轻稀土提纯风机：S(Pr)1362-1.51型单级高速双支撑加压鼓风机技术详解与系统维护

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轻稀土提纯风机：S(Pr)1362-1.51型单级高速双支撑加压鼓风机技术详解与系统维护

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯风机，镨（Pr）提纯，S(Pr)1362-1.51鼓风机，风机配件，风机修理，工业气体输送，离心鼓风机，轴瓦，碳环密封

引言：轻稀土提纯工艺与风机关键角色

在稀土元素，特别是轻稀土（铈组稀土）如镨（Pr）、钕（Nd）、铈（Ce）等的湿法冶金提纯过程中，涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等多个关键工序。这些工序往往需要精确控制、稳定输送特定成分、特定压力和流量的工艺气体。例如，在镨的分离与提纯环节，可能需要输送洁净空气用于物料输送或氧化气氛控制，或需输送氮气（N₂）等惰性气体进行保护。离心鼓风机作为提供气体动力的核心设备，其性能的稳定性、可靠性与适应性直接关系到生产线的连续运行、产品纯度及能耗成本。

本文将以镨（Pr）提纯工艺流程中可能应用的S(Pr)1362-1.51型单级高速双支撑加压鼓风机为核心，系统阐述其技术基础、型号解析、关键配件构成、维护修理要点，并延伸探讨其在输送各类工业气体时的考量。旨在为从事稀土冶炼、风机运维及相关领域的技术人员提供一份兼具理论性与实践性的参考。

第一章：风机型号体系与S(Pr)1362-1.51深度解析

在轻稀土提纯领域，根据不同的工艺压力、流量及气体性质要求，发展出了系列化的专用风机型号。如前所述，主要系列包括：

“C(Pr)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等流量、较高压力场合，结构紧凑，效率较高。 “CF(Pr)”、“CJ(Pr)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对稀土矿浮选工艺特点设计，注重抗腐蚀和特定工况点效率。 “D(Pr)”型系列高速高压多级离心鼓风机：适用于要求极高出口压力的特殊提纯或气体输送环节。 “AI(Pr)”型系列单级悬臂加压风机：结构简单，适用于流量相对较小、压力中等的场合，维护方便。 “S(Pr)”型系列单级高速双支撑加压风机：本文重点，采用高速单级叶轮和转子两端支撑的结构，兼顾高压力、高可靠性，广泛应用于各类加压输送场景。 “AII(Pr)”型系列单级双支撑加压风机：与S系列类似，可能在具体设计参数或应用侧重上有所不同。

风机型号：S(Pr)1362-1.51 的完整解读

该型号编码蕴含了风机的主要性能参数和结构特征：

“S”：代表风机系列，即“单级高速双支撑加压风机”。这明确了其核心结构形式:单级叶轮、高转速设计、转子由位于叶轮两侧的轴承支撑。这种结构刚性较好，能承受更高的转速和不平衡力，适用于要求稳定高压输出的场合。 “(Pr)”：标识此风机主要设计服务于镨（Pr）及相关轻稀土的提纯工艺流程。意味着在材料选择、密封设计、防腐处理等方面可能考虑了该工艺环境的特点。 “1362”：表示风机在标准进口状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%的空气）下的额定体积流量，单位为立方米每分钟。即，该风机的设计流量为 1362 m³/min。这是一个非常可观的流量，适用于大规模生产线的主工艺气体输送。 “-1.51”：表示风机出口的绝对压力为 1.51个标准大气压（绝压）。换算成常用的表压（相对于大气压的压力）约为 0.51 kgf/cm² 或约50 kPa（表压）。这个压力范围非常适合用于克服后续工艺设备（如反应塔、洗涤塔、干燥系统）的阻力，实现气体的稳定输送。 压力标注补充说明：型号中未出现“/”符号，根据命名规则，即表示其进口压力为默认的1个标准大气压（绝压）。若进口压力非标（如从真空或加压环境中抽气），型号中会以“/”分隔并标注进口压力值。

对于S(Pr)1362-1.51风机，可以概括为：一台专为镨提纯工艺设计的大流量、中等压力、高可靠性单级高速离心鼓风机。其1362 m³/min的流量与0.51 kgf/cm²（表压）的升压能力，使其很可能被用于生产线中为大型萃取槽、沉淀罐或煅烧窑提供强制通风或气体循环动力。

