轻稀土提纯风机：S(Pr)1098-2.67型单级高速双支撑加压风机技术解析与应用

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轻稀土提纯风机：S(Pr)1098-2.67型单级高速双支撑加压风机技术解析与应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、镨（Pr）提纯、S(Pr)1098-2.67离心鼓风机、风机配件、风机修理、工业气体输送、离心鼓风机技术

引言：稀土提纯与风机技术概述

在稀土冶金工业中，尤其是轻稀土（铈组稀土）如镨（Pr）、钕（Nd）、铈（Ce）等的分离与提纯过程中，需要一系列精密、稳定且高效的流体输送与气体加压设备。离心鼓风机作为核心动力设备，为萃取、浮选、吹炼、物料输送及环境控制等关键工序提供必需的气流与压力。其性能的可靠性、效率及对特定工艺介质的适应性，直接关系到产品的纯度、回收率及生产成本。

针对轻稀土提纯工艺（如溶剂萃取、氧化焙烧等）中常需输送空气、保护性气体（如氮气、氩气）或特定工艺气体的需求，发展出了多个系列的专用离心鼓风机。本文将以S(Pr)1098-2.67型单级高速双支撑加压风机为主要对象，深入剖析其技术内涵、配件系统、维护修理要点，并拓展讨论输送各类工业气体的风机选型与技术考量。

第一章：轻稀土提纯工艺对风机的核心要求

轻稀土提纯流程复杂，涉及湿法与火法冶金。风机在其中扮演的角色主要包括：

氧化/焙烧供风：为稀土精矿的焙烧或氧化过程提供足量、恒压的空气或氧气。 保护气体输送：在防止金属氧化的工序中，输送高纯度的氮气、氩气等惰性气体。 工艺气体循环：输送二氧化碳、氢气等参与特定化学反应。 环境与尾气处理：输送工业烟气至处理装置，或为通风系统提供动力。

这些应用场景对风机提出了特殊要求：高可靠性、压力稳定、密封性能卓越、材质能耐受特定气体腐蚀（如潮湿氯离子、酸性气体），以及高效节能。因此，风机型号的命名与选型必须精确对应工艺参数。

第二章：风机型号体系解读与S(Pr)1098-2.67详解

为满足不同工况，形成了丰富的风机系列，如前缀所示：

“C(Pr)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等流量、较高压力、需平稳气流的场合。 “CF(Pr)”、“CJ(Pr)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对选矿浮选工艺优化，强调气量调节范围与泡沫稳定性。 “D(Pr)”型系列高速高压多级离心鼓风机：用于要求极高出口压力的工艺环节。 “AI(Pr)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于流量压力适中、安装空间有限的场合。 “S(Pr)”型系列单级高速双支撑加压风机：本文重点，采用单级叶轮高转速设计，两端支撑结构刚性好，适合大流量、中高压力的稳定运行。 “AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机：与S系列类似，可能在转速、支撑细节或应用偏向上略有不同。

对S(Pr)1098-2.67型号的完整解读：

“S”：代表“S系列”，即单级高速双支撑加压风机的基本结构形式。 “(Pr)”：表示该风机在设计与材质选择上，特别优化适用于镨（Pr）及相关轻稀土的提纯工艺环境，可能考虑了工艺气体成分、温湿度及潜在腐蚀性。 “1098”：表示风机在额定工况下的进口容积流量为每分钟1098立方米。这是风机选型的最核心参数之一，决定了其供气能力。 “-2.67”：表示风机在输送指定介质（通常默认为空气）时，出口的绝对压力值为2.67个大气压（约0.167 MPa表压）。这个压力是克服管道阻力、满足工艺反应压力需求的关键。 压力标注补充说明：型号中未出现“/”符号，因此默认进风口压力为1个标准大气压。若进口气体本身有压力，型号会以“进口压力/出口压力”的形式表示，如“S(Pr)1098/1.2-2.67”。

