轻稀土提纯风机:S(Pr)1066-2.35型离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯风机 离心鼓风机 S(Pr)1066-2.35 风机配件风机维修 工业气体输送 轴瓦 转子总成 碳环密封

引言：稀土提纯工艺中的关键气体输送设备

在轻稀土（铈组稀土）镨元素的提纯工艺中，气体输送设备承担着至关重要的角色。作为风机技术领域的专业人员，我深知离心鼓风机的性能直接影响到提纯效率、产品质量和生产成本。轻稀土提纯过程通常涉及浮选、焙烧、萃取等多个环节，每个环节都需要特定压力、流量和纯净度的气体支持。本文将以S(Pr)1066-2.35型离心鼓风机为核心，系统阐述轻稀土提纯专用风机的技术特点、配件组成、维护要点及工业气体输送注意事项，为行业同仁提供实用的技术参考。

第一章：轻稀土提纯工艺对风机设备的特殊要求

轻稀土元素特别是镨（Pr）的提纯过程具有独特的技术特点。铈组稀土包括镧、铈、镨、钕等元素，它们的化学性质相似，分离难度大。在提纯过程中，需要精确控制气体参数：

首先，气体纯净度要求极高。任何微量杂质都可能影响稀土产品的纯度等级，因此风机系统必须具有良好的密封性和材料兼容性。其次，工艺气体往往具有腐蚀性或毒性，如氟化氢、氯气等混合气体，这对风机的耐腐蚀性能提出挑战。再次，提纯过程通常需要连续稳定运行，风机必须具有高可靠性和长寿命。最后，能耗控制也是重要考量，因为稀土提纯本身已是高能耗过程，风机的效率直接影响生产成本。

针对这些要求，稀土行业开发了专门的风机系列，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和“AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机。这些风机各具特点，适用于不同提纯阶段的气体输送需求。

第二章：S(Pr)1066-2.35型风机技术详解

2.1 型号解读与基本参数

S(Pr)1066-2.35型风机是专为轻稀土镨提纯设计的高性能设备。按照行业命名规范：“S”代表单级高速双支撑加压风机系列；“Pr”表示适用于镨元素提纯工艺；“1066”表示额定流量为每分钟1066立方米；“-2.35”表示出风口压力为2.35个大气压。需要注意的是，该型号没有“/”符号，表明其进风口压力为标准大气压（1个大气压）。

这种风机主要与跳汰机配套使用，在稀土矿的初步分选阶段提供稳定气流。跳汰机利用脉动水流和气流使矿物按密度分层，对风机的压力稳定性要求极高。S(Pr)1066-2.35型风机能够在长时间运行中保持压力波动不超过正负百分之二，完全满足跳汰工艺要求。

2.2 结构特点与工作原理

S(Pr)1066-2.35型风机采用单级叶轮设计，转速高达每分钟9800转，通过高速旋转产生所需压力。双支撑结构意味着转子两端均有轴承支撑，这种设计显著提高了转子的刚性和稳定性，减少了振动，特别适合高速运行场景。

风机工作原理基于离心力原理和能量转换原理。当电机驱动主轴旋转时，叶轮随之高速转动，气体从轴向进入叶轮，在离心力作用下被加速并甩向叶轮外缘，动能增加。随后，气体进入扩压器，流速降低，动能转化为压力能，最终从出风口排出。对于S(Pr)1066-2.35型风机，其设计点效率可达百分之八十五以上，较普通风机节能约百分之十五。

2.3 性能曲线与调节特性

该型风机的性能曲线反映了流量与压力、功率、效率之间的关系。在额定转速下，流量与压力呈反比关系：当系统阻力增加时，流量自动减小；反之，系统阻力减小时，流量增大。功率随流量增加而增加，但效率曲线存在最高点，即最佳效率点。S(Pr)1066-2.35的最佳效率点设计在流量每分钟1000-1100立方米范围内，与额定流量匹配。

调节方式上，该风机主要采用入口导叶调节和变速调节两种方式。入口导叶调节通过改变进气角度来调整性能，结构简单但调节范围有限；变速调节通过变频器改变电机转速，调节范围宽且节能效果显著，但投资较高。在实际稀土提纯应用中，推荐采用变速调节，以更好地适应工艺变化。

