轻稀土提纯风机基础知识与应用：以S(Pr)826-1.85型离心鼓风机为核心的全面解析

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轻稀土提纯风机基础知识与应用：以S(Pr)826-1.85型离心鼓风机为核心的全面解析

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)826-1.85、风机配件、风机维修、工业气体输送

一、引言：稀土提纯工艺与离心鼓风机的关键角色

稀土元素，特别是轻稀土（铈组稀土：镧、铈、镨、钕等），是现代高新技术产业不可或缺的战略资源。其提取与提纯过程复杂，涉及焙烧、浸出、萃取、沉淀、煅烧等多个化工单元操作。在这些工艺环节中，稳定、可靠、高效的气体输送与加压设备至关重要。离心鼓风机正是承担这一核心任务的关键动力设备，它负责为氧化焙烧炉提供富氧空气、为流态化床输送流化气体、为气力输送系统提供动力源、为尾气处理系统提供加压气流等。

本文将从风机技术工程师的视角，系统阐述应用于轻稀土（以镨Pr为代表）提纯领域的离心鼓风机基础知识，并重点对S(Pr)826-1.85型单级高速双支撑加压风机进行深度解析。同时，将详细说明风机核心配件、常见修理维护要点，并概述输送各类工业气体的风机技术考量。

二、轻稀土提纯用离心鼓风机系列概览

在稀土冶炼行业，根据不同的工艺压力、流量、介质特性需求，衍生出多个专用风机系列，每个系列都有其独特的设计定位：

“C(Pr)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，依靠逐级增压来实现较高的出口压力。其特点是压力提升稳定、效率曲线相对平坦，适用于需要中等偏高压力的连续稳定供气场合，如某些特定气氛的维持或长管道输送。 “CF(Pr)”与“CJ(Pr)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土矿浮选工艺设计。浮选过程需要大量、稳定、压力特定的空气以产生微小气泡。这两种型号针对浮选槽的充气特性进行了优化，强调流量输出的稳定性和抗工况波动能力，确保矿物品位回收率。 “D(Pr)”型系列高速高压多级离心鼓风机：结合了高速齿轮箱和多级叶轮技术，旨在获得比传统多级风机更高的单机压比。结构紧凑，适用于场地受限但对压力要求极高的提纯环节，如高压反吹、特殊气体压缩。 “AI(Pr)”型系列单级悬臂加压风机：叶轮安装在主轴的一端（悬臂式），结构相对简单，易于维护。适用于中低压、中小流量的工况。其设计重点在于良好的径向力平衡和轴端密封。 “AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机：叶轮置于两个支撑轴承之间，转子稳定性优于悬臂式，能承受更高的叶轮重量和更宽的流量范围，适用于工况变化稍大的场合。 “S(Pr)”型系列单级高速双支撑加压风机：本文重点型号所属系列。它采用“高速电机+齿轮箱”或“变频电机直驱”等方式，使单级叶轮在极高的转速下运行，从而在单级内实现较高的压力提升。双支撑结构确保了高速转子的动态稳定性。该系列风机具有结构紧凑、效率高、调节范围广的特点，非常适合轻稀土提纯中需要单级中高压、大流量供气的核心工段。

三、核心机型深度解析：S(Pr)826-1.85型单级高速双支撑加压风机

1. 型号释义与基本参数

型号：S(Pr)826-1.85 “S”：代表S系列，即单级高速双支撑加压风机。 “(Pr)”：代表该风机设计优化应用于镨（Pr）及相关轻稀土元素的提纯工艺流程，在材质选择、密封形式、防腐考虑上可能有特殊处理。 “826”：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826立方米的介质气体（标准进气状态）。 “-1.85”：代表风机出口的绝对压力值为1.85个大气压（绝压）。根据型号规则，未标注进口压力，则默认进口压力为1个大气压（绝压）。因此，该风机的升压（压差）为0.85个大气压，或约为85千帕。 配套与选型：该型号“与跳汰机配套选型确定”。跳汰机是稀土矿粗选的一种重选设备，需要特定压力和流量的气流形成脉冲水运动。S(Pr)826-1.85正是为满足此类设备的用气需求而精准选型设计的，确保了跳汰分选效率。

2. 结构特点与工作原理
S(Pr)826-1.85风机核心结构由转子总成、轴承与轴承箱、密封系统、机壳及增速/驱动系统组成。

工作原理：驱动端（电机）通过高速齿轮箱将转速提升至数万转每分钟（具体视设计而定）。高速旋转的风机主轴带动风机转子总成（主要是叶轮）在机壳内旋转。气体从轴向进入叶轮，在高速旋转的叶片作用下获得动能和压力能，从叶轮外周甩出，进入蜗壳形机壳，动能进一步转化为静压能，最终从出风口排出，达到加压输送的目的。 高速性：单级实现高增压的关键在于转速。根据离心力基本公式（离心力与转速的平方成正比），极高的转速能使单级叶轮产生强大的离心力，从而赋予气体更高的能量。 双支撑优势：叶轮位于两个支撑轴承之间，这种结构极大改善了转子的临界转速，提高了刚性，减小了高速下的挠度变形，运行更平稳，振动值更低，适合于长期连续运行，这正是稀土连续生产所必需的。

