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轻稀土钐（Sm）提纯风机:D(Sm)1707-3.6型高速高压多级离心鼓风机技术解析与应用 关键词：稀土提纯、钐（Sm）、离心鼓风机、D(Sm)1707-3.6、风机配件、风机维修、工业气体输送、轴瓦、碳环密封 引言 在稀土分离与提纯工业，特别是轻稀土元素钐（Sm）的萃取分离工艺中，稳定、高效、可靠的气体输送与加压设备是保障生产连续性与产品质量的关键。离心鼓风机作为提供气动动力的核心装备，其性能直接关系到生产线的效率与能耗。针对钐提纯工艺中常涉及的气体加压、物料浮选输送等环节，发展出了系列化的专用离心鼓风机。本文将以核心机型“D(Sm)1707-3.6型高速高压多级离心鼓风机”为焦点，系统阐述其基础知识、技术特性，并对关键配件、常见维修要点以及面向多种工业气体的输送适应性进行深入说明，旨在为从事风机技术管理与维护的同行提供参考。 第一章：稀土提纯工艺与离心鼓风机概述 轻稀土钐的提纯通常采用溶剂萃取法、离子交换法或还原蒸馏法等。在这些工艺中，鼓风机主要承担以下任务： 供氧/供气：为某些化学反应或焙烧工序提供氧气（O₂）、氮气（N₂）等惰性或反应性气氛。 气体加压输送：将工艺气体（如CO₂、混合气）加压后输送至反应塔、萃取槽或干燥系统。 气力输送与浮选：在物料预处理或分离阶段，利用气流进行粉料输送或为浮选槽提供均匀、稳定的空气流，以促进矿物颗粒的分离。“CF(Sm)”与“CJ(Sm)”型系列正是为此类浮选工艺设计的专用机型。 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。为满足不同压力、流量及介质要求，形成了针对性的风机系列： “C(Sm)”型系列：多级离心鼓风机，适用于中等压力、大流量的工艺气体输送。 “D(Sm)”型系列：高速高压多级离心鼓风机，针对高出口压力需求设计，是本文重点。 “AI(Sm)”型系列：单级悬臂加压风机，结构紧凑，适用于中低压力场合。 “S(Sm)”型系列：单级高速双支撑加压风机，高转速，适合较高压头。 “AII(Sm)”型系列：单级双支撑加压风机，结构稳固，适用于较宽工况范围。第二章：D(Sm)1707-3.6型高速高压多级离心鼓风机详解 2.1 型号解读 作为对比，参考型号“D(Sm)300-1.8”表示：D系列风机，用于钐提纯，流量300 m³/min，出口压力1.8 atm（g）。 2.2 核心结构与工作原理 其“高速高压”特点体现在： 高速：通过齿轮箱增速，主轴及转子工作转速通常可达每分钟数千至上万转，以获得更高的单级压头。 高压：采用多级串联结构（通常为2-10级或更多），将总压升分配到各级，最终累积达到3.6 atm（g）甚至更高的出口压力。 结构紧凑：在满足高压力要求的同时，相比活塞式压缩机，具有体积小、流量连续均匀、振动相对较小的优点。第三章：关键配件与子系统解析 D(Sm)系列风机的可靠运行依赖于一系列精密配件和子系统。 3.1 转子系统 风机主轴：作为核心传动件，通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造，经精密加工、热处理（调质）和动平衡校正。它必须具有极高的疲劳强度、刚性和良好的耐磨性，以承受高转速下的交变扭转载荷和弯矩。 风机转子总成：由主轴、各级叶轮、平衡盘（鼓）、锁紧螺母等组件构成。叶轮是关键做功元件，根据输送气体性质（如是否含腐蚀性成分）选用不锈钢（如304、316）、铝合金或钛合金材料，并采用焊接或精密铸造工艺。整个转子总成在装配后需进行高速动平衡（G2.5或更高等级），确保运行平稳。3.2 轴承与润滑系统 风机轴承用轴瓦：D(Sm)系列高压高速风机常采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承。滑动轴承具有承载力大、阻尼性能好、寿命长、适合高速重载的优点。轴瓦材料多为巴氏合金（锡基或铅基），衬于轴承座内，与主轴轴颈形成油膜润滑。润滑油在压力下供给，形成稳定的油楔，将旋转轴抬起，实现流体摩擦。 轴承箱：是容纳主轴轴承（轴瓦）的壳体部件，为轴承提供精确的定位和支撑，并构成润滑油路的一部分。其刚性和散热设计至关重要。3.3 密封系统 3.4 其他关键配件 齿轮箱：用于增速，将电机转速提升至风机工作转速。要求高精度齿轮传动，可靠的润滑和冷却。 机壳（气缸）：承受内部压力，铸造成型，有水平剖分或垂直剖分结构。需有足够的强度和刚度。 扩压器与回流器：静止部件，引导气体流动，实现动能到压力能的转换。 润滑系统：独立的油站，包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、安全阀等，为轴承和齿轮箱提供稳定、洁净、温度适宜的润滑油。 控制系统：监测振动、温度、压力、流量等参数，并实现防喘振控制、联锁保护等功能。