第三章：风机核心配件详解

3.1 风机主轴与转子总成

主轴是风机的核心传动部件，S(Pr)1066-2.35型风机的主轴采用42CrMo合金钢整体锻造，经调质处理，表面硬度达到HRC45-50，芯部保持良好韧性。主轴精度要求极高，径向跳动量不超过0.01毫米，轴向窜动量控制在0.02毫米以内。主轴与叶轮采用过盈配合加键连接，确保高速运转下的可靠传递。

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等组件。叶轮是气体做功的关键部件，采用高强度铝合金铸造，经五坐标数控机床精密加工，动平衡等级达到G2.5级。叶轮叶片为后弯式设计，减少气流冲击损失，提高效率。平衡盘用于平衡轴向力，减少轴承负荷。整个转子总成在装配前需进行高速动平衡试验，确保在额定转速下振动值不超过2.8毫米/秒。

3.2 轴承系统与轴瓦技术

S(Pr)1066-2.35型风机采用滑动轴承（轴瓦）支撑转子。与滚动轴承相比，滑动轴承承载能力大、阻尼性能好、更适合高速重载工况。轴瓦材料为高锡铝合金，表面浇铸巴氏合金层，厚度约1-2毫米。巴氏合金具有优异的嵌入性和顺应性，能在边界润滑条件下保护轴颈。

轴承润滑采用强制循环油系统，油压维持在0.15-0.25兆帕之间。润滑油不仅起到润滑作用，还承担冷却和清洁功能。进油温度控制在35-45摄氏度，出油温度不超过65摄氏度。轴承间隙是关键参数，径向间隙通常按主轴直径的千分之一点二至千分之一点五设置，需定期检测调整。

3.3 密封系统：气封、油封与碳环密封

密封系统是防止气体泄漏和润滑油污染的关键。S(Pr)1066-2.35型风机采用三级密封组合：

气封位于叶轮进口处，采用迷宫密封结构，通过多次节流膨胀降低泄漏量。迷宫间隙通常设置为0.3-0.5毫米，过小可能引起摩擦，过大则泄漏增加。

油封位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。传统骨架油封已逐渐被机械密封替代，机械密封泄漏量小于每分钟1滴，寿命可达8000小时以上。

碳环密封是近年来在高压风机中广泛应用的新型密封技术。碳环由特殊石墨材料制成，具有自润滑性，能在干摩擦条件下工作。碳环密封泄漏量仅为迷宫密封的百分之三十至五十，在输送贵重或有害气体时优势明显。S(Pr)1066-2.35型风机可根据用户需求选配碳环密封。

3.4 轴承箱与辅助系统

轴承箱为铸铁件，内部设有润滑油路和冷却水腔。轴承箱与机壳采用止口定位，确保同心度。轴承箱盖设有视油窗和温度测点，便于日常检查。

辅助系统包括润滑系统、冷却系统和监控系统。润滑系统由油箱、油泵、过滤器、冷却器等组成，确保润滑油清洁度达到NAS 7级。冷却系统分油冷却和气冷却两部分，油冷却采用水冷换热器，气冷却可通过进气冷却或中间冷却实现。监控系统实时监测振动、温度、压力等参数，超过设定值自动报警或停机。

第四章：工业气体输送的特殊考量

4.1 不同气体的物性影响

稀土提纯过程中可能输送多种工业气体，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)及混合无毒工业气体。不同气体的物理性质差异显著，直接影响风机选型和运行。

对于密度大于空气的气体如二氧化碳，相同压力下所需功率增加，电机需有足够裕量。对于密度小的气体如氢气、氦气，叶轮设计需特殊考虑，通常采用窄流道、高转速方案。氧气输送需特别注意，所有接触部件必须严格脱脂，防止油污引发燃爆事故。腐蚀性气体如含氟烟气，需采用不锈钢或特殊涂层保护。