四、风机核心配件详解

为保证S(Pr)826-1.85等高速风机的可靠运行，其关键配件的设计与质量至关重要：

风机主轴：作为传递扭矩和支撑转子的核心部件，必须具有极高的强度、刚度和动平衡精度。通常采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻制，经调质处理，并进行精密加工和动平衡校正。 风机转子总成：主要指叶轮与主轴的装配体。叶轮是做功核心，其型式（如三元流后弯式）决定了风机效率、性能和压力-流量曲线。叶轮材质需根据介质特性选择，可能采用不锈钢、铝合金或钛合金，以应对可能的腐蚀。转子总成在装配后需进行高速动平衡（G2.5级或更高），确保在工作转速下振动极小。 风机轴承与轴瓦：高速风机常采用滑动轴承（即轴瓦）而非滚动轴承。轴瓦（通常为可倾瓦块式）具有优异的阻尼特性和高速稳定性，能有效抑制油膜振荡。轴瓦内衬巴氏合金，与主轴轴颈形成稳定的油膜润滑。轴承箱是容纳轴承、提供润滑和冷却的壳体，其刚性和对中性直接影响轴承寿命。 密封系统：防止气体泄漏和油污进入流道的关键。 气封（迷宫密封）：安装在叶轮进口和机壳间，由一系列环形齿隙组成，通过多次节流膨胀来减少内部气体泄漏。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。 碳环密封：在输送特殊、贵重或危险气体（如氢气、工艺气）时常用。碳环在弹簧力作用下紧贴轴套，形成轴向端面密封，泄漏量远小于迷宫密封。对于S(Pr)系列，若工艺气体需要严格密封，会考虑采用此类高级密封。

五、风机常见故障与修理维护要点

1. 定期维护

振动与温度监测：每日监测轴承箱振动值和温度，是预判故障的最直接手段。 润滑油系统：定期检查油位、油质，按时更换润滑油和滤芯。油质清洁是滑动轴承寿命的保证。 过滤器检查：进口空气过滤器需定期清理或更换，防止粉尘进入叶轮造成磨损或动平衡破坏。

2. 常见故障与修理

振动超标：原因：叶片积垢或磨损导致转子不平衡；联轴器对中不良；基础松动；轴承（轴瓦）磨损；进入喘振区运行。修理：停机清洁或修复叶轮，重新进行动平衡校正；重新进行对中；紧固地脚螺栓；检查更换轴瓦；调整操作点，避开喘振区。 轴承温度高：原因：润滑油不足或变质；冷却系统故障；轴承间隙过小或磨损；对中不良导致附加载荷。修理：补油或换油；检查冷却水；测量调整轴承间隙；重新对中。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞；密封间隙过大导致内泄漏严重；转速未达额定值；管网阻力变化。修理：清洗过滤器；检查并调整迷宫密封或更换碳环密封；检查驱动系统（电机、齿轮箱）；复核管网系统。异响：原因：喘振的典型征兆（吼叫声）；内部摩擦（刮擦声）；轴承损坏（高频啸叫或撞击声）。修理：立即调整出口阀门，增大流量脱离喘振区；停机检查内部间隙；检查轴承。

3. 大修要点
风机运行一定周期后（通常1-3年，视工况而定）需进行解体检修。包括：全面检查叶轮磨损腐蚀情况，无损探伤；测量并调整所有密封间隙；检查更换轴瓦；检查主轴直线度和轴颈磨损；清理所有流道。大修后必须重新进行对中和转子动平衡。

六、输送各类工业气体的技术考量

稀土提纯过程中，风机输送的介质远不止空气。针对不同气体特性，风机设计需特殊调整：

气体密度影响：风机的压头（压力）与介质密度成正比，而轴功率与密度成正比。输送氢气(H₂)（密度极低）时，相同体积流量下压头会大幅下降，而所需功率也大幅减少，但密封要求极高。输送二氧化碳(CO₂)（密度大于空气）时，压头和功率会增大，电机需重新选型。 腐蚀性与材质选择：输送工业烟气（可能含硫、氟等）或氧气(O₂)（强氧化性）时，过流部件（叶轮、机壳）需采用不锈钢（如316L）甚至更高级别的耐蚀合金，并严格控制流速以防高温。氧气风机还需严格禁油。 安全性：输送氢气时，需考虑防爆电机、防静电设计，并采用碳环密封等极低泄漏密封。输送氧气时，所有部件必须彻底脱脂清洗。 稀有气体：如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等，通常化学性质稳定，主要考量其密度变化对性能的影响以及气体的价值（要求极低泄漏密封）。 氮气(N₂)：常用作保护气，其性质与空气接近，设计上相对常规，但也需注意密封。

因此，在选型时，必须明确告知风机制造商所输送气体的具体成分、温度、湿度、清洁度以及特殊安全要求，以便正确计算性能、选择材料、确定密封等级和驱动功率。

七、总结

在轻稀土（如镨）的精炼提纯这一复杂而精密的工业链条中，S(Pr)826-1.85型单级高速双支撑加压风机作为一款高效、稳定、针对性强的心脏设备，其重要性不言而喻。深入理解其型号含义、结构原理、配件功能及维护修理知识，是保障生产线连续稳定运行、降低能耗、提高经济效益的基础。同时，面对多元化的工艺气体输送需求，风机技术工程师必须具备根据气体特性进行差异化考量和故障分析的能力。唯有将风机的精准选型、规范维护与工艺需求深度融合，才能让这些“工业肺腑”在稀土战略资源的高效开发利用中，发挥出最大效能。

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