轻稀土钷(Pm)提纯风机技术与D(Pm)780-1.39型鼓风机综合解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钷提纯、离心鼓风机、D(Pm)780-1.39、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心风机

第一章 稀土矿提纯工艺中的离心鼓风机基础概述

1.1 稀土元素提纯工艺与风机需求

轻稀土钷(Promethium, Pm)作为稀土家族中的重要成员，其提取与纯化工艺对气体输送设备提出了特殊要求。在稀土矿的浮选、焙烧、浸出及分离提纯过程中，离心鼓风机承担着提供氧化气氛、输送反应气体、维持系统压力及参与气力输送等关键任务。特别是钷元素的化学活性较强，其提纯过程往往需要在特定气氛环境下进行，这就要求鼓风机不仅要提供稳定的气体流量和压力，还需要具备良好的密封性、耐腐蚀性及运行可靠性。

1.2 稀土提纯专用风机系列概览

针对稀土矿提纯的不同工艺环节，风机技术发展出了多个专用系列：

“C(Pm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中压、大流量工况，常服务于焙烧、烧结等工序。

“CF(Pm)”型与“CJ(Pm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工艺设计，注重流量稳定性与抗堵塞能力。

“D(Pm)”型系列高速高压多级离心鼓风机：针对高压反应环境，如高压浸出、气体加压输送等关键环节。

“AI(Pm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于辅助系统或小规模气体加压。

“S(Pm)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速下稳定性好，适用于连续运行的加压环节。

“AII(Pm)”型系列单级双支撑加压风机：兼顾稳定性与维护便利性，常用于一般性气体输送。

这些风机可输送的气体介质包括：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)以及混合无毒工业气体。风机选型需综合考虑气体性质、工艺压力、流量需求及安全规范。

1.3 风机型号编码规则解析

以典型型号“D(Pm)300-1.8”为例：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机。

“(Pm)”：表示该风机设计适用于钷提纯或相关稀土工艺环境，可能在材料选择、密封方式或结构细节上有特殊考量。

“300”：表示风机在设计工况下的流量为每分钟300立方米。

“-1.8”：表示风机出风口压力为1.8个大气压（表压）。此处未标注进口压力，则默认进口压力为1个大气压（绝对压力）。若型号中有“/”符号，如“1.0/1.8”，则“/”前为进口压力，“/”后为出口压力。

此编码体系直观反映了风机的核心性能参数，是选型、匹配与操作的基础依据。

第二章 D(Pm)780-1.39型高速高压多级离心鼓风机详解

2.1 型号含义与设计定位

轻稀土钷(Pm)提纯风机D(Pm)780-1.39，是一款专为稀土提纯工艺中高压气体输送环节设计的关键设备。

“D(Pm)”：标识其属于D系列，并针对钷提纯工艺优化。

“780”：表示该风机在设计点（通常指标准进口状态）的额定体积流量为每分钟780立方米。此流量需根据实际气体成分、温度、压力进行换算。

“-1.39”：表示风机出口压力为1.39个大气压（表压，即相对于大气压的压力增量）。结合默认的1个大气压进口压力，该风机提供0.39 MPa（约3.9公斤力/平方厘米）的压升。此压力水平非常适用于需要克服较高系统阻力或进行一定压力下气体反应的钷提纯工序，如加压过滤、气体循环或特定反应釜的鼓风。

2.2 核心结构与工作原理

D(Pm)780-1.39为多级离心式结构，其核心工作原理是：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与动能。气体经进气室进入，依次通过多级叶轮和导叶（或扩压器），在每一级中获得能量提升，最终经出气口排出。

其高速高压特性主要通过以下实现：

多级串联：多个叶轮串联工作，逐级提升气体压力，单级压比较低，有利于提高效率和稳定性。

高转速设计：通常配备高速齿轮箱或采用直联高速电机驱动，转速可达每分钟数千甚至上万转，是获得高压力的关键。

精密气动设计：叶型、流道经过优化，以在高压下维持较高效率，并尽可能拓宽稳定工作区间。

该风机在钷提纯流程中，可能用于向加压反应装置提供含氧空气或惰性保护气，也可能用于工艺尾气的再循环或增压输送。

2.3 核心配件系统详述

为确保轻稀土钷(Pm)提纯风机D(Pm)780-1.39在高压、可能存在的腐蚀性介质环境下稳定运行，其配件系统至关重要。

1. 风机主轴

作为传递扭矩、支撑转子的核心部件，通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造而成，并经过调质热处理，以保证优异的综合机械性能（高强度、高韧性、抗疲劳）。

