轻稀土提纯风机之 S(Pr)1363-1.52型离心鼓风机技术详解

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轻稀土提纯风机之 S(Pr)1363-1.52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，离心鼓风机，S(Pr)1363-1.52风机型号，风机配件，风机修理，工业气体输送，稀有气体

引言：稀土提纯与风机技术概述

在稀土湿法冶金工业中，特别是在轻稀土（铈组稀土）如镨（Pr）、钕、铈等的分离与提纯过程中，高纯度、高效率的气体输送与加压设备是保障工艺稳定、提升产品纯度和降低能耗的核心环节。这些工艺环节，如萃取、浮选、吹扫、气提等，需要风机提供稳定流量和压力的工业气体。离心鼓风机以其结构紧凑、运行平稳、效率较高、易于维护和对多种介质适应性强的特点，成为该领域的首选动力设备。本文将立足风机技术实践，以专为镨（Pr）提纯工艺设计的 S(Pr)1363-1.52型单级高速双支撑加压风机为核心，系统阐述其技术内涵、配件构成、维修要点，并对输送各类工业气体的风机选型与应用进行说明。

第一章：轻稀土提纯工艺对风机的技术要求

轻稀土提纯过程涉及复杂的化学反应和物理分离，通常需要在特定压力下向反应体系注入或引出气体。这些气体可能是用于搅拌、加压的普通空气，也可能是用于保护、反应或吹扫的特定工业气体（如氮气N₂、氩气Ar等）。因此，用于此领域的离心鼓风机需满足以下特殊要求：

密封性要求极高：防止珍贵或有毒的稀土物料泄漏，更防止外界空气进入系统污染工艺气体或引发安全问题（如氧气O₂与可燃气体接触）。 耐腐蚀与材料兼容性：部分工艺尾气或中间气体可能带有酸性或腐蚀性成分，风机过流部件材质需特殊选择。 运行稳定性与可调性：提纯工艺连续性强，要求风机能够长期稳定运行，且流量、压力需能在一定范围内精确调节，以适应工艺波动。 适应多样化工况：需要能够处理多种气体介质，且性能参数（如压比、功率）需根据气体密度、绝热指数等物性参数进行专门计算与设计。

为满足这些需求，风机行业开发了系列化产品，如文前提及的C(Pr)、CF(Pr)、CJ(Pr)、D(Pr)、AI(Pr)、AII(Pr)及S(Pr)系列等。每个系列针对不同的压力范围、流量需求和安装形式进行了优化。

第二章：核心型号解读:S(Pr)1363-1.52型单级高速双支撑加压风机

S(Pr)1363-1.52是该系列中的一个典型代表型号，其命名规则解析如下：

“S(Pr)”：这是系列标识。 “S”代表“单级高速双支撑加压风机”这一基本结构形式。单级指叶轮数量为一个；高速通常指转子工作转速高于工频电机直接驱动的转速（常通过齿轮箱增速）；双支撑指叶轮转子两端由位于叶轮两侧的轴承支撑，这种结构刚性较好，适用于较高转速和中等载荷。 “(Pr)”是定制标识，明确此风机专为镨（Pr）的提纯工艺链中的某一特定环节（如加压输送保护性气体）设计和选型，其气动性能、材料选择和密封配置均围绕该工艺点的需求进行了优化。 “1363”：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）。即该风机在进口标准状态（通常指1个标准大气压，20℃）下，流量为1363 m³/min。这是一个相当大的流量，适用于规模较大的生产线。 “-1.52”：表示风机出口的表压（相对压力）为1.52个标准大气压（atm）。结合流量参数，清晰定义了风机的一个核心工作点。 进风口压力说明：根据规则，型号中若无“/”符号分隔，则默认风机进风口压力为1个标准大气压（绝对压力）。因此，该风机是在从1个大气压（绝压）吸入气体，并将其压力提升至约2.52个大气压（绝压，即1.52+1）后排出。压比为2.52。

技术特点分析：
S系列采用单级叶轮配合高速设计，通常在齿轮增速箱的驱动下，叶轮周速很高，从而在单级内就能获得较高的压升（此例中压比为2.52），结构比多级风机更为简单紧凑。双支撑结构保证了转子在高速下的动平衡稳定性，减小振动。该型号适用于镨提纯工艺中需要大流量、中等压力提升的气体输送环节，例如向大型反应釜或气提塔中持续注入保护性氮气或氩气。

第三章：风机核心配件与功能解析

一台高性能的离心鼓风机是其精密配件协同工作的结果。以S(Pr)1363-1.52为例，其主要配件包括：

风机主轴：作为转子的核心承载件，传递扭矩并支撑所有旋转部件。它必须具有极高的强度、刚性和疲劳韧性。材料通常为优质合金钢（如42CrMo），经过精密的锻造、热处理和机加工，确保其同心度和表面硬度。高速风机的主轴还需进行严格的动平衡校正。 风机转子总成：这是风机的“心脏”，包含主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器部件等。叶轮是核心做功部件，其三元流设计直接影响风机效率。对于输送特殊气体，叶轮材质可能选用不锈钢（如304、316）、双相钢甚至钛合金，以应对腐蚀或纯度要求。 风机轴承与轴瓦：S系列双支撑结构通常采用滑动轴承（轴瓦）。滑动轴承在高速重载下运行平稳、阻尼性好、寿命长。轴瓦材料多为巴氏合金（锡基或铅基），它与主轴轴颈形成稳定的油膜，实现液体摩擦。轴承箱内设有专门的润滑系统，保证供油压力和油温。 密封系统：这是保障风机安全、无泄漏运行的关键，尤其在输送稀有、贵重或危险气体时。气封：通常指级间密封或平衡盘密封，用于减少内部气体从高压区向低压区的泄漏，保证效率。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄，并阻挡外部杂质进入轴承。 碳环密封：在输送特殊气体时，轴端密封常采用非接触式或微接触式的碳环密封。它由多个碳环组成，在弹簧力作用下轻微贴附于轴套上，依靠气体压差形成极小间隙的密封。其优点是磨损小、发热低、对轴损伤小，且能适应多种气体介质，密封可靠性高。 轴承箱：容纳轴承、轴瓦、油封以及部分润滑油，为转子提供稳固的支撑基础。其结构需保证良好的刚性、对中性，并便于润滑油的循环和散热。