第二章：S(Pr)1362-1.51风机核心配件与技术要点

一台高性能的离心鼓风机是其精密配件协同工作的结果。以下对S(Pr)1362-1.51的关键部件进行详细说明：

1. 风机主轴
主轴是传递驱动扭矩、支撑转子旋转的核心部件。对于高速运行的S系列风机，主轴必须具有极高的强度、刚性和动平衡精度。通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造而成，经过精密加工、热处理（调质）以保证其综合机械性能。轴颈与轴承配合处的尺寸精度、表面粗糙度和硬度有严格要求。

2. 风机转子总成
转子总成是风机做功的核心，主要包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等旋转部件的组合体。

叶轮：是气体获得能量的关键。采用后向或径向叶片设计，以获取较高的压头和效率。叶轮材料需根据输送气体性质选择，对于可能接触腐蚀性介质的工艺气，可能采用不锈钢（如304、316）或进行特殊涂层处理。叶轮需经过严格的动平衡试验（通常要求达到G2.5或更高等级），以减小高速旋转时的振动。平衡：通过计算和试验，在转子的特定位置（如叶轮、平衡盘上）增减配重，使转子重心与旋转中心重合，将不平衡量控制在允许范围内。这是保证风机平稳运行、延长轴承寿命的基础。

3. 风机轴承与轴瓦
S(Pr)1362-1.51采用“双支撑”结构，即转子两端各有一套轴承支撑。文中特别指出使用轴瓦，这通常指滑动轴承（又称径向轴承）。在高速重载风机中，滑动轴承比滚动轴承具有更高的承载能力、更好的阻尼特性和更长的寿命。

轴瓦材料：常用巴氏合金（白合金）浇铸在钢背上制成。巴氏合金具有良好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，能在油膜润滑下形成稳定的承载油膜。 润滑系统：滑动轴承必须有压力油强制润滑。润滑油不仅润滑，还带走摩擦产生的热量。系统包括主油泵、辅助油泵、冷油器、滤油器、油箱及安全监控装置（温度、压力传感器）。

4. 密封系统：气封、油封与碳环密封
密封是防止介质泄漏、保证风机效率和环境安全的关键。

气封（级间密封与轴端密封）：在风机内部，主要用于减少叶轮出口高压气体向进口低压区的泄漏（内泄漏）。常采用迷宫密封，利用一系列节流间隙与膨胀空腔来消耗气体动能，实现密封。油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油沿着主轴向外泄漏，同时阻止外部杂质进入轴承箱。常用骨架油封或迷宫式油封。 碳环密封：对于输送特殊、贵重或有毒工业气体的风机（如氢气、一氧化碳），在轴端会采用更高级的密封形式。碳环密封是一种接触式干气密封，由多个石墨环在弹簧力作用下与轴套轻微接触，形成有效密封屏障。它尤其适用于不允许润滑油污染工艺介质的场合，或作为主密封的安全屏障。在S(Pr)系列风机中，若用于输送危险气体，极有可能配备碳环密封系统。

5. 轴承箱与机壳

轴承箱：是安装滑动轴承、油封并提供润滑油路的部件。要求有足够的刚度和散热能力，通常设计有观察窗和测温测振接口。 机壳（蜗壳）：收集从叶轮出来的气体，并将其动能部分转化为压力能。设计需符合气体流动规律，减少涡流损失。根据气体性质，机壳可采用铸铁、铸钢或不锈钢制造。

第三章：风机常见故障诊断与修理要点

风机在长期运行后会出现磨损、振动等问题，及时正确的修理至关重要。

1. 振动超标

可能原因：转子动平衡破坏（叶轮磨损、结垢、配件松动）；对中不良（联轴器对中偏差大）；轴承磨损或损坏；基础松动；共振。 修理要点：首先进行振动频谱分析，定位故障源。重新进行转子现场动平衡或返厂平衡；重新精确对中；检查更换轴瓦，测量间隙（顶隙、侧隙需符合设计要求）；紧固地脚螺栓。