主轴需经过精密加工，保证各安装部位的同心度、圆柱度及表面光洁度。对于高速风机，主轴还需进行动平衡校正，以消除不平衡量，防止振动超标。

2. 风机转子总成

这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、平衡盘（鼓）、联轴器等部件组装而成。

叶轮：是多级鼓风机的核心做功元件。D(Pm)系列叶轮通常采用后弯式叶片设计，以兼顾压力与效率。材料需根据输送气体性质选择，对于可能接触腐蚀性气体的场合，常采用不锈钢（如304、316）或更高等级的耐蚀合金。每个叶轮在组装前都需进行单独的超速试验和精密动平衡。

平衡盘（鼓）：用于平衡转子在运行中产生的巨大轴向推力，是保证轴承寿命和运行稳定的关键部件。

3. 轴承与轴瓦

D(Pm)系列高速高压风机常采用滑动轴承（即轴瓦），因其承载能力大、阻尼特性好、适合高速运行。

轴瓦：通常为剖分式结构，内衬巴氏合金（白合金）。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗咬合性，能保护轴颈。轴瓦间隙需根据轴颈尺寸、转速、载荷精确计算和加工装配。

轴承系统需配备强制润滑油站，为轴承提供恒压、恒温、洁净的润滑油，形成稳定的油膜以支撑转子。

4. 密封系统

这是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，尤其在输送珍贵、有害或易燃工业气体时。

气封与油封：在轴承箱与机壳之间，设有气封和油封组合。油封（通常为迷宫式或接触式）阻止润滑油外泄；气封（常为迷宫密封）则通入一定压力的密封气（如洁净氮气），形成气阻，防止工艺气体窜入轴承箱，也防止油蒸气进入流道。

碳环密封：对于更高压力或更严格密封要求的场合，碳环密封是常见选择。它由多个碳环串联组成，依靠弹簧力使其与轴或轴套保持微小的径向间隙或轻微接触。碳材料具有自润滑、耐高温、化学性质稳定等优点，能有效减少高压气体的轴向泄漏。在D(Pm)780-1.39上，碳环密封可能应用于轴端，作为主密封或与迷宫密封组合使用。

5. 轴承箱

是容纳支撑轴承、密封件并形成润滑油腔的铸铁或铸钢部件。要求有足够的刚度以抵抗变形，良好的结构以利于润滑油的流动和热量的散发。轴承箱上通常设有温度计插座、油位计、呼吸器等附件。

2.4 输送工业气体的特别考量

当轻稀土钷(Pm)提纯风机D(Pm)780-1.39用于输送除空气外的特定工业气体时，设计、材料和安全方面需额外关注：

氧气(O₂)：禁油设计至关重要。所有与氧气接触的部件必须彻底脱脂，密封不能使用可燃材料，润滑油系统需完全隔离，通常采用氮气缓冲密封。材料选择需考虑氧气的助燃性和在一定条件下的金属氧化问题。

氢气(H₂)：氢分子小，极易泄漏。对密封系统（尤其是碳环密封或干气密封）的要求极高。同时需考虑氢气对某些材料的氢脆效应，并严格防爆。

氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：主要考虑气体的纯净度要求，防止润滑油污染，密封气源的选取需注意。

