轻稀土提纯风机S(Pr)87-2.6：基础知识、配件维护与工业气体输送应用

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轻稀土提纯风机S(Pr)87-2.6：基础知识、配件维护与工业气体输送应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯，铈组稀土，镨（Pr），S(Pr)系列离心鼓风机，风机型号解析，风机配件，风机修理，工业气体输送，稀土选矿

前言

在轻稀土（铈组稀土）的湿法冶金与选矿提纯工艺中，特别是针对镨（Pr）等元素的分离与富集，离心鼓风机是不可或缺的核心动力设备。其关键在于为萃取分离、浮选、跳汰、气体保护或吹扫等工序提供稳定、可靠且参数匹配的压缩气体流。风机技术的性能优劣与运行稳定性，直接影响到生产线的连续性、产品质量与能耗指标。本文将从风机技术人员的视角，系统阐述应用于镨（Pr）提纯工艺的离心鼓风机基础知识，并以典型型号S(Pr)87-2.6为例进行深度剖析，同时对其核心配件、常见修理要点以及输送各类工业气体的适应性进行详细说明，以期为行业同仁提供实践参考。

一、轻稀土提纯工艺对离心鼓风机的基本要求

轻稀土提纯过程复杂，涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等多个单元操作，对配套风机提出了特定要求：

介质适应性：需输送空气、氮气（N₂，用于惰性保护）、氧气（O₂，用于焙烧助燃）、以及可能含有微量酸性气体或水汽的工业烟气等。风机材料需具备相应的耐腐蚀性。 压力与流量稳定性：萃取槽的鼓泡搅拌、浮选机的充气、跳汰机的脉动水流驱动等，均要求风压与风量波动极小，以确保化学反应或物理分选的稳定进行。 可调节性：工艺参数调整常需改变气量或压力，要求风机具备良好的调节性能（如进口导叶、变频调速等）。 高可靠性与易维护性：稀土生产线连续运行要求高，风机需设计可靠，且关键配件便于检查、更换，减少非计划停机。 能效要求：作为高能耗设备，高效节能的风机设计有助于降低整体生产成本。

针对这些需求，发展出了系列化的专用离心鼓风机，如C(Pr)、CF(Pr)、CJ(Pr)、D(Pr)、AI(Pr)、S(Pr)、AII(Pr)等系列，以满足不同压力、流量、介质及安装形式的需要。

二、风机型号深度解析：以S(Pr)87-2.6为例

型号“S(Pr)87-2.6”是专为镨（Pr）提纯工艺中特定工况设计的单级高速双支撑加压风机。其完整解读如下：

“S”：代表风机系列，即“单级高速双支撑加压风机”。单级指只有一个叶轮进行气体压缩；高速指转子工作转速高，通常通过齿轮增速箱或高速电机直驱实现，以满足单级叶轮产生较高压比的需求；双支撑指叶轮转子两端均有轴承支撑，这种结构稳定性好，适用于中等流量和压力的场合。 “(Pr)”：明确标注此风机主要设计服务于镨（Pr）元素的提纯工艺流程，其在材料选择、密封设计、性能曲线等方面可能已针对该工艺的常见工况（如介质成分、温度范围）进行了优化考量。 “87”：表示风机在进口标准状态（通常指101.325 kPa，20℃）下的额定流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。因此，该风机的设计流量为87 m³/min。这是一个关键工艺参数，需与后端用气设备（如跳汰机、浮选机、氧化炉鼓风等）精确匹配。 “-2.6”：表示风机出风口的相对压力（表压）为2.6个大气压（即2.6 bar(g)）。这明确了风机提供的加压能力。根据型号标注规则，此处没有“/”符号，则默认进风口压力为1个大气压（绝对压力，即环境大气压）。如果进口气体有预压或负压，型号中会以“/”分隔表示，例如“-2.6/0.95”表示出口压力2.6 bar(g)，进口压力0.95 bar(a)。

因此，S(Pr)87-2.6风机的基本职责是：在标准进气条件下，每分钟将87立方米的空气（或指定气体）从常压压缩至2.6倍大气压（绝对压力约为3.6 bar(a)）后稳定输出。在镨提纯中，它可能用于为某级跳汰机提供恒定压力的鼓风，或为某气体保护反应器提供加压的氮气幕。

对比参考型号S(Pr)800-2.4：此型号流量高达800 m³/min，出口压力2.4 bar(g)。流量差异巨大，表明S系列覆盖了从中小流量到较大流量的范围。大流量风机可能用于大型浮选生产线的主充气或车间整体气源供应。

