轻稀土钐(Sm)提纯核心装备：D(Sm)2751-2.10型离心鼓风机技术详述

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轻稀土钐(Sm)提纯核心装备：D(Sm)2751-2.10型离心鼓风机技术详述

作者：王军（139-7298-9387）
关键词：轻稀土钐提纯风机；D(Sm)2751-2.10型多级离心鼓风机；风机配件与修理；工业气体输送；轴瓦；碳环密封；稀土冶炼

引言

在轻稀土元素，尤其是钐（Sm）的湿法冶金提纯工艺中，无论是焙烧、萃取还是结晶环节，稳定、精确、可靠的气体输送与加压系统是保障产品质量、提升回收率及实现节能降耗的关键。离心鼓风机作为提供动力的核心装备，其性能直接关系到生产线的连续性与经济性。针对钐提纯工艺中常涉及的气体输送、物料流态化、氧化还原气氛控制等需求，专用的风机系列应运而生。本文将深入阐述以D(Sm)2751-2.10型高速高压多级离心鼓风机为代表的稀土提纯专用风机技术，系统介绍其工作原理、型号解读、关键配件及维护修理要点，并对输送各类工业气体的风机选型与应用进行说明。

第一章：稀土提纯工艺与离心鼓风机概述

稀土矿，特别是轻稀土矿的提纯，是一个复杂的物理化学过程。钐（Sm）的分离通常采用溶剂萃取法，过程中需要精确控制气流以实现物料的搅拌、压送、气氛保护或尾气处理。离心鼓风机凭借其流量稳定、压力范围广、结构紧凑、维护相对简便等特点，在此领域占据主导地位。

目前，针对稀土冶炼的不同工况，已形成多个专用风机系列：

“C(Sm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等压力、大流量的气体输送，常用于系统供风或物料输送。 “CF(Sm)”与“CJ(Sm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土浮选工艺设计，注重流量调节的灵敏性与运行的平稳性，以保障浮选槽内气泡均匀度。 “D(Sm)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文核心机型所属系列，适用于要求较高出口压力的工艺环节，如高压浸出、物料的气力压送或反应釜加压。 “AI(Sm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中小流量、中低压力的加压或循环工艺。 “S(Sm)”型系列单级高速双支撑加压风机：转速高，结构刚性好，适合对体积和效率有较高要求的场合。 “AII(Sm)”型系列单级双支撑加压风机：通用性强，运行稳定，适用于多种气体介质的基础加压。

这些风机可输送的介质包括但不限于：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。介质的不同，直接影响风机的材料选择、密封形式和结构设计。

第二章：核心机型深度解析:D(Sm)2751-2.10型高速高压多级离心鼓风机

D(Sm)2751-2.10是该系列中的一款典型设备，其型号标识蕴含了关键性能参数。

型号解读： “D”：代表 D系列高速高压多级离心鼓风机。多级结构意味着风机内部装有串联的两个或更多叶轮，气体逐级获得能量，从而实现单台设备产生较高压升。 “(Sm)”：表明该风机为 轻稀土钐（Samarium）提纯工艺专用或适用的设计变型，在材料耐蚀性、密封等级或结构细节上进行了针对性优化。 “2751”：表示风机的额定流量为每分钟2751立方米。这是一个在标准进气状态（通常指1个标准大气压，20°C，相对湿度50%）下的体积流量值，是选型的首要依据。 “2.10”：代表风机的出口表压为2.10公斤力每平方厘米（kgf/cm²），约等于2.10个工程大气压（绝压约为3.10个大气压）。这个压力值表明其能为系统提供显著的压头，克服管道、阀门及工艺设备的阻力，并将气体有效输送到指定位置。 压力标注说明：型号中以“-”直接连接压力值，表示出口压力。根据行业惯例，若型号中未以“/”符号标注进口压力，则默认进口压力为1个标准大气压（绝压）。例如，对比型号D(Sm)300-1.8，其流量为300 m³/min，出口压力为1.8 kgf/cm²。 设计与工作原理：
D(Sm)2751-2.10型风机采用轴向进气、径向排气的多级鼓风结构。驱动电机通过高速齿轮箱（或变频电机直驱）带动主轴高速旋转。气体由进气室吸入，依次流经各级叶轮和导叶。在叶轮中，气体受离心力作用获得动能和压力能；在导叶中，部分动能被转换为静压能，并为进入下一级叶轮进行气流导向。经过多级叠加，最终在出口处达到设计压力。其性能曲线（压力-流量曲线、效率-流量曲线、功率-流量曲线）陡峭，适合于管网阻力变化相对较小但要求压力恒定的工况。 在钐提纯工艺中的应用点：
该型号风机的高压特性，使其特别适用于： 高压浸出或反应过程：向加压反应釜中连续注入空气或特定气体（如O₂用于氧化，N₂用于保护），加速反应，提高浸出率。 气力输送系统：将提纯过程中的中间物料（如碳酸稀土、氧化稀土粉末）进行远程、密闭的管道输送，避免污染和损耗。 尾气处理系统加压：为吸收塔、洗涤塔等环保设备提供克服系统阻力的动力，确保烟气达标排放。 工艺气体增压：对来自空分或储罐的氮气、氩气等保护性气体进行二次加压，以满足特定工艺点的压力需求。

第三章：风机关键配件技术说明

风机的长期可靠运行离不开高质量的核心配件。对于D(Sm)系列这样的高速高压设备，以下配件尤为关键：

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）整体锻制，经调质处理获得优良的综合力学性能。其加工精度极高，各轴颈、止推面、齿轮安装部位的同轴度、圆度、表面粗糙度均有严格标准，以确保动态平衡和运行平稳。 风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器部件等组装而成，并经过高精度动平衡校正。叶轮作为核心做功元件，根据输送气体性质（如是否含腐蚀性成分）可采用不锈钢、钛合金或铝合金制造，型线经空气动力学优化。平衡盘用于平衡转子大部分轴向力，减少止推轴承的负荷。 风机轴承与轴瓦：D(Sm)系列高速风机常采用滑动轴承（轴瓦）。相较于滚动轴承，滑动轴承在高速重载下具有更好的阻尼特性和承载能力，运行更平稳，寿命更长。轴瓦内衬通常为巴氏合金，它与主轴轴颈之间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。轴承箱的设计确保润滑油路的畅通，带走摩擦热。 密封系统： 气封与油封：在轴承箱与机壳之间，以及轴穿过机壳的部位，需要严格防止气体泄漏和润滑油进入流道。常用迷宫密封与碳环密封的组合。碳环密封由多个分割的碳环组成，凭借其自润滑性和