二氧化碳(CO₂)：潮湿的CO₂具有腐蚀性，需考虑流道材料的耐蚀性。低温下可能形成干冰，需注意保温。

混合无毒工业气体：需明确气体成分、温度、湿度、粉尘含量等，以评估其腐蚀性、磨损性以及对密封和材料的影响。

对于所有工业气体，精确的流量和压力计算必须基于实际气体的物性参数（密度、压缩因子、绝热指数等），不能直接套用空气数据。

第三章 风机日常维护与故障修理要点

3.1 日常巡检与预防性维护

对轻稀土钷(Pm)提纯风机D(Pm)780-1.39，应建立严格的日常点检制度：

振动与噪音监测：使用便携式测振仪定期测量轴承座各方向的振动速度或位移值，记录并与基线比较。异常噪音往往是碰撞、摩擦或气流激振的征兆。

温度监测：重点监控前后轴承温度、润滑油进回油温度。温度突然升高是故障（如润滑不良、对中不良、磨损加剧）的重要预警。

润滑油系统检查：检查油位、油压、油温是否正常，观察油品颜色、清洁度，定期取样进行油液分析。

密封系统检查：检查密封气压力是否稳定，观察有无明显的气体或润滑油泄漏痕迹。

性能参数记录：定期记录进口压力、出口压力、流量、电流等运行参数，分析其变化趋势。

3.2 常见故障分析与修理

故障一：振动值超标

可能原因：

转子不平衡（叶轮结垢、磨损不均、平衡块脱落）。

对中不良（联轴器对中误差随运行变化）。

轴承磨损或损坏（轴瓦巴氏合金层磨损、剥落、烧瓦）。

基础松动或地脚螺栓松动。

喘振（系统阻力过大或流量过低导致风机进入不稳定工作区）。

修理措施：

停机检查对中数据并重新校正。

检查地脚螺栓扭矩。

拆检轴承，测量轴瓦间隙、接触角，必要时刮研或更换轴瓦。

对转子进行现场动平衡或返厂动平衡。处理叶轮结垢问题。

检查系统管路，确保风机在稳定区工作，必要时增设防喘振阀。

故障二：轴承温度过高

可能原因：

润滑油量不足、油压过低、油质劣化或油路堵塞。

轴承间隙过小或安装不当。

冷却水系统故障（对于有水冷夹套的轴承箱）。

负载过大或对中不良导致附加载荷。

修理措施：

检查润滑系统，更换滤芯，化验并更换润滑油。

检查冷却水流量和温度。

检查并调整轴承间隙。

复核工况与对中情况。

故障三：气体泄漏或润滑油泄漏

可能原因：

密封件（碳环、迷宫齿、O型圈）磨损、老化或损坏。

密封气压力设定不当或气源中断。

轴套磨损，导致密封间隙变大。

修理措施：

调整密封气压力至设计值。

停机更换损坏的密封组件。更换碳环密封时，需注意环的安装方向和弹簧预紧力，测量并调整间隙至规定范围。

检查并更换磨损的轴套。

故障四：性能下降（压力或流量不足）

可能原因：

进口过滤器堵塞，导致进气不足。

叶轮磨损、腐蚀或严重结垢，效率下降。

内部密封间隙（如级间密封）因磨损增大，内泄漏严重。

转速下降（如皮带打滑、变频器问题）。

修理措施：

清洗或更换进口滤芯。

检查驱动端转速。

大修时检查并修复或更换叶轮及各级密封件，恢复设计间隙。

3.3 大修周期与注意事项

D(Pm)780-1.39这类高速高压风机，建议根据运行状况和制造商指导，每2-4年或累计运行一定小时数后进行预防性大修。大修应包括：

完全解体，清洗所有部件。

全面检查转子（叶轮、主轴、平衡盘）的尺寸精度、形位公差、表面损伤，并进行无损探伤（如磁粉、超声）。

检查并修复或更换所有轴承、密封件（碳环密封、迷宫密封、油封）。

检查机壳、轴承箱有无裂纹或变形。

回装后，严格按规程进行对中。有条件时应进行转子现场动平衡。

单机试车，逐步升速至额定值，全面监测振动、温度、噪声等参数，合格后方可投入系统运行。

第四章 总结与展望

轻稀土钷(Pm)提纯风机D(Pm)780-1.39作为稀土冶炼行业关键动设备，其稳定高效运行直接关系到生产线的连续性、产品纯度与能耗水平。深入理解其型号含义、工作原理、核心配件（尤其是主轴、轴瓦、转子总成、密封系统）的构造与作用，是进行正确操作、科学维护和精准修理的基础。

面对不同工业气体的输送挑战，必须在选型设计阶段就充分考虑气体特性，并在运行维护中采取针对性的措施。定期的预防性维护和基于状态监测的预测性维护，是避免突发故障、延长风机寿命、保障生产安全的经济有效途径。

随着稀土材料应用领域的不断扩大和提纯工艺的持续进步，对配套风机的效率、可靠性、智能化水平也提出了更高要求。未来，集成先进监测传感器、具备自适应调节能力和故障诊断功能的智能型风机，将在轻稀土钷乃至整个稀土行业的绿色、高效生产中扮演更加重要的角色。