轻稀土提纯风机技术解析：以S(Pr)684-2.33型离心鼓风机为核心的应用实践

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轻稀土提纯风机技术解析：以S(Pr)684-2.33型离心鼓风机为核心的应用实践

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯；铈组稀土；镨提纯；S(Pr)684-2.33离心鼓风机；风机配件维修；工业气体输送；离心鼓风机技术

引言

在稀土工业，尤其是轻稀土（铈组稀土：镧、铈、镨、钕等）的冶炼与提纯工艺中，离心鼓风机是不可或缺的关键动力设备。其承担着为各类选矿、萃取、分离、煅烧等工序提供稳定、洁净、特定压力与流量气体的核心任务。针对不同工艺环节对气体参数（压力、流量、介质）的严苛要求，发展出了如C(Pr)、CF(Pr)、CJ(Pr)、D(Pr)、AI(Pr)、S(Pr)、AII(Pr)等一系列专用风机型号。本文将聚焦于镨（Pr）元素提纯流程中常见的S(Pr)684-2.33型单级高速双支撑加压风机，系统阐述其基础知识、型号释义、核心配件构成、维护修理要点，并延伸探讨其在输送各类工业气体时的技术考量。

第一章：轻稀土提纯工艺与风机选型概述

轻稀土提纯是一个复杂的物理化学过程，通常涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等多个单元操作。在这些过程中，风机主要用于：

浮选与跳汰：为浮选机或跳汰机提供充气或气流，通过气泡携带实现矿物初步富集，常用CF(Pr)、CJ(Pr)系列专用浮选风机。 流态化与气力输送：在焙烧炉或干燥窑中，提供流态化风或输送风，确保物料均匀受热或高效传输。 工艺气体供应：为反应釜、萃取槽等提供或排除特定工艺气体（如氮气保护、空气氧化等）。 烟气处理与排放：输送生产过程中产生的工业烟气至环保处理系统。

风机的选型直接关系到生产效率、产品质量与能耗。S(Pr)系列单级高速双支撑加压风机，凭借其结构紧凑、转速高、压力适中、调节范围广、运行稳定等特点，尤其适用于需要中等压力、较大流量且对气体洁净度有一定要求的加压鼓风环节，例如镨的某些氧化还原或分离工段的气体供应。

第二章：S(Pr)684-2.33型风机型号详解与技术参数

风机型号是技术特征的凝练表达。对S(Pr)684-2.33的解码如下：

“S(Pr)”：代表“S”系列单级高速双支撑加压风机，专门设计或适用于镨（Pr）及其相关轻稀土元素的提纯工艺流程。 “684”：表示风机在标准进气状态下的额定体积流量，单位为立方米每分钟。即该风机设计流量为每分钟684立方米。这是选型时匹配工艺需求的关键参数。 “-2.33”：表示风机出口的静压（或全压）值为2.33个标准大气压（绝对压力），或可理解为出口表压约为1.33个大气压（因进风口为标准大气压时，绝对压力=表压+1）。此压力值满足了工艺流程中对气体穿透力或系统阻力的克服要求。 隐含条件：根据说明，型号中无“/”符号，表示其标准进气压力为1个标准大气压（常压）。若工况进气压力非标，则需在选型时特别注明。

该风机的核心性能曲线，描述了在给定转速下，流量与压力、流量与轴功率、流量与效率之间的关系。通常，随着流量增加，压力呈下降趋势；轴功率先增后减，存在一个高效工作区。用户需确保风机长期运行点靠近设计点（684m³/min, 2.33atm），以获得最佳运行效率和稳定性。

第三章：S(Pr)684-2.33风机核心配件与功能解析

该型风机作为高速精密设备，其可靠性建立在各个高品质配件的协同工作上。主要核心配件包括：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承载与动力传递部件，通常由高强度合金钢（如42CrMo）经锻打、精密加工、热处理（调质、表面淬火）制成。必须具备极高的强度、刚性和抗疲劳性能，其动平衡精度直接决定整机振动水平。 风机转子总成：这是风机做功的核心部件。包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等。叶轮多为闭式或半开式，采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或数控加工而成，型线经过空气动力学优化。转子总成在装配后需进行严格的动平衡校正，确保在高速下平稳运行。 风机轴承与轴瓦：对于双支撑结构的S系列风机，通常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为巴氏合金，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。轴承系统负责支撑转子，保持其精确旋转中心，并通过油膜润滑带走摩擦热。油膜的建立遵循流体动压润滑原理。 轴承箱：容纳轴承、轴瓦和润滑油的密闭壳体。它提供精确的轴承座安装基准，保证转子对中，并集成润滑油路（进油、回油、观察窗、测温点等）。 密封系统：是防止气体泄漏和油污染的关键。 气封（级间密封与轴端密封）：常用迷宫密封，利用一系列节流齿隙与膨胀空腔形成流动阻力，减少级间窜气和轴端气体外泄。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油沿轴向外泄漏。常用骨架油封或机械密封。 碳环密封：在某些要求更高、介质特殊或压力更高的场合，会采用碳环密封作为轴端密封。它由多个分割的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套，形成动态密封，具有自润滑、耐磨损、适应微小挠动的优点。 其它关键配件：进口导叶或阀门（调节流量）、进出口法兰、机壳（通常为铸铁或铸钢，形成气体流道）、润滑系统（油泵、冷却器、过滤器）、监控仪表（振动、温度、压力传感器）等。

