轻稀土钷(Pm)提纯风机基础知识与应用详解:以D(Pm)2638-2.87型高速高压多级离心鼓风机为核心

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轻稀土钷(Pm)提纯风机基础知识与应用详解:以D(Pm)2638-2.87型高速高压多级离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钷提纯离心鼓风机 D(Pm)2638-2.87 风机配件风机维修工业气体输送多级离心风机稀土矿选矿

第一章稀土矿提纯与离心鼓风机技术概述

稀土元素作为现代高科技产业不可或缺的战略资源，其提纯工艺对设备提出了特殊要求。轻稀土钷（Promethium，Pm）作为稀土家族中的重要成员，主要存在于氟碳铈矿、独居石等矿物中，其提纯过程涉及破碎、研磨、浮选、萃取、分离等多道工序，其中气体输送与加压环节至关重要。离心鼓风机在这些工序中承担着提供气源动力、输送工艺气体、维持系统压力等关键职能。

在稀土提纯工艺流程中，风机需要满足以下特殊要求：第一，适应稀土矿选矿厂的特殊工况，包括可能存在的腐蚀性气体环境；第二，提供稳定且可精确控制的气流压力与流量，以满足浮选、跳汰等工艺对气泡大小与分布的要求；第三，具备良好的密封性能，防止珍贵稀土粉尘逸散及工艺气体泄漏；第四，运行可靠，维护便捷，以保障连续生产的需要。

针对这些需求，风机行业开发了系列化专用产品，主要包括：“C(Pm)”型系列多级离心鼓风机，适用于中压大风量场合；“CF(Pm)”型与“CJ(Pm)”型系列专用浮选离心鼓风机，针对浮选工艺优化了气动性能与调节特性；“D(Pm)”型系列高速高压多级离心鼓风机，为高压需求场景设计；“AI(Pm)”型系列单级悬臂加压风机、“S(Pm)”型系列单级高速双支撑加压风机以及“AII(Pm)”型系列单级双支撑加压风机，满足了不同压力与流量组合的工艺需求。这些风机可安全输送空气、工业烟气、二氧化碳、氮气、氧气、氦气、氖气、氩气、氢气以及各种混合无毒工业气体，展现了广泛的工艺适应性。

第二章 D(Pm)2638-2.87型高速高压多级离心鼓风机深度解析

2.1 型号释义与技术参数

型号“D(Pm)2638-2.87”遵循了清晰的命名规则：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机。该系列风机通常采用多级叶轮串联结构，通过高速旋转逐级提高气体压力，特点是压比高、结构紧凑。 “(Pm)”：指明该风机为轻稀土钷（Pm）提纯工艺专用或适用于此类工艺环境，可能在材质选择、密封设计、防腐处理等方面进行了特殊优化。 “2638”：表示风机在设计工况下的进口容积流量为每分钟2638立方米。这是风机选型的核心参数之一，直接关系到其能否满足工艺流程的气量需求。 “-2.87”：表示风机出口气体压力为2.87个大气压（绝对压力），或出口表压约为1.87个大气压（工程大气压）。此压力值对于推动气体通过后续工艺设备（如跳汰机、浮选柱的布风装置）至关重要。 进风口压力：根据命名规则，型号中未标注进风口压力，则默认进风口压力为1个大气压（标准大气条件）。若工况进气压力非标，需在选型时特别说明。

该型号风机主要服务于稀土矿提纯流程中需要较高气源压力的环节，例如驱动跳汰机、为高压浮选提供气泡、或作为气体循环增压单元。其性能曲线（即流量-压力曲线、流量-功率曲线、流量-效率曲线）需与工艺系统的阻力特性相匹配，确保风机在高效区内稳定运行。

2.2 结构特点与工作原理

D(Pm)2638-2.87型风机属于多级离心式鼓风机。其核心工作原理基于离心力作用和能量转换：原动机（通常为电动机）驱动风机主轴高速旋转，固定在主轴上的多级叶轮随之转动。气体从进气口轴向吸入，进入第一级叶轮。在叶轮叶片的作用下，气体随叶轮高速旋转，获得动能和静压能。随后，气体流入扩压器，流速降低，部分动能转化为静压能。接着，气体经回流器导流，进入下一级叶轮，再次获得能量。如此逐级增压，最终从风机出口排出达到所需压力的气体。

