作者:王军(139-7298-9387)
关键词:轻稀土钐提纯、离心鼓风机、D(Sm)1384-1.73、风机配件、风机维修、工业气体输送
引言
在轻稀土元素的分离与提纯,特别是钐(Sm)的萃取工艺中,稳定、可靠、高效的工艺气体输送设备是保障生产连续性与产品纯度的关键环节。离心鼓风机作为提供动力风源的核心装备,其选型、性能、维护直接关系到整个生产系统的能耗、效率与安全。本文将围绕稀土矿提纯,特别是钐提纯工艺中应用的离心鼓风机,系统阐述其基础知识,重点剖析D(Sm)1384-1.73型高速高压多级离心鼓风机的技术内涵,并对风机核心配件、常见维修要点以及输送各类工业气体的特殊考量进行深入说明。
一、 轻稀土钐提纯工艺对鼓风机的要求
轻稀土提纯通常涉及萃取、反萃、灼烧等多个工序,需要鼓风机提供不同压力、流量且纯净的气体介质,例如:
空气:用于氧化焙烧、物料输送、仪表气源等。
氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体:用于保护性气氛,防止产品氧化。
特定工艺气体:根据流程可能需要输送或循环。
这些应用场景要求鼓风机必须具备:
高可靠性:连续稳定运行,保障生产线不间断。
介质适应性:能安全输送不同特性的工业气体。
压力与流量可调性:适应工艺参数的波动与调整。
良好的密封性:防止工艺气体泄漏造成损失、污染或危险。
耐腐蚀与洁净度:部分气体或工况可能具有腐蚀性,或要求气体洁净。
二、 稀土提纯用离心鼓风机主要系列简介
针对不同压力、流量及工艺段需求,形成了多个专用风机系列:
“C(Sm)”型系列多级离心鼓风机:适用于中等流量和压力场合,结构坚固,运行平稳,常用于常规气体输送。
“CF(Sm)”与“CJ(Sm)”型系列专用浮选离心鼓风机:专门针对稀土浮选工艺设计,强调流量特性与抗微尘能力,为浮选槽提供均匀充气。
“D(Sm)”型系列高速高压多级离心鼓风机:本文重点。采用多级叶轮串联、齿轮增速箱驱动,能在较小体积下实现较高的出口压力,是钐提纯中高压气体输送(如高压氧化、物料压送等)的关键设备。
“AI(Sm)”型系列单级悬臂加压风机:结构紧凑,适用于中小流量、中低压力的加压场合。
“S(Sm)”型系列单级高速双支撑加压风机:转子两端支撑,运行稳定性高,适用于对振动要求严格的单级增压工艺。
“AII(Sm)”型系列单级双支撑加压风机:传统双支撑结构,维护方便,应用范围广。
三、 核心机型深度解析:D(Sm)1384-1.73型高速高压多级离心鼓风机
该型号是专为轻稀土钐提纯工艺中高压气力输送或反应供气环节设计的高性能设备。
1. 型号解读:D(Sm)1384-1.73
“D”:代表D系列高速高压多级离心鼓风机。
“(Sm)”:代表适用于钐(Samarium)及相关轻稀土提纯工艺的专用设计与材质配置。
“1384”:表示风机在标准进气状态下的额定流量为每分钟1384立方米。这是风机选型的核心参数之一,需根据工艺计算精确匹配。
“-1.73”:表示风机出口的表压为1.73个标准大气压(绝压约为2.73ata)。此压力值对应额定流量点。型号中未标注进口压力,默认为标准大气压(1
ata)。若进口有预压或负压,型号会另有表示。
2. 工作原理与结构特点
D(Sm)1384-1.73属于多级离心式鼓风机。其核心工作原理是:原动机(通常为电动机)通过高速齿轮增速箱将转速提升至每分钟数千甚至上万转,驱动风机转子总成高速旋转。转子由多级叶轮串联构成,气体每经过一级叶轮,其压力和速度均得到一次提升。经过扩压器、回流器等固定元件,速度能有效转化为压力能。通过多级叠加,最终在出口获得所需的高压。
其主要结构组件包括:
机壳:通常为垂直剖分式,由高强度铸铁或铸钢制成,承载所有内部部件,设计有进、出气口。
风机转子总成:核心做功部件。包括风机主轴、多级叶轮、平衡盘、联轴器等。叶轮采用高强度合金钢或特种不锈钢,经精密加工和动平衡校验,确保高速下的稳定。
齿轮增速箱:实现转速跃升的关键,采用高精度齿轮,保证传动效率和低振动。
轴承系统:高速端通常采用滑动轴承(风机轴承用轴瓦),低速端可采用滚动或滑动轴承。轴承箱为轴承提供稳定支撑和润滑环境。
密封系统:至关重要。包括:
级间密封与轴端密封:常用碳环密封。碳环具有良好的自润滑性和耐磨性,能在微小间隙下有效减少气体内部泄漏和轴端外泄漏。
气封与油封:在特定位置设置气封(如迷宫密封)进一步阻隔气体;设置油封防止润滑油从轴承箱泄漏。
3. 性能曲线与调节