第四章：风机常见故障与修理要点

风机的稳定运行需依靠科学的维护和及时的修理。以下结合S系列特点说明关键修理环节：

振动超标：原因：转子动平衡破坏（如叶轮结垢、磨损不均、部件松动）；对中不良；轴承（轴瓦）磨损；基础松动；喘振或旋转失速。修理：首要任务是停机检查。重新进行转子现场动平衡是常见手段。检查并调整电机与齿轮箱、齿轮箱与风机的主机对中。测量轴瓦间隙，若超过允许值（通常为轴颈直径的千分之1.2到1.5），需刮研或更换新瓦。 轴承温度高：原因：润滑油油质劣化、油量不足或油路堵塞；轴瓦刮研不良，接触面积不够或点接触；冷却系统故障；负荷过大。修理：化验并更换合格润滑油，清洗油路。检查轴瓦接触面，要求接触点均匀分布，接触面积大于70%。对于高速风机，轴承间隙的调整至关重要，需严格按照制造厂数据执行。 气体泄漏：原因：轴端碳环密封磨损严重或弹簧失效；密封气系统压力异常；壳体法兰或管路连接处密封垫片老化。修理：停机更换碳环密封组件，检查并调整密封气的压力和流量。紧固螺栓或更换密封垫。 性能下降（风量风压不足）：原因：进口过滤器堵塞；叶轮磨损或腐蚀严重导致效率下降；内部密封（如气封）磨损，内泄漏增大；转速未达设计值。修理：清洗或更换滤芯。检查叶轮，如磨损量影响性能，需进行修复或更换。大修时需检查并更换所有迷宫密封齿片等内部密封件。 大修流程要点：解体：严格按顺序，标记各部件位置。 清洗检查：对所有部件彻底清洗，进行无损探伤（如磁粉、超声波检查主轴、叶轮）。 修复更换：依据检查结果，修复或更换不合格件。重点是转子组件的重新平衡（建议做高速动平衡）、轴瓦的刮研、所有密封件的更新。 回装与对中：按逆序精密回装，确保各部位间隙（如叶轮与壳体气隙、轴承间隙）符合标准。对中是回装后最关键的工作，需使用激光对中仪等精密工具，确保冷态和热态补偿值准确。试车：大修后必须进行逐级试车：润滑油系统循环、点动、低速运行、逐步加载至满负荷，全程监测振动、温度、压力等参数。

第五章：输送各类工业气体的风机技术考量

稀土提纯中可能涉及多种气体，风机设计需随之调整：

气体物性影响：密度：输送密度比空气小的气体（如氢气H₂、氦气He），风机压升能力会下降（压头不变，但压力与密度成正比），所需功率也减小。反之，密度大的气体（如氩气Ar），压升能力和功率需求增加。选型时需进行性能换算，公式为：风机压头不变，压力与气体密度成正比，轴功率与气体密度成正比。 绝热指数：影响压缩温升。对于氧气O₂等，需更关注温升控制。 腐蚀性：如工业烟气，需选择耐腐蚀材料（如不锈钢316L衬氟）和密封。 安全性：氧气：禁油设计至关重要。所有与氧气接触的部件需彻底脱脂，采用不锈钢或铜合金材料，润滑系统需绝对隔离，通常采用氮气屏障密封。氢气：密度小、渗透性强、易燃易爆。需特别加强所有密封，尤其是轴封（常用干气密封），电机需防爆，流道设计需防静电。 惰性气体：如氮气N₂、氩气Ar，主要考虑纯度和泄漏控制，碳环密封或干气密封是良好选择。 系列化应对：文中所列C(Pr)、D(Pr)等多级系列，适用于更高压力的气体输送。 CF(Pr)、CJ(Pr)等浮选专用系列，可能更注重流量调节范围和抗泡沫液携带能力。 AI(Pr)（单级悬臂）和AII(Pr)（单级双支撑）系列，则覆盖了更广泛的流量和压力组合，为不同工段提供更经济的选择。

结论

在轻稀土提纯这一精密的现代化工过程中，离心鼓风机已不再是简单的通用设备，而是深度融合了工艺需求的定制化关键装备。S(Pr)1363-1.52型号及其所属的系列化产品，体现了风机技术为特定稀土元素（如镨）提纯工艺的深度适配。从精准的型号解读到复杂的配件构成，从科学的维修方法到多变的气体介质适应性，都要求技术人员具备深厚的专业知识与实践经验。

作为风机技术从业者，我们应深入理解工艺，与工艺工程师紧密协作，不仅确保风机“转得起来”，更要确保其“转得精准、转得可靠、转得经济”，从而为提升我国稀土产业的提取纯化水平与核心竞争力，贡献一份坚实的技术力量。

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