降。修理：清洗过滤器。测量并调整密封间隙，超标则更换密封件。校验仪表和驱动系统转速。严重磨损的叶轮需修复或更换。 气体或润滑油泄漏：原因：密封件（油封、气封、碳环密封、箱体密封垫）老化或损坏；轴承箱呼吸器堵塞导致箱内压力升高；轴表面磨损或划伤。修理：更换所有失效的密封件。清洗呼吸器。对磨损的轴颈可采用喷涂、电镀等工艺修复，或更换主轴。

重要修理规范：任何涉及转子拆卸的修理，重装后必须重新进行对中找正。更换主要旋转部件后，必须重新进行动平衡。修理过程需保持极度清洁，特别是润滑油路和轴承部位。

第五章：输送不同工业气体的特殊考量

为S(Pr)1762-1.71风机选型或应用于不同气体时，必须进行以下调整和考量：

气体密度修正：风机产生的压头（以米液柱表示）与气体密度无关，但压力（Pa）和轴功率与气体密度成正比。输送密度小于空气的气体（如氢气H₂、氦气He）时，在相同转速和流量下，出口压力会降低，所需轴功率也大大减小，电机需相应选型，但密封要求极高。反之，输送密度大的气体（如氩气Ar），压力和功率会增大。 材料与防爆要求： 氧气(O₂)：禁油！所有过流部件和密封腔必须彻底脱脂清洗。通常采用不锈钢材质，密封优先采用无油润滑的碳环密封或干气密封。轴承箱需确保密封绝对可靠，防止油汽渗入。电气部分需防爆。 氢气(H₂)：密度小，渗透性强，易爆炸。要求极高的密封等级，通常采用串联式碳环密封或干气密封，并配备安全的泄漏排放系统。壳体材料需考虑氢脆现象。 二氧化碳(CO₂)、工业烟气：可能含有湿气，形成酸性腐蚀。叶轮和流道需采用耐腐蚀不锈钢（如316L）或进行防腐涂层处理。注意停机时的干燥和吹扫，防止冷凝腐蚀。 氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：材料选择标准可稍低，但需保证系统严密性，防止气体浪费和外界空气进入（对于保护气应用）。 密封系统升级：对于高纯度、贵重或危险气体，标准迷宫密封可能不足以满足要求。需考虑升级为： 充气式迷宫密封：向密封中间注入惰性缓冲气，阻止工艺气外漏。 机械密封（干气密封）：非接触式，泄漏量极小，是输送高危、贵重气体的最佳选择，但成本高昂。 性能曲线换算：风机样本曲线通常基于标准空气（1.2 kg/m³）。输送其他气体时，需根据实际气体密度、绝热指数等，利用相似定律进行流量、压力、功率的换算，公式为：压力比与密度比成正比；轴功率与密度比成正比。

第六章：总结与展望

S(Pr)1762-1.71型单级高速双支撑加压风机作为轻稀土（镨）提纯生产线上的关键气源设备，其大流量、中高压力的特性满足了现代化、规模化生产的需求。深入掌握其型号含义、结构原理、配件细节及维修技术，是保障生产线连续、高效、安全运行的基石。同时，面对多样化的工业气体输送需求，必须在选型设计阶段就充分考虑气体特性对材料、密封、性能及安全的特殊要求，进行针对性的配置升级。

随着稀土产业向精细化、高端化发展，对风机的效率、智能化控制（如变频调速与工艺联锁）、可靠性和无污染运行提出了更高要求。未来，集成状态监测与故障预测系统、应用更先进的空气动力学设计和新材料、普及干气密封等高效密封技术的风机，将在轻稀土提纯乃至整个有色金属冶金领域发挥更加不可替代的作用。作为设备技术维护人员，持续学习并精准应用这些知识，是驾驭这些“工艺肺腑”的必要能力。

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