轻稀土提纯风机：S(Pr)1839-2.48型离心鼓风机基础与应用解析

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轻稀土提纯风机：S(Pr)1839-2.48型离心鼓风机基础与应用解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯铈组稀土镨提纯离心鼓风机 S(Pr)1839-2.48 风机配件风机修理工业气体输送轴瓦碳环密封

一、引言

在轻稀土（铈组稀土）提纯工艺中，离心鼓风机作为关键动力设备，其性能直接影响生产效率和产品质量。轻稀土主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其中镨（Pr）作为重要的功能材料原料，其提纯过程对气体输送设备的稳定性、密封性和耐腐蚀性有着特殊要求。本文将围绕镨提纯专用风机型号S(Pr)1839-2.48，系统阐述其工作原理、结构特点、配件维护及在工业气体输送中的应用，为从事稀土冶炼的技术人员提供实用参考。

二、轻稀土提纯工艺对风机的特殊要求

轻稀土提纯通常采用萃取分离、氧化还原等化学工艺，过程中需要输送空气、氮气、氧气等多种工业气体，这些气体往往具有腐蚀性、易燃性或高纯度要求。风机必须满足以下条件：

密封可靠性：防止有毒有害气体泄漏，保证工作环境安全 材料耐腐蚀性：接触腐蚀性气体时叶轮、机壳等过流部件需采用特殊材料 压力稳定性：保持恒定的气体压力，确保化学反应条件稳定 流量可调性：适应不同生产阶段的工艺参数变化 维护便捷性：能够快速更换易损件，减少停机时间

三、S(Pr)1839-2.48型离心鼓风机详解

3.1 型号命名规则解析

根据行业标准，型号"S(Pr)1839-2.48"具有明确的技术含义：

"S"：表示S系列单级高速双支撑加压风机 "(Pr)"：表示专用于镨（Pr）提纯工艺的定制设计 "1839"：表示风机在设计工况下的流量为每分钟1839立方米 "2.48"：表示风机出口压力为2.48个大气压（表压）

值得特别注意的是，该型号标注中没有使用"/"符号，按照规范，这表示风机进口压力为标准大气压（1个大气压）。如果进口压力非标，则会以"进口压力/出口压力"的形式表示，如"S(Pr)1839-1.2/2.48"表示进口压力1.2个大气压，出口压力2.48个大气压。

3.2 设计参数与性能特点

S(Pr)1839-2.48型风机是针对镨提纯工艺中气体增压环节专门设计的，其主要技术参数包括：

流量范围：1700-1950 m³/min（可调） 出口压力：2.48 bar（恒定值，波动范围±0.05 bar） 进口压力：标准大气压（1.013 bar） 工作转速：根据具体设计，通常在4500-6500 rpm之间 驱动功率：约850-950 kW，具体取决于系统效率和传动方式 介质温度：进口温度≤45℃，出口温度≤120℃ 气体密度：按标准空气1.293 kg/m³设计，输送其他气体时需重新计算

该风机采用单级叶轮设计，通过高速旋转实现气体增压。"单级高速双支撑"结构意味着：

只有一个叶轮进行压缩转速高于普通离心风机叶轮轴两端均有轴承支撑，稳定性更好

3.3 气动设计与性能曲线

S(Pr)1839-2.48的风机性能遵循离心式鼓风机的基本气动原理。其理论压力上升值可通过欧拉涡轮机械方程描述：理想情况下，叶轮对单位质量气体所做的功等于气体在叶轮出口和进口处的动量矩变化。实际应用中需考虑多种损失，包括流动损失、轮阻损失和泄漏损失。

风机的实际性能曲线通常包括压力-流量曲线、效率-流量曲线和功率-流量曲线。对于S(Pr)1839-2.48，其最佳效率点（BEP）设计在流量1839 m³/min、压力2.48 bar处。当流量偏离设计点时，效率会下降，因此在操作中应尽可能使风机运行在最佳效率点附近。

稳定工作范围由喘振线和阻塞流量线确定。喘振是离心风机的危险工况，当流量减小到一定程度时，气体会在叶轮流道内产生周期性涡流和倒流，引起剧烈振动。S(Pr)1839-2.48通过采用后弯式叶片设计和设置防喘振装置来扩大稳定工作范围。

四、关键部件结构与功能

4.1 风机主轴

主轴是传递扭矩和支撑旋转部件的核心零件，S(Pr)1839-2.48的主轴具有以下特点：

材料：通常采用42CrMo或类似合金钢，调质处理至HB250-280 结构：阶梯轴设计，方便零件定位和装配精度：轴承档和密封档的径向圆跳动≤0.01mm，表面粗糙度Ra≤0.8μm 热处理：进行探伤检查，确保无内部缺陷

4.2 风机轴承与轴瓦

S(Pr)1839-2.48采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承，主要原因在于滑动轴承更适合高速重载工况：