第四章：风机常见故障与修理要点 针对D(Sm)系列风机的运行维护，需重点关注以下方面： 4.1 日常维护与监测 振动监测：安装在线振动传感器，监测轴承座振动速度或位移。振动异常增大往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或喘振的先兆。 温度监测：密切监控轴承温度、润滑油温。轴承温度骤升可能预示巴氏合金磨损、润滑油中断或冷却失效。 性能参数监测：记录进口压力、出口压力、流量、电流等，与设计曲线对比，判断效率下降或内部堵塞情况。4.2 常见故障与修理 振动超标 原因：转子结垢或局部损坏导致动平衡破坏；联轴器对中偏差增大；基础松动；轴承（轴瓦）磨损间隙过大；喘振。 修理：停机后，首先检查对中并校正。若无效，需抽出转子总成进行清洗、检查。叶轮如有腐蚀或磨损需修复或更换。转子必须重新进行动平衡校正。检查轴瓦间隙，若超过允许值（通常为轴径的1.2‰~1.5‰），需刮研或更换新轴瓦。 轴承温度高 原因：润滑油油质劣化、油量不足或油路堵塞；冷却器效率下降；轴瓦刮研不良，接触点不够或分布不均；轴承负载过大。 修理：检查并更换润滑油，清洗油路。清理冷却器。检查轴瓦，必要时重新刮研，确保接触面积≥70%，且每平方厘米有2-3个接触点。检查转子对中和管道应力。 气体泄漏 原因：轴端密封（迷宫密封或碳环密封）磨损间隙过大；密封气（若为干气密封等类型）压力不足；机壳中分面或法兰密封垫老化。 修理：检查并更换磨损的密封齿或碳环。调整密封气系统压力。更换中分面密封胶或法兰垫片。 性能下降（压力或流量不足） 原因：进口过滤器堵塞；叶轮通道结垢或腐蚀，流通面积减小；内部密封（如迷宫密封）磨损严重，级间泄漏量增大；转速未达额定值。 修理：清洗或更换过滤器。停机解体，清洗转子与流道，修复或更换严重腐蚀的叶轮和密封件。检查驱动系统（电机、齿轮箱）。 喘振 原因：在低流量、高压比工况下运行，气流发生严重分离和倒流，表现为剧烈振动和噪音，对风机危害极大。 预防与处理：确保风机在防喘振控制线以上运行。检查并校准防喘振阀（放空阀或回流阀）及其控制系统。操作中避免快速关闭出口阀门。4.3 大修流程概要 第五章：输送多种工业气体的适应性说明 D(Sm)1707-3.6型及同类风机在设计时需充分考虑输送介质的物理化学性质。在钐提纯及其他化工领域中，可能输送的气体包括：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。适应性主要体现在： 材料兼容性： 氧气(O₂)：严禁油脂。所有流道、密封部件需进行严格的脱脂处理。材料应选用不锈钢（如304、316），并考虑其在高纯氧环境下的燃烧风险。 酸性气体（如含SO₂的烟气、CO₂湿气）：需选用耐腐蚀材料，如316L不锈钢或更高等级合金，密封材料也需耐酸。 氢气(H₂)：分子量小，粘度低，极易泄漏。对密封系统要求极高，常采用干气密封或高性能碳环密封。同时需考虑氢脆对高强度钢的影响。 惰性气体（N₂, Ar, He, Ne）：材料选择相对常规，重点在于保证密封性，防止贵重气体泄漏损失。 性能换算：风机样本性能曲线通常基于标准状态空气（密度1.2 kg/m³）测定。当输送其他气体时，风机的体积流量大致不变（取决于转速和结构），但压力、轴功率与气体密度密切相关。基本换算关系为： 压比（出口绝对压力与进口绝对压力之比）大致不变。 产生的压头（单位质量气体的能量增量，单位：米）大致不变。 所需轴功率与气体密度成正比。 因此，选型时必须根据实际气体的分子量、进口温度压力计算其密度，进行性能换算，并校核电机功率。 密封特殊性： 针对不同气体，密封方案需定制。例如输送氢气，需极低泄漏率的密封；输送氧气，需无油密封且材料兼容。 安全设计： 对于可燃气体（如H₂）或助燃气体（如O₂），电气元件需防爆，设计需符合相关安全规范。 结论 D(Sm)1707-3.6型高速高压多级离心鼓风机是轻稀土钐提纯工艺中实现关键气体加压输送的高性能装备。其高达1707 m³/min的流量和3.6 atm（g）的出口压力设计，能够满足大规模、高压力需求的钐分离生产线。深入理解其型号含义、多级高速工作原理，熟练掌握以主轴、转子总成、轴瓦、碳环密封等为核心的关键配件特性，是进行科学维护的基础。同时，针对振动、温度、性能下降等常见故障，建立系统的监测、诊断与规范化修理流程，是保障风机长周期稳定运行、降低非计划停机风险的关键。最后，面对多元化的工业气体输送任务，必须充分考虑气体特性对风机材料、密封、性能及安全设计的特殊要求，做到精准选型与安全应用。 随着稀土工业技术的持续进步，对配套风机设备的效率、可靠性和智能化水平提出了更高要求。未来，集成更先进的监测诊断系统、采用更高效的气动设计与新材料、优化密封技术，将是风机技术服务于稀土提纯行业的重要发展方向。 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