该型号风机常用于需要较大气量和一定压力提升的工序，例如为大型萃取槽提供搅拌空气、为焙烧炉提供助燃风等。

第三章：S(Pr)系列风机核心配件系统深度解析

一台高性能离心鼓风机的稳定运行，依赖于其精密、可靠的配件系统。以下对S(Pr)1098-2.67的关键配件进行说明：

风机主轴：
这是风机的“脊梁”。通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）整体锻造，经调质热处理获得优异的综合机械性能。其加工精度要求极高，各级轴颈的同轴度、圆度、表面粗糙度必须严格控制，以确保动平衡精度和轴承的稳定运行。主轴设计需通过临界转速计算，确保工作转速远离共振区。 风机转子总成：
这是风机的“心脏”，由主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等部件组成并经过精密动平衡校正。叶轮：是核心做功元件。对于S系列单级风机，通常采用后弯式或径向式三元流设计的高效叶轮，材质根据输送气体可选铸铝、不锈钢或特种合金。叶轮与主轴采用过盈配合加键连接，或液压套装，确保高速下无松动。 动平衡：转子总成必须在高速动平衡机上校正到极高的精度等级（如G2.5或更高），这是保证风机低振动、长寿命的前提。 风机轴承与轴瓦：
S系列采用双支撑结构，稳定性好。对于高速风机，滑动轴承（轴瓦）比滚动轴承更常见，因其承载能力大、阻尼性能好、适于高速。轴瓦：通常为剖分式，内衬巴氏合金。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，能保护轴颈。轴瓦间隙需根据主轴直径、转速、润滑油粘度通过流体动压润滑理论计算精确设定，以形成稳定的油膜。 轴承箱：容纳轴承和润滑系统，为轴承提供稳定的支撑和冷却。箱体需有足够的刚性，防止变形影响对中。通常设有油位计、温度测点、冷却水腔（或盘管）。 密封系统：
防止气体泄漏和润滑油进入流道的关键，尤其对于输送昂贵、有毒或危险工业气体至关重要。 气封与油封：在叶轮轮盖侧和轴承箱侧，通常采用碳环密封。碳环密封具有自润滑、耐高温、摩擦系数低、对轴磨损小等优点。多个碳环串联在密封腔内，形成曲折的密封路径，有效阻止气体外泄（气侧）或油蒸汽进入流道（油侧）。 迷宫密封：也可能在非关键部位或辅助密封中使用，利用多次节流膨胀原理降低泄漏量。 密封气系统：对于输送易燃易爆或高纯度气体，可能需引入外接清洁密封气（如氮气）至碳环密封中间腔，形成一道气障，进一步确保工艺气体零泄漏至大气或润滑油不被污染。 润滑系统：
独立的强制循环油站是高速风机的标准配置。包括油箱、主辅油泵、油冷却器、双联滤油器、安全阀、蓄能器等，确保为轴承提供压力、流量、温度、清洁度均合格的润滑油。

第四章：风机常见故障诊断与修理要点

基于S(Pr)系列风机的结构，其修理维护需专业知识和经验。

常见故障及诊断：

振动超标： 可能原因：转子不平衡（结垢、磨损、零件松动）；对中不良；轴承磨损或间隙不当；基础松动或共振；喘振。处理：首先检查并重新对中。停机检查转子，必要时重新进行动平衡校正。检查轴瓦间隙和接触面积。紧固地脚螺栓。检查操作点是否落入喘振区。 轴承温度高： 可能原因：润滑油量不足、油质差、油温高；轴承间隙过小；轴瓦巴氏合金损坏或脱层；轴向力过大（平衡盘或平衡管失效）。处理：检查油压、油滤、冷却水。化验润滑油。测量并调整轴承间隙。检查轴瓦表面，必要时研刮或更换。检查平衡系统是否通畅。 风量或压力不足： 可能原因：进口过滤器堵塞；密封间隙磨损过大，内泄漏严重；转速下降（联轴器打滑或电机问题）；叶轮磨损或腐蚀；管网阻力变化。处理：清洗过滤器。检查并更换磨损的碳环密封或迷宫密封齿。检查转速和联轴器。检查叶轮状态。 气体或润滑油泄漏： 可能原因：碳环密封磨损、破裂或弹簧失效；密封气压力不当；油封老化；壳体或管接头密封损坏。处理：停机更换碳环组件。调整密封气压力至规定值。更换油封。紧固或更换密封垫。