2. 轴承温度过高

可能原因：润滑油量不足或油质劣化；冷却系统故障（冷油器堵塞）；轴承间隙不当（过小导致摩擦热大，过大导致油膜不稳定）；负载过大或进口气体温度过高。 修理要点：检查油压、油位，更换合格润滑油；清洗冷油器；复查并调整轴承间隙至标准值；检查工艺系统，确认负载是否正常。

3. 风量或压力不足

可能原因：转速未达到额定值；进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是迷宫密封）磨损过大，内泄漏严重；叶轮腐蚀、磨损严重，效率下降；管网阻力变化。 修理要点：检查驱动机（通常是电机或汽轮机）转速；清洗或更换过滤器；测量并更换磨损的密封齿；对叶轮进行修复或更换；复核管网设计。

4. 气体泄漏

可能原因：轴端密封（油封、碳环密封）磨损或损坏；机壳法兰或管路连接处垫片老化。 修理要点：更换失效的油封或碳环密封组件；更换法兰垫片，紧固螺栓。

修理通用流程：停机泄压→断电挂牌→拆除关联管路与仪表→吊装解体→清洗检查→测量记录（关键尺寸如轴承间隙、密封间隙、叶轮口环间隙）→更换损坏件→按序回装→对中找正→单机试车（先试油路，再盘车，最后点动、运行）→性能测试。

第四章：输送各类工业气体的特殊考量

S(Pr)系列风机虽以“Pr”标识，但其设计原理使其经过适当调整后，可适用于稀土提纯中可能涉及的各种工业气体。关键考量点包括：

1. 气体性质的影响

密度：风机产生的压头（压力）与气体密度成正比。输送密度远小于空气的氢气（H₂）时，相同转速下出口压力会大幅降低，所需功率也减小；反之，输送密度较大的气体（如氩气Ar），压力和功率会增大。选型时需进行性能换算，公式核心是：压力比与密度成正比，功率与密度成正比。 腐蚀性：如输送含二氧化碳（CO₂）的湿烟气、或氧气（O₂）（尤其高温湿氧）时，材料需选用耐腐蚀不锈钢或进行内壁防腐处理。氧气风机还需严格禁油，所有与氧气接触的部件需进行脱脂处理，防止燃爆。 危险性：输送氢气（H₂）时，首要考虑防泄漏和防爆。密封必须采用最高等级（如串联式碳环密封+氮气隔离），电气设备需防爆，并设置氢气泄漏检测仪。 惰性气体：如氮气（N₂）、氩气（Ar）、氦气（He）、氖气（Ne），本身化学惰性，主要考虑气体纯度要求，防止润滑油污染，密封需可靠。 温度与清洁度：高温气体会影响材料强度、密封性能和润滑油寿命，需前置冷却。粉尘多的烟气（如工业烟气）需前置高效除尘，防止叶轮磨损和结垢。

2. 设计与选型调整

材料升级：根据气体腐蚀性选择机壳、叶轮、密封件材料。 密封强化：针对危险、贵重气体，升级轴封系统（如采用干气密封、 tandem碳环密封）。 润滑隔离：对于忌油气体（如氧、某些工艺气），采用轴承箱正压通风或迷宫密封隔离，确保润滑油蒸汽不进入机壳。 性能修正：严格按照实际输送气体的密度、温度、压力进行风机性能曲线的换算和选型，确保满足工艺要求的流量和压力。

结论

S(Pr)1362-1.51型单级高速双支撑加压鼓风机作为轻稀土镨提纯工艺中的一款大流量动力设备，体现了专用离心风机在复杂工业应用中的高适配性。其型号编码科学地概括了核心性能；双支撑滑动轴承结构确保了高转速下的稳定运行；而针对不同工业气体的适应性设计，则展现了风机技术的深度与广度。深入理解其结构原理、熟练掌握关键配件（如轴瓦、碳环密封）的维护与修理技术，并充分考虑输送介质的特性进行合理选型与应用，是保障稀土提纯生产线安全、高效、长周期运行的重要基石。作为风机技术人员，我们应持续关注材料、密封、智能监控等技术的发展，不断优化风机在稀土冶炼乃至更广泛工业气体输送领域中的应用效能。

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