轻稀土钷(Pm)提纯风机技术详解:以D(Pm)1114-2.83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、稀土矿离心鼓风机、D(Pm)1114-2.83、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心鼓风机、轴瓦、碳环密封

一、稀土矿提纯工艺中的离心鼓风机基础概述

在稀土矿物提纯，尤其是轻稀土元素钷（Pm）的提取与精炼过程中，离心鼓风机作为关键的气体动力与处理设备，扮演着不可替代的角色。稀土矿的提纯通常涉及焙烧、酸分解、溶剂萃取、离子交换以及浮选等多种工序，这些工序往往需要特定压力、流量和纯度的气体参与反应或作为载体。离心鼓风机通过高速旋转的叶轮对气体做功，将机械能转化为气体的压力能和动能，从而满足工艺流程中对气体输送、加压、曝气等需求。

针对稀土提纯行业的特殊工况（如可能存在的腐蚀性介质、对气体纯度的要求、连续的工业运行等），风机系列进行了专业化设计。主要包括：“C(Pm)”型系列多级离心鼓风机，适用于中等压力的大流量送风；“CF(Pm)”与“CJ(Pm)”型系列专用浮选离心鼓风机，专为浮选工序的气体搅拌与泡沫输送优化；“D(Pm)”型系列高速高压多级离心鼓风机，适用于需要较高出口压力的工艺环节；“AI(Pm)”型系列单级悬臂加压风机，结构紧凑；“S(Pm)”型系列单级高速双支撑加压风机，运行稳定；“AII(Pm)”型系列单级双支撑加压风机等。这些风机可安全输送包括空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)及混合无毒工业气体在内的多种介质。

二、核心机型深度解析：D(Pm)1114-2.83型高速高压多级离心鼓风机

2.1 型号标识解读

以本文重点阐述的D(Pm)1114-2.83型号为例，其命名规则解析如下：

“D”：代表该风机属于D型系列，即高速高压多级离心鼓风机。该系列特点在于通过多个叶轮串联工作，逐级提高气体压力，最终实现较高的出口压力，同时采用高转速设计以缩小机组尺寸、提高效率。

“(Pm)”：标识此风机主要设计应用或优化适用于涉及轻稀土元素钷（Promethium）的提纯工艺环境。这意味着在材料选择、密封设计和防腐处理上，可能针对钷提取过程中可能遇到的特定化学环境（尽管钷本身放射性较弱，但其工艺链中可能伴生其他物质）进行了考量。

“1114”：此数字通常表示风机的流量参数。参照同系列“D(Pm)300-1.8”型号中“300”代表流量为每分钟300立方米，可以推断“1114”很可能代表该风机的额定流量为每分钟1114立方米。具体需以制造厂家的性能曲线表为准，该流量一般是指在标准进气状态（通常为1个标准大气压，20℃，相对湿度50%）下的输出值。

“-2.83”：表示风机的出风口绝对压力为2.83个大气压（绝压）。根据型号说明惯例，如果没有“/”符号附加表示进口压力，则默认风机进风口压力为1个标准大气压（绝压）。因此，该风机的压升（压比）约为2.83。这个压力水平能够满足稀土提纯工艺中某些需要气体穿透液层、驱动反应或进行气力输送的环节。

2.2 设计特点与在钷提纯中的应用优势

D(Pm)1114-2.83型风机作为多级高速离心式鼓风机，其核心优势在于：

高压力输出：通过精心设计的多级叶轮与扩压器、回流器的组合，将气体逐级压缩，最终稳定输出2.83个大气压的压力，为工艺提供充足的气体动力。

高效率：高速设计配合高效的叶轮流道模型，减少了内部流动损失，提高了能量转换效率，在长期运行的稀土冶炼厂中能显著降低能耗。

结构紧凑：高转速（通常由齿轮箱增速驱动）使得在相同功率和流量压力参数下，风机的转子尺寸更小，整体结构紧凑，节省安装空间。

工况适应性：针对稀土提纯气体环境，过流部件（如叶轮、机壳）可选用不锈钢、特种合金或其他防腐材料制造，以抵抗工艺气体中可能存在的微量腐蚀成分。

在钷的湿法冶金提纯流程中，D(Pm)1114-2.83可能用于：

氧化焙烧后的气力输送：将焙烧后的矿粉输送到下一工序。

萃取或离子交换过程的搅拌曝气：向反应槽中注入洁净的压缩空气或惰性气体（如氮气、氩气），促进混合与反应。

产品干燥环节的热风循环：提供干燥介质。

环保尾气处理系统的气体增压：将工艺尾气增压后送入处理装置。

三、关键配件系统详解

D(Pm)系列风机的可靠运行依赖于一系列精密配件（或称部件）的协同工作。以下对核心配件进行说明：

3.1 转子总成

这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、平衡盘（鼓）、轴套等部件过盈配合或键连接而成。叶轮采用后弯式叶片设计，以获取较高的压头和效率。每个叶轮级别都需进行严格的动平衡校正，确保整个转子总成在高转速下运行平稳，振动值控制在极低范围内。对于输送特殊工业气体的应用，叶轮材质的选择至关重要。

3.2 轴承与轴瓦系统

高速高压离心鼓风机常采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承。轴瓦通常由巴氏合金等耐磨材料浇铸在钢背上制成，形成油膜支撑转子，具有承载能力强、阻尼性能好、运行平稳、寿命长等优点。轴承系统包括径向轴承和止推轴承，分别承受转子的径向载荷和轴向推力。轴承箱是容纳轴承、提供润滑油路和冷却的关键部件，其设计需保证良好的刚性、对中性和散热性。