材料配置：轴瓦通常采用巴氏合金（锡基或铅基）衬层，厚度1.5-3mm 润滑系统：强制压力供油，油压0.15-0.25MPa，油温控制在40-45℃ 间隙控制：径向间隙一般为轴径的0.1%-0.15%，需定期检测调整 温度监控：每块轴瓦配备温度传感器，报警温度设为85℃，停机温度95℃

4.3 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘（如有）、联轴器等旋转部件：

叶轮设计：后弯式叶片，数量12-18片，采用三元流设计提高效率 材料选择：根据输送介质选择，一般气体用Q345R，腐蚀性气体用316L或不锈钢 动平衡：执行G2.5级平衡标准，残余不平衡量≤1g·mm/kg 过盈配合：叶轮与主轴采用热装配合，过盈量按直径的0.05%-0.08%计算

4.4 密封系统

密封系统防止气体泄漏和油液进入流道，S(Pr)1839-2.48采用多重密封：

气封（迷宫密封）：

结构：梳齿式迷宫密封，齿数5-7个间隙：径向间隙0.2-0.4mm，轴向间隙0.1-0.2mm 材料：铝青铜或聚四氟乙烯，防止与轴摩擦产生火花

油封（碳环密封）：

结构：分瓣式碳环，由多个弧形块组成整环材料：浸渍树脂或金属的石墨材料，自润滑性好压力适应：可承受压差≤0.5MPa 安装要求：与轴间隙0.03-0.05mm，需均匀压紧

轴承箱密封：

输入轴端：骨架油封或机械密封输出轴端：迷宫密封与甩油环组合

4.5 轴承箱

轴承箱承载主轴和轴承，其设计要求：

刚性：足够的壁厚和筋板，防止变形 对中性：加工时两轴承孔同轴度≤0.02mm 散热：设置散热筋或冷却水套油路：内部油路畅通，无死角

五、配件维护与更换标准

5.1 易损件清单及更换周期

碳环密封：正常使用寿命8000-12000小时，当泄漏量超过设计值30%或轴套磨损超过0.5mm时应更换轴瓦：检查周期4000小时，当巴氏合金层磨损超过1mm或出现脱层、裂纹时更换 润滑油：首次运行500小时后更换，之后每4000小时或每年更换一次 过滤器滤芯：进出口空气过滤器每2000小时检查，压差超过1500Pa时更换 联轴器弹性元件：每8000小时检查，出现永久变形或裂纹时更换

5.2 关键部件的检修标准

主轴检修：

表面检查：无裂纹、锈蚀、磨损尺寸检测：轴承档直径磨损≤0.02mm，圆度误差≤0.01mm 直线度：全长直线度≤0.03mm 硬度检测：表面硬度不低于设计要求10%

叶轮检修：

叶片检查：无裂纹、腐蚀减薄（厚度减少≤10%）静平衡：不平衡量≤转子重量×0.5g/kg 焊缝检查：100%渗透探伤，无裂纹缺陷

机壳与进出口管路：

厚度检测：腐蚀减薄≤设计厚度20% 螺栓检查：更换全部密封垫，螺栓按对角顺序均匀拧紧

六、风机故障诊断与修理

6.1 常见故障及处理方法

振动超标：

可能原因：转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动处理步骤：首先检查基础螺栓和管道支撑，然后进行对中校正，最后进行动平衡校验标准要求：轴承处振动速度≤4.5mm/s（RMS值）

轴承温度高：

可能原因：供油不足、油质污染、间隙过小、负荷过大处理步骤：检查油压油温，化验油品，测量轴承间隙，检查系统阻力控制标准：正常温度40-55℃，报警85℃，停机95℃

气量不足：

可能原因：过滤器堵塞、密封泄漏、转速下降、叶轮磨损处理步骤：检查滤网压差，检测密封间隙，核对转速，检查叶轮状况性能恢复：清洁流道，更换密封，修复叶轮

6.2 大修流程与技术要求

大修周期一般为24000-32000运行小时，流程包括：

拆卸准备：切断电源，悬挂警示牌关闭进出口阀门，排空介质准备专用工具和测量仪器 拆卸检查：按顺序拆卸管路、联轴器、轴承箱盖、转子对所有零件进行清洗、编号、记录测量关键尺寸，与原始数据对比 零件修复/更换：主轴磨损可采用镀铬或热喷涂修复叶轮腐蚀可进行堆焊后机加工机壳平面度超标需进行铣削加工 装配调整：按逆序装配，注意配合间隙调整轴承间隙和轴窜量对联轴器进行精确对中 试车验收：无负荷试车2小时，检查振动、温度逐步加载至满负荷，测量性能参数验收标准：达到设计性能的95%以上