修理流程与核心要求：

解体前记录：测量并记录原始对中数据、各部间隙（轴承间隙、推力间隙、密封间隙）。 清洁与检查：对所有零件彻底清洗，进行无损探伤（如主轴磁粉探伤，叶轮着色探伤），重点检查主轴裂纹、叶轮开裂、轴瓦磨损、密封件老化。 修复与更换：主轴若磨损可进行喷涂、镀铬修复。叶轮损坏严重需更换。轴瓦需根据轴颈尺寸研刮至规定间隙和接触点。所有密封件建议定期更换。 装配与校正：严格按照装配顺序和技术要求进行，确保各间隙值恢复至设计范围。重新进行转子动平衡。 对中与试车：采用双表法或激光对中仪进行精密对中。试车时遵循“低速跑合-逐步升速-带负荷运行”的程序，密切监控振动、温度、压力等参数。

第五章：输送各类工业气体的特殊考量

稀土提纯中输送的气体多样，风机设计与选型需特殊调整：

气体性质影响：密度：风机产生的压力与气体密度成正比。输送氢气（密度极小）时，同一台风机出口压力会远低于输送空气，而电机功率也大幅下降；输送二氧化碳（密度大）时则相反。选型时必须按实际气体密度换算性能曲线。 腐蚀性：如输送潮湿的氯气、酸性工业烟气，风机过流部件（壳体、叶轮、密封）需采用耐腐蚀材料（如哈氏合金、双相不锈钢）或防腐涂层。 危险性：输送氧气时，严禁油脂，所有零件需进行严格的脱脂处理，材质需用禁油铜或不锈钢，防止高速摩擦下起火爆炸。输送氢气、一氧化碳等易燃易爆气体，需防爆电机和电器，密封要求极高。 纯度与毒性：输送高纯氦气、氖气、氩气或有毒气体，密封系统是重中之重，通常采用高品质碳环密封并配以高于介质压力的惰性密封气，确保零泄漏。 系列风机适应性：对于空气、无毒惰性气体（N₂, Ar），各系列风机经标准材质和密封配置即可适用。对于氧气，必须选用特制的“禁油型”AI(Pr)、S(Pr)、AII(Pr)系列，确保安全。对于高压、小流量的特殊工艺气体，D(Pr)系列多级高压风机更合适。对于成分复杂、可能含有颗粒物的工业烟气，需在C(Pr)或S(Pr)系列基础上，加强材质耐磨耐蚀性，并可能在前端增设高效过滤器。 选型计算关键：
当输送介质非空气时，不能直接按空气性能曲线选型。核心是进行相似性换算。主要步骤包括：根据实际气体在进口状态下的密度、绝热指数等参数，利用风机相似定律，将实际要求的流量和压力换算成“标准空气状态”下的等效流量和压力，然后用此等效参数去查询风机的性能曲线，确定型号和转速。同时，电机功率也必须按实际气体的功率消耗公式重新计算。

结论

在轻稀土提纯这一高技术、高价值的产业领域中，离心鼓风机绝非通用设备，而是深度定制化的工艺装备。S(Pr)1098-2.67型风机作为S系列的代表，其型号编码精准定义了流量、压力及工艺适配性。深刻理解其配件系统（如主轴、转子、轴瓦、碳环密封）的技术细节，掌握其故障诊断与专业修理方法，是保障其长期稳定运行的基础。同时，面对多样的工业气体输送任务，必须严谨考虑气体物化特性对风机性能、材料及安全提出的特殊要求，在C(Pr)、D(Pr)、AI(Pr)、S(Pr)等系列中选择最优解，并进行科学的性能换算与安全配置。

只有将风机的技术性能与稀土提纯的工艺需求深度融合，才能实现生产流程的高效、安全与可靠，为我国稀土工业的持续发展提供坚实的装备支撑。

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