第四章：风机常见故障分析与修理维护要点

对S(Pr)684-2.33风机的维护修理，应以预防为主，定期巡检，并针对常见故障进行精准处理。

振动超标：原因：转子动平衡破坏（叶轮积垢、磨损、掉块）；对中不良；轴承磨损或间隙过大；地脚螺栓松动；基础刚性不足；接近临界转速。修理：停机检查，重新进行转子动平衡校正；重新找正联轴器；检查更换轴瓦，调整轴承间隙；紧固地脚螺栓；加固基础。振动值应严格控制在国家标准（如GB/T 6075）或制造商要求的范围内。 轴承温度过高：原因：润滑油量不足或油质劣化；润滑油牌号错误；冷却系统故障；轴承间隙过小或装配不当；轴瓦刮研不良，接触不佳；负载过大。修理：检查油位，更换合格的润滑油；清理油冷却器，确保水路畅通；重新调整轴承间隙或刮研轴瓦；检查工艺系统，确认风机是否在超负荷区运行。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞；密封间隙磨损过大，内泄漏严重；转速未达到额定值（如皮带打滑、电机问题）；管网阻力变化，实际工况点偏离；叶轮腐蚀或磨损严重。修理：清洗或更换过滤器；检查并调整或更换迷宫密封齿、碳环密封；检查驱动系统，确保额定转速；复核管网设计，必要时调整；修复或更换叶轮。 异常噪音：原因：轴承损坏；转子与静止件发生摩擦；喘振现象（系统小流量不稳定工况）；松动部件。修理：立即停机检查，更换轴承；检查间隙，消除摩擦；调整操作，避开喘振区（喘振是风机在低流量下的一种不稳定工况，表现为气流周期性振荡，伴随剧烈振动和噪音）；紧固所有部件。

大修流程通常包括：解体检查、清洗测量、转子动平衡、轴瓦刮研与更换、密封更换、对中调整、油路清洗、试车调试等。大修后必须进行性能测试，确保达到原设计指标。

第五章：输送不同工业气体的特殊考量

S(Pr)684-2.33及其同系列风机不仅输送空气，在稀土提纯全流程中，还可能输送多种工业气体。气体物性参数的变化，对风机的设计和操作提出特殊要求：

气体密度：风机的压力与功率近似与气体密度成正比。输送密度小于空气的氢气(H₂)、氦气(He)时，在相同转速和流量下，产生的压力和消耗的功率会显著降低；反之，输送密度大于空气的二氧化碳(CO₂)、氧气(O₂)（相同条件下略重于空气）时，压力和功率会增加。选型时需按实际气体密度重新计算性能曲线。 气体腐蚀性：如工业烟气可能含硫化物、湿氯气等腐蚀成分。需选用耐蚀材料（如不锈钢叶轮、机壳内衬防腐涂层），密封也需强化。 气体危险性： 氧气(O₂)：强氧化剂，禁油。风机所有与氧气接触的部件需进行严格的脱脂处理，润滑油路必须完全隔绝，通常采用氮气吹扫的密封腔或特殊密封形式防止油渗入。 氢气(H₂)：易燃易爆，密度小易泄漏。对密封要求极高，常采用干气密封、串联式碳环密封等，防止泄漏积聚。电机需防爆。 惰性气体（氮气N₂、氩气Ar、氦气He、氖气Ne）：虽性质稳定，但可能用于保护性气氛，要求风机密封良好，防止空气渗入污染工艺气体。 气体纯净度要求：对于高纯气体输送，必须防止润滑油污染。可采用磁悬浮或空气轴承的无油风机，或优化密封设计（如氮气阻塞密封）确保零污染。 温度与湿度：高温或高湿度气体会影响材料强度、密封性能，并可能引起冷凝腐蚀。需考虑冷却、保温或材质升级。

因此，在订购用于特定气体的S(Pr)系列风机时，必须明确告知制造商气体的完整组分、温度、压力、湿度及特殊安全要求，以便进行定制化设计和材料选择。

结论

S(Pr)684-2.33型单级高速双支撑加压风机作为轻稀土镨提纯工艺中的一款典型装备，其高效稳定的运行是保障生产连续性与产品品质的基石。深入理解其型号含义、掌握其核心配件的工作原理与维护要点，并充分考虑输送介质的物化特性对风机运行的影响，是每一位风机技术管理者与维护人员的必备技能。随着稀土产业的不断升级，对风机的效率、可靠性及适应性提出了更高要求，未来，智能化监测、高效节能叶轮设计、先进密封技术的应用，将使如S(Pr)系列等专用风机在稀土提纯领域发挥更加卓越的作用。

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