七、工业气体输送的特殊考量

7.1 不同气体的特性及风机适应性

S(Pr)1839-2.48型风机可输送多种工业气体，但需根据气体特性进行调整：

氧气（O₂）：

特殊要求：严格禁油，所有接触氧气的零件需脱脂处理材料选择：不锈钢或铜合金，避免铁素体钢安全措施：设置氮气吹扫系统，防止爆炸

氢气（H₂）：

特殊要求：极高密封性，氢分子易泄漏材料选择：防止氢脆，采用奥氏体不锈钢安全措施：设置氢气检测报警装置

二氧化碳（CO₂）：

特殊要求：注意干燥，防止形成碳酸腐蚀材料选择：耐酸不锈钢或涂层保护操作注意：低温可能形成干冰，需保温

工业烟气：

特殊要求：耐磨耐腐蚀，烟气中含粉尘和腐蚀成分材料选择：叶轮表面堆焊耐磨层或陶瓷涂层维护特点：缩短检查周期，及时清除积灰

7.2 气体性质对风机性能的影响

当输送气体与空气不同时，风机性能会发生变化，需进行换算：

流量换算：体积流量基本不变，质量流量随气体密度变化
换算公式：实际质量流量等于标准状态下质量流量乘以实际气体密度与空气密度的比值

压力换算：风机产生的压头（能量头）不变，但压力读数变化
换算公式：实际压力等于标准状态下压力乘以实际气体密度与空气密度的比值

功率换算：轴功率与气体密度成正比
换算公式：实际轴功率等于标准状态下轴功率乘以实际气体密度与空气密度的比值

以输送氢气为例，其密度约为空气的1/14，相同体积流量下：

质量流量减少为空气的1/14 压力表读数降低为空气的1/14 所需轴功率减少为空气的1/14

7.3 安全防护措施

防爆要求：输送易燃易爆气体时，电机和电器需采用防爆型 泄漏监测：设置气体泄漏检测仪，报警浓度设定为爆炸下限的20% 紧急切断：进出口设置快速切断阀，响应时间≤2秒 消防系统：配备惰性气体灭火系统，特别是对于氢气系统 接地保护：完善静电接地，接地电阻≤4Ω

八、C(Pr)、CF(Pr)、CJ(Pr)、D(Pr)、AI(Pr)、AII(Pr)系列风机简介

8.1 各系列特点对比

C(Pr)型系列多级离心鼓风机：

特点：2-4级压缩，每级有间冷器，效率高应用：适用于高压力比、中等流量的镨提纯工序压力范围：最高可达8-10 bar

CF(Pr)型系列专用浮选离心鼓风机：

特点：适应泡沫浮选工艺，防堵设计应用：稀土矿浮选工序供气特殊设计：增设除沫器和排水口

CJ(Pr)型系列专用浮选离心鼓风机：

特点：紧凑型设计，占地面积小应用：空间有限的浮选车间区别：与CF系列性能相似，结构更紧凑

D(Pr)型系列高速高压多级离心鼓风机：

特点：齿轮箱增速，转速可达20000 rpm以上应用：需要极高压力的特殊提纯工艺压力范围：最高可达15 bar

AI(Pr)型系列单级悬臂加压风机：

特点：单级悬臂结构，维护方便应用：低压小流量辅助工序限制：不适合大流量工况

AII(Pr)型系列单级双支撑加压风机：

特点：双支撑结构，稳定性优于AI系列应用：中小流量加压环节对比：介于AI和S系列之间

8.2 选型指南

选择风机系列时需考虑：

工艺要求：压力、流量、气体性质 安装条件：空间限制、基础承载能力 运行成本：效率、维护频率、备件价格 可靠性：平均无故障时间、厂家信誉 扩展性：未来工艺调整的可能性

对于镨提纯工艺，S(Pr)系列由于其平衡的性能和可靠性，成为大多数情况下的首选。当压力需求超过3.5 bar时，可考虑C(Pr)多级系列；当空间极其有限时，可考虑CJ(Pr)紧凑系列。

九、操作维护最佳实践

9.1 日常巡检要点

运行参数记录：每小时记录压力、流量、电流、振动、温度 泄漏检查：检查所有密封点，特别是碳环密封处 油系统检查：油位、油压、油温、油质目测 异常声音监听：使用听棒检测轴承和齿轮异响 基础螺栓检查：每月检查紧固情况，防止松动

9.2 定期保养计划

周保养：

清洁过滤器外表检查联轴器护罩测试报警装置

月保养：

分析润滑油样检查碳环密封泄漏量测量振动频谱

季度保养：

清洗油过滤器检查电机绝缘校准所有仪表

年度保养：

更换所有密封件检查叶轮磨损全面对中检查

9.3 节能运行建议

优化运行点：通过变频调速使风机始终运行在最佳效率区 减少系统阻力：定期清理管路，减少弯头和阀门 热回收利用：对出口高温气体进行余热回收 预防性能下降：及时维护，保持风机在设计效率运行 合理并联运行：多台风机运行时优化组合，避免大马拉小车

十、结语

S(Pr)1839-2.48型离心鼓风机作为轻稀土镨提纯工艺中的关键设备，其性能直接影响生产效率和产品质量。通过深入了解其结构原理、维护要点和故障处理方法，可以显著提高设备运行可靠性，降低维护成本。随着稀土工业的不断发展，对风机技术的要求也在不断提高，未来风机将向更高效率、更智能监控、更环保材料的方向发展。作为风机技术人员，我们需要不断学习新知识，掌握新技能，为稀土工业的进步贡献自己的力量。