该型号风机的典型结构组成包括：

机壳：通常为水平剖分式，便于内部组件的安装与检修。材料需根据输送气体性质（如是否含腐蚀性成分）选择，常用铸铁、铸钢或不锈钢。 转子总成：这是风机的核心运动部件，由主轴、多级叶轮、平衡盘（用于平衡轴向推力）、联轴器等部件组装而成，并经过严格的动平衡校验，确保高速运转平稳。 轴承与轴承箱：支撑转子总成，承受径向和轴向载荷。D系列高压风机常采用滑动轴承（轴瓦），因其承载能力大、运行平稳、耐冲击性好。轴承箱为轴承提供稳定的支撑和润滑环境，内部设有油路。 密封系统：这是防止气体泄漏和润滑油污染的关键。 气封（级间密封与轴端密封）：在叶轮与机壳之间、各级之间，通常采用迷宫密封，利用多次节流效应减少内部泄漏。轴封：在主轴伸出机壳的部位，为防止工艺气体外泄或空气吸入（根据风机内压力正负而定），D(Pm)型风机常采用碳环密封。碳环密封是一种接触式干气密封，由多个碳石墨环组成，在弹簧力作用下与轴套保持贴合，实现良好密封，尤其适用于不允许油污染或输送特殊气体的场合。油封：安装在轴承箱端部，防止润滑油沿轴泄漏。 润滑系统：为滑动轴承和齿轮（若为齿轮增速型）提供压力润滑，包括油箱、油泵、冷却器、过滤器及管路仪表。底座：支撑整合风机，并设有找正调整装置。

第三章关键配件详解与维护要点

风机的长期可靠运行离不开对核心配件的深入理解和妥善维护。

3.1 主轴

作为传递扭矩、承载叶轮等旋转部件的核心零件，主轴必须具有极高的强度、刚度和疲劳抗力。材料通常选用优质合金钢（如40Cr、35CrMo等），经过调质热处理以获得良好的综合机械性能。加工精度要求极高，特别是安装轴承、叶轮的轴颈部位，其尺寸精度、形位公差和表面粗糙度直接影响装配质量与运行平稳性。维护中需定期检查主轴有无腐蚀、磨损、裂纹（可通过无损探伤检测），确保其直线度符合要求。

3.2 轴承与轴瓦

D(Pm)系列风机采用的滑动轴承，其核心是轴瓦。轴瓦内衬通常由巴氏合金（一种耐磨减摩的白色合金）浇铸而成，与主轴轴颈形成油膜摩擦副。润滑油在轴颈旋转带动下形成动压油膜，将旋转部件“浮起”，实现近乎零磨损的运转。维护重点在于：

润滑油的品质与清洁度：定期化验油质，及时更换。保持滤油器有效工作。 轴瓦间隙：安装和检修时需精确测量、调整径向间隙和轴向间隙，间隙过小易导致发热烧瓦，过大则引起振动。 温度监控：轴承温度是运行状态最直接的指标，需持续监测，异常升温需立即排查原因（如供油不足、油质劣化、负载过大、对中不良等）。

3.3 转子总成

转子总成包括主轴、所有叶轮、平衡盘、套筒等旋转部件的组合体。其动平衡精度直接决定风机振动水平。在制造和维修后，必须在动平衡机上进行高速动平衡校正，将残余不平衡量控制在标准（如G2.5级）以内。运行中，若因叶轮磨损、结垢或局部损伤导致平衡破坏，会产生剧烈振动，需及时停机重新做动平衡。

3.4 密封组件

碳环密封：是D(Pm)风机用于特殊气体密封的关键。维护时需检查碳环的磨损情况，磨损过量会导致泄漏量增大。检查弹簧弹力是否衰减。安装时需保证各碳环在密封腔内活动灵活，端面贴合良好。输送气体若含有粉尘，需在进气端加强过滤，以防磨损失效。 迷宫密封：检查密封齿的磨损、倒伏情况，间隙是否超标。过大的间隙会降低风机内效率。油封：检查唇口是否老化、开裂，确保密封效果，防止漏油。

3.5 轴承箱

轴承箱是轴承的“家”，需保持其清洁，各结合面密封良好，防止进水、进尘。检查箱体有无裂纹、渗漏。确保轴承箱与机壳的对中稳定性，避免因管道应力或基础变形导致对中破坏。