风机的性能通常用压力-流量曲线表示。对于D(Sm)1384-1.73,在额定转速下,其出口压力随着流量的增大而减小。调节方式主要有:
进口节流调节:简单但不经济。
变速调节(通过变频器驱动电机):最节能高效的调节方式,能大幅拓宽风机的高效工作区,适应工艺变化。
四、 风机关键配件详解
风机的可靠运行依赖于高质量的核心配件。
风机主轴:传递扭矩、支撑叶轮的核心转动部件。要求极高的强度、刚度和动平衡精度。材料通常为高强度合金钢(如42CrMo),经调质处理和精密磨削。
风机轴承与轴瓦:对于高速滑动轴承,轴瓦是关键。一般采用巴氏合金衬层,具有良好的嵌藏性和顺应性。轴瓦的间隙、润滑(油膜形成)直接关系到转子运行的稳定性与寿命。
风机转子总成:包含所有转动部件的集合体。其装配精度和动平衡等级(通常要求G2.5或更高)是决定风机振动水平的核心。叶轮的型线、材质影响效率和耐蚀性。
密封系统:
碳环密封:由多个碳环组成的迷宫式密封。依靠环与轴颈间的微小间隙节流降压实现密封。优点是摩擦小、寿命长、适应热膨胀。需定期检查磨损情况。
气封(迷宫密封):在机壳与转轴间形成曲折通道,增加气体流动阻力以减少泄漏。
油封:常用骨架油封或机械密封,防止轴承润滑油外泄。
轴承箱:容纳轴承并提供稳定油路的部件。其结构需保证润滑油的顺畅循环和散热,油位、油温监测装置通常集成于此。
五、 风机常见故障与维修要点
针对D(Sm)系列多级高速风机,维修需专业知识和工具。
振动超标:
原因:转子动平衡破坏(结垢、叶片磨损、零件松动);对中不良;轴承(轴瓦)磨损;基础松动;油膜振荡。
维修:重新进行转子动平衡校验;精确调整机组对中;检查更换轴瓦,调整轴承间隙;紧固地脚;检查润滑油粘度与供油压力。
轴承温度高:
原因:润滑油量不足或变质;轴承间隙不当;轴瓦刮研不良;冷却系统故障。
维修:检查油位、油质,更换润滑油;调整或更换轴瓦;确保冷却水畅通。
风量或压力不足:
原因:滤网堵塞导致进口阻力大;密封间隙(特别是碳环密封)磨损过大,内泄漏严重;转速未达额定值;工艺系统阻力变化。
维修:清洗进口过滤器;检查并更换磨损的密封环;检查驱动系统;复核系统管路。
气体泄漏:
原因:轴端密封(碳环、气封)损坏;机壳结合面密封失效。
维修:停机更换损坏的密封组件;重新涂抹密封胶紧固中分面。
日常维护要点:
定期监测振动、温度、压力参数。
定期化验润滑油,按时更换。
保持进口空气滤清器清洁。
定期检查所有紧固件和密封情况。
长期停机应进行防锈处理,并定期盘车。
六、 输送不同工业气体的特殊考量
稀土提纯中可能涉及多种气体,风机设计与操作需相应调整。
通用空气:最常见工况,按标准设计即可。注意空气的洁净度(过滤)和湿度(必要时除湿)。
惰性气体(N₂,
Ar, He, Ne等):一般化学惰性强,对材质腐蚀性小。重点在于密封性要求极高,防止贵重气体泄漏。密封系统(如碳环密封)设计需更精密。输送氦气等分子量小的气体时,风机性能曲线会变化,需特殊选型计算。
氧气(O₂):强氧化性,忌油。必须采用全无油设计:润滑系统与气路完全隔离(如采用磁力轴承或特殊密封),所有接触氧气的部件需做脱脂处理,并禁油装配。材料需选用抗氧化且摩擦不起火的(如铜合金、不锈钢)。
氢气(H₂):密度小、渗透性强、易燃易爆。对密封性要求极端严格,常采用干气密封等高端密封形式。电机电器需防爆等级。结构上需考虑氢气快速扩散,防止积聚。
二氧化碳(CO₂):可能遇水形成碳酸,有弱腐蚀性。需注意材质选择(如不锈钢),并确保气体干燥。
工业烟气:成分复杂,可能含尘、腐蚀性成分(如SOx)、湿度大。需前置净化处理(除尘、脱硫、除湿)。风机需考虑耐磨(叶轮表面硬化)、防腐(特种涂层或材质)设计,并便于清理积灰。
混合无毒工业气体:需明确混合气体的平均分子量、密度、绝热指数等物理参数,作为风机设计和性能计算的依据。同时分析其中是否有腐蚀性、易凝结组分,进行针对性防护。
结论
D(Sm)1384-1.73型高速高压多级离心鼓风机作为轻稀土钐提纯工艺中的关键动力设备,其高效稳定的运行离不开精准的选型、对结构原理的深刻理解、对核心配件如转子总成、轴瓦、碳环密封等的精心维护,以及对所输送工业气体特性的周全考量。在实际应用中,必须建立科学的预防性维护体系,结合工艺特点,制定针对性的操作规程和维修策略,方能确保风机长周期、安全、经济运行,为稀土提纯工业的提质增效与安全生产提供坚实保障。
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