3.3 密封系统

密封是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，尤其在输送贵重、有毒或易燃工业气体时。

气封与油封：在轴穿过机壳的部位，设置迷宫密封、蜂窝密封等气封结构，通过一系列节流间隙来减少工艺气体的轴向泄漏。在轴承箱靠近转子的一侧，设置油封（如迷宫油封、接触式唇封等），防止润滑油窜入机内或气体进入轴承箱。

碳环密封：在输送特殊气体（如氢气、氧气）或要求零泄漏的场合，常采用碳环密封。这是一种非接触式干气密封，由多个碳环串联组成，在弹簧力和气体压力作用下紧贴轴套（或密封座）端面，形成极窄的密封间隙，实现极低泄漏率。其材料具有自润滑、耐高温、化学稳定性好的特点。

3.4 其他重要配件

齿轮箱：用于将电动机的转速提升至风机转子所需的工作转速（通常可达数千甚至上万转/分钟）。它是高速风机的核心动力传输部件，要求极高的制造精度和可靠的润滑冷却。

进口导叶或阀门：用于调节风机流量，适应工艺变化。

润滑系统：独立的油站提供强制润滑，包括油箱、油泵、冷却器、过滤器等，确保轴承和齿轮得到充分的润滑和冷却。

进出口消音器：降低气体流动产生的空气动力性噪声。

监测仪表：振动、温度、压力传感器，实时监控风机运行状态。

四、风机维护与修理要点

对D(Pm)1114-2.83这类关键设备，预防性维护和及时修理是保障其长周期稳定运行的关键。

4.1 日常维护与检查

润滑系统：定期检查油位、油温、油压；按时取样分析油质，根据结果更换润滑油和滤芯。

振动与温度监测：持续监测轴承箱振动值和温度，建立趋势图，异常升高往往是故障前兆。

密封检查：检查气封、油封处是否有异常泄漏。对于碳环密封，监控其泄漏量指示。

性能监测：记录进出口压力、流量、电流等参数，评估风机效率是否下降。

4.2 常见故障与修理

振动超标：

原因：转子积垢或磨损导致不平衡；联轴器对中不良；轴承（轴瓦）磨损；基础松动；喘振（流量过低导致）。

修理：停机后对转子进行清洗或修复，并重新动平衡；重新精确对中；检查并更换磨损的轴瓦；紧固地脚螺栓；调整操作点，避免喘振区。

轴承温度高：

原因：润滑油不足或变质；冷却器效果差；轴承间隙不当（过小或过大）；负载过大。

修理：检查润滑系统，换油或清理冷却器；调整轴承间隙至设计值；检查工艺系统是否阻力增大。

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；叶轮腐蚀或磨损；转速下降。

修理：清洗或更换滤芯；调整或更换迷宫密封齿、碳环密封等；修复或更换叶轮；检查电机和齿轮箱。

气体泄漏异常：

原因：机械密封或碳环密封损坏；壳体或管道连接处密封失效。

修理：根据密封类型进行更换或修复。更换碳环密封时需特别注意清洁度和安装精度。

4.3 大修注意事项

风机运行一定周期后（通常按运行小时数或制造商建议），需进行解体大修。内容包括：彻底清洗所有部件；检查测量主轴直线度、叶轮口环间隙、各级流道腐蚀情况；全面检查更换所有轴承（轴瓦）和密封件；转子总成重新进行高速动平衡；检查齿轮箱齿轮啮合情况；清理润滑系统管路。大修后需按规程进行单机试车和工艺联动试车。

五、输送各类工业气体的特殊考量

D(Pm)系列风机设计时已考虑多种气体介质，但在具体应用时仍需注意：

爆炸性气体（如氢气H₂）：必须确保风机内部杜绝火源，采用防爆电机，接地良好。密封必须极其可靠，通常优先选用碳环密封或干气密封。结构设计需考虑氢气的强渗透性和低密度特性。

助燃气体（如氧气O₂）：所有与氧气接触的部件必须彻底脱脂，确保无油污，以防燃爆。材料需选用与氧兼容的（如特定不锈钢），禁铜禁铝。润滑系统需严格隔离，防止油汽进入机壳。

惰性气体（如氮气N₂、氩气Ar）：相对安全，但需注意纯度保持，防止密封不严导致空气渗入污染气体。

腐蚀性气体（如工业烟气、含酸雾气体）：过流部件需根据气体成分和温度选用耐蚀合金、涂层或非金属材料。停机时需进行吹扫，防止冷凝酸腐蚀。

稀有气体（如氦气He、氖气Ne）：通常价值昂贵，对密封泄漏率要求极高，碳环密封是理想选择。

二氧化碳(CO₂)：注意在高压低温下可能液化或产生干冰，影响运行。

结论
D(Pm)1114-2.83型高速高压多级离心鼓风机是轻稀土钷提纯工艺中一款性能卓越的动力设备。其2.83个大气压的出气压力和1114立方米每分钟的流量，能够满足诸多关键工序的气源需求。深刻理解其型号含义、掌握由主轴、轴瓦、转子总成、碳环密封等核心配件构成的技术体系，并实施科学的维护与修理，是保障其在输送空气乃至各种特殊工业气体工况下安全、高效、长周期稳定运行的根本。随着稀土工业技术的不断进步，对风机设备的可靠性、效率及适应性也提出了更高要求，这将继续推动着如D(Pm)系列等专用风机技术的持续革新与发展。