第四章风机常见故障诊断与修理流程

针对D(Pm)2638-2.87这类高压高速风机，科学的维修至关重要。

4.1 常见故障诊断

振动超标：最常见故障。可能原因包括：转子不平衡（需动平衡）、对中不良（重新找正）、轴承磨损或损坏（更换轴瓦/轴承）、基础松动或刚性不足（加固）、喘振（调整工况点远离喘振区）、叶轮结垢或局部损坏（清洗或更换）。 轴承温度高：原因可能是：润滑油量不足或油质差、冷却器效果不良、轴承间隙不当、负载过大、对中不好。 风量或风压不足：可能原因：转速未达额定值、进口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、叶轮磨损严重、管网阻力大于设计值。 异常噪音：除振动原因外，可能由喘振、轴承损坏、转子与静止件摩擦（如密封刮擦）引起。

4.2 修理流程与注意事项

前期准备：切断电源，做好安全隔离；查阅技术图纸和历次维修记录；准备专用工具、量具和备用配件。 解体与检查：按顺序拆卸管路、联轴器护罩、仪表、上机壳等。对转子总成、轴瓦、密封（碳环密封、迷宫密封）、气封、油封、叶轮、流道等进行全面清洗和仔细检查，记录磨损、腐蚀、裂纹等缺陷的尺寸和位置。 修理与更换：转子：若叶轮磨损在允许范围内可修复，严重则更换。主轴若有轻微磨损可镀铬或喷涂后磨修，裂纹则必须更换。重新组装转子后，必须进行动平衡。轴瓦：巴氏合金层脱壳、磨损超限、存在裂纹或严重划伤时，需重新浇铸或更换新瓦。刮研是新轴瓦装配的关键工序，需保证接触角和接触点符合标准，并刮出合适的油楔。密封：更换所有老化或磨损的碳环密封件、油封。调整或更换迷宫密封片，确保设计间隙。其他：清理冷却器、油路，更换润滑油和滤芯。 回装与对中：按拆卸的逆顺序回装，确保各部件清洁、到位。回装后，进行主轴与电机轴的精密对中，通常采用激光对中仪，确保同轴度误差在允许范围内。 试运行：点动检查转向，无异常后正式启动。进行空载和逐级加载试运行，密切监控振动、温度、电流、风压风量等参数，运行稳定至少2-4小时后，方可投入正式运行。

第五章输送各类工业气体的特殊考量

在稀土提纯及其他化工流程中，风机输送的介质多样，对风机设计、材料、密封和安全提出不同要求。

空气：最普遍介质。主要注意进气过滤，防止粉尘磨损叶轮和堵塞流道。 工业烟气：可能含有腐蚀性成分（如硫氧化物）、粉尘和一定温度。需考虑机壳、叶轮的耐腐蚀材料（如不锈钢、特种合金），加强进气净化（洗涤、除尘），并核算温度对材料强度、密封及冷却系统的影响。 二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：一般为惰性气体。重点在于密封的严密性，防止气体泄漏浪费或影响工艺氛围。碳环密封和机械密封是常见选择。 氧气(O₂)：强氧化性，忌油。润滑系统必须绝对防止油脂渗入气腔，通常采用碳环密封等干式密封。与氧气接触的所有部件需严格脱脂清洗，材料应选用在氧气环境中不易发生燃爆的（如铜合金、不锈钢），并控制流速避免静电积聚。 氦气(He)、氖气(Ne)：稀有气体，价格昂贵。对密封性能要求极高，力求零泄漏。通常采用高性能干气密封或串联式密封。 氢气(H₂)：密度小、渗透性强、易燃易爆。风机设计需特别注重防泄漏和防爆。密封系统多采用串联式干气密封或迷宫密封配以惰性气体阻塞。电气元件需符合防爆标准。由于氢气密度低，风机所需功率相对较小，但叶轮型线可能需特殊设计以保持效率。 混合无毒工业气体：需明确所有组分及其比例、温度、湿度、杂质含量，以综合评估其腐蚀性、毒性、爆炸极限、分子量（影响风机压头和功率）等，从而确定材料、密封和安全防护方案。

结论
D(Pm)2638-2.87型高速高压多级离心鼓风机作为轻稀土钷提纯工艺中的关键动力设备，其高效稳定的运行对于保障稀土产品的纯度与生产效率具有重要意义。深入理解其型号参数、结构原理，掌握核心配件如主轴、轴瓦、转子总成、碳环密封、气封、油封及轴承箱的特性和维护要点，是进行科学故障诊断与精细化维修的基础。同时，面对多样的工业气体输送任务，必须根据气体特性，在材料选择、密封形式、安全防护等方面采取针对性措施。随着稀土产业的持续发展和技术进步，对专用风机设备的可靠性、高效性和智能化水平将提出更高要求，这需要设备制造商与用户不断加强技术交流与创新实践。

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