气体压缩性也不容忽视。理想气体状态方程描述了压力、体积和温度的关系，实际气体还需考虑压缩因子。对于近临界状态气体，等熵指数变化显著，需精确计算以防喘振。

4.2 材料兼容性与安全防护

输送特殊气体时，材料选择至关重要。氧气环境禁止使用铜合金，因铜可能催化氧化反应；含硫气体需避免使用银、铜部件；氨气环境不宜使用铜及铜合金。S(Pr)1066-2.35型风机可根据输送介质定制材质，常见选项包括304不锈钢、316L不锈钢、蒙乃尔合金等。

安全防护措施包括：防爆电机（用于可燃气体）、氮气吹扫系统（防止可燃混合物形成）、静电导除装置（特别是输送粉尘气体时）、过压保护装置等。对于毒性气体，还需考虑双机械密封加泄漏收集系统。

4.3 性能换算与选型调整

当风机输送气体与设计介质不同时，性能需进行换算。主要依据相似理论，性能换算公式为：流量与转速成正比；压力与密度和转速平方的乘积成正比；功率与密度和转速三次方的乘积成正比。

例如，若S(Pr)1066-2.35型风机原设计输送空气（密度1.2千克/立方米），现改为输送二氧化碳（密度1.98千克/立方米），在相同转速下，压力将增至原值的1.65倍，功率也相应增加。此时必须检查电机功率、轴承负荷和转子强度是否满足要求。

第五章：风机维护与故障处理

5.1 日常维护要点

风机日常维护应建立规范制度，包括：

每日检查：振动值、轴承温度、润滑油位、有无异常声响。
每周检查：润滑油质、密封泄漏情况、基础螺栓紧固状态。
每月检查：联轴器对中情况、过滤器压差、冷却器效率。
每季度检查：轴承间隙、叶轮积垢情况、控制系统功能。

特别强调润滑油管理。稀土提纯现场粉尘较多，润滑油易受污染，应定期取样分析。粘度变化超过百分之十或含水量超过百分之零点一即需更换。滤芯压差超过0.15兆帕必须更换。

5.2 定期大修内容与周期

风机大修通常每运行24000-30000小时或每3-4年进行一次，主要内容包括：

大修后必须进行试运行，逐步升速至额定转速，每个阶段稳定运行30分钟以上，全面记录各项参数。

5.3 常见故障诊断与处理

振动超标是最常见故障，可能原因及处理方法：

轴承温度高可能原因：

压力不足可能原因：

第六章：风机在轻稀土提纯工艺中的集成应用

6.1 与跳汰机的配套运行

S(Pr)1066-2.35型风机主要配套跳汰机使用，在稀土矿重力选矿阶段提供脉动气流。实际应用中需注意：

首先，压力脉动特性需与跳汰机匹配。跳汰频率通常为每分钟40-120次，风机需通过变频器或阀门调节实现相应压力变化。其次，气体纯净度影响分选效果，需确保进气过滤精度。再次，多台跳汰机并联使用时，风机应具有足够压力裕量，避免相互干扰。

6.2 与浮选系统的协同工作

在浮选阶段，CF(Pr)和CJ(Pr)型专用浮选风机承担主要供气任务。S(Pr)1066-2.35型风机可作为辅助或备用设备。多台风机协同工作时，需注意：

负荷分配应均衡，避免某台风机长期低效运行；管网设计合理，减少压力损失；控制系统统一，实现一键启停和负荷自动调节。特别在浮选药剂添加阶段，气体流量和压力需精确控制，否则影响浮选选择性。

6.3 节能优化措施

稀土提纯是高耗能过程，风机节能潜力巨大。针对S(Pr)1066-2.35型风机，可采取以下措施：

结论与展望

S(Pr)1066-2.35型离心鼓风机作为轻稀土镨提纯工艺中的关键设备，其高性能、高可靠性对保证产品质量和生产效率至关重要。通过深入了解其结构原理、配件特性、维护要点和气体输送特殊性，可以充分发挥设备潜力，延长使用寿命，降低运营成本。

随着稀土行业技术升级和环保要求提高，风机技术也在不断发展。未来趋势包括：更高效率的流道设计、更智能的状态监测和故障预警系统、更环保的密封技术、更广泛的材料选择以适应苛刻工况。作为风机技术人员，我们应持续跟踪技术发展，结合稀土提纯工艺特点，不断优化设备选型、运行和维护策略，为我国稀土产业的高质量发展提供可靠保障。