三、核心配件详解与维护要点

离心鼓风机的长期稳定运行离不开各核心配件的完好协作。以下结合S(Pr)系列等稀土提纯用风机的特点进行说明：

风机主轴：作为传递扭矩、支撑转子的核心部件，需具有极高的强度、刚度和耐磨耐疲劳性能。通常采用优质合金钢锻造，经精密加工、热处理（如调质、表面淬火）而成。检修时需重点检查其直线度（跳动量）、轴颈表面硬度及光洁度，有无磨损或裂纹（可借助磁粉或超声波探伤）。 风机转子总成：包含主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等旋转部件的集合体。叶轮是核心做功元件，其气动设计（叶片型线、宽度、出口角等）直接决定风机性能。用于腐蚀性气体时，叶轮可能采用不锈钢、双相钢或表面喷涂耐蚀涂层。维护中，转子动平衡至关重要，不平衡会引起剧烈振动。每次大修后或更换叶轮后，必须在动平衡机上进行精确校准，剩余不平衡量需严格符合标准G6.3级或更高。 风机轴承与轴瓦：S(Pr)系列作为高速风机，常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦通常由巴氏合金等耐磨减摩材料浇铸在钢背衬上制成，形成油膜支撑转子，具有承载能力强、阻尼性能好、适于高速的优点。维护要点包括：监控轴承温度（不超过70-75℃）；定期检查润滑油质，防止水分或杂质进入；停机检修时，检查轴瓦的接触面积、间隙（顶隙、侧隙）以及巴氏合金层有无疲劳剥落、裂纹或磨损超标。轴承间隙计算公式（例如顶隙约为轴颈直径的千分之1.2至1.5）是检修的重要依据。 密封系统： 气封（级间密封与轴端密封）：在风机内部，用于减少级间泄漏和气体向大气泄漏。常见形式为迷宫密封。检修需检查密封齿间隙，过大则效率下降，过小可能摩擦。油封：位于轴承箱端部，防止润滑油泄漏。常用骨架油封或机械密封。需定期检查唇口有无老化、磨损或开裂。 碳环密封：在输送易燃、易爆、贵重或有害气体（如氢气H₂、氦气He、氮气N₂）时，轴端常采用碳环密封。它由多个石墨环组成，在弹簧作用下与轴保持紧密接触，实现微泄漏密封。维护时需检查碳环的磨损量、弹簧弹力以及密封腔的冲洗气（通常是惰性气体如氮气）压力是否稳定，确保密封有效并防止危险气体外泄。 轴承箱：容纳轴承、轴瓦并提供润滑油的壳体。要求刚性好，散热佳。需保持外部清洁，内部油路畅通。结合面密封良好，防止漏油。

四、风机常见故障与修理流程

针对稀土提纯生产线风机的常见问题，修理需系统化进行：

振动超标：原因：转子动平衡破坏（结垢、叶片磨损不均、零件松动）；对中不良（联轴器对中偏差大）；轴承磨损或间隙过大；基础松动；喘振（系统阻力突变导致）。修理：首先检查对中和地脚螺栓。停车后，重点检查转子，清理结垢或修复磨损，重新进行动平衡校正。检查更换轴承/轴瓦。 轴承温度高：原因：润滑油不足、变质或牌号错误；冷却系统故障（水冷管堵塞、冷却器效率低）；轴承间隙不当（过小或过大）；负载过大或进入喘振区。修理：检查油位、油质，必要时换油。疏通冷却水路。检测并调整轴承间隙至标准值。核对运行点是否偏离设计工况。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞；密封间隙磨损过大，内泄漏严重；转速未达额定值（变频器或皮带问题）；叶轮腐蚀或磨损严重；管网阻力实际高于设计值。修理：清洗或更换过滤器。测量并调整迷宫密封间隙，必要时更换密封件。检查驱动系统。评估叶轮状态，严重时需修复或更换。 气体泄漏：原因：轴端密封（碳环密封、机械密封等）失效；壳体或管道连接处密封损坏。修理：对于碳环密封，检查并更换磨损的碳环和老化弹簧。确保密封气系统压力正常。紧固或更换法兰垫片。

标准修理流程：办理停电停机手续→切断气源并泄压→拆卸联轴器护罩及中间节→拆卸进出口管路（避免对风机施加外力）→拆除轴承箱上盖等部件→吊出转子总成→全面检测各配件尺寸与损伤→制定修复或更换方案（如轴颈修复、叶轮堆焊、更换轴瓦/密封）→严格按工艺修复装配→重新对中→单机试车（检查振动、温度、噪声）→工艺联调。

五、输送各类工业气体的特殊考量

稀土提纯中，风机可能输送多种气体，设计选型与操作需特别注意：

空气：最常用介质。注意进气过滤，防止灰尘磨损叶轮和堵塞冷却器。空气中含有水分，在寒冷季节或压缩后可能冷凝，需考虑排水。 工业烟气：可能含SO₂、水汽、粉尘等。材质需耐酸腐蚀（如采用316L不锈钢或更高牌号），进口前需设置高效洗涤、除尘装置。需防止冷凝酸液造成点蚀。 二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：一般为惰性。主要注意气体密度与空气不同，会直接影响风机的压头与轴功率。选型时必须按实际气体密度修正性能曲线。密封要求高，防止泄漏损失贵重气体或影响保护气氛纯度。 氧气(O₂)：强氧化性，忌油。风机所有与氧气接触的部件必须进行严格的脱脂处理，润滑油路必须绝对密封，防止油脂进入气腔。通常采用无油润滑轴承或特殊密封结构。材料选择上需考虑氧化问题和禁油要求。 氦气(He)、氖气(Ne)：稀有气体，贵重。对密封性要求极高，通常采用碳环密封配合密封气系统，将泄漏量降至最低。气体密度低，风机需特殊设计以获得所需压头。 氢气(H₂)：密度极低，易燃易爆。输送氢气的风机设计难度大，需考虑更高的转速以获得足够压头。防爆设计是关键，包括防爆电机、静电消除、气体泄漏监测等。密封必须绝对可靠，常采用迷宫密封加氮气隔离或特殊的干气密封。

结论

离心鼓风机作为轻稀土（尤其是镨）提纯工艺的“肺腑”，其正确选型、深入理解与精心维护是保障生产线高效、稳定、安全运行的基础。以S(Pr)87-2.6为代表的系列化风机，通过明确的型号编码传递了核心性能参数。深入掌握其核心配件如主轴、转子、轴瓦、碳环密封等的结构与维护要点，并建立系统化的故障诊断与修理流程，是风机技术人员的基本功。同时，充分认识到输送介质从空气到各类特殊工业气体的物理化学特性差异，并在设计、材料、密封及操作上采取针对性措施，是实现风机长周期、高效率、零事故运行的关键。随着稀土产业向精细化、高端化发展，对配套风机的智能化控制、能效提升及适应性也提出了更高要求，这将是风机技术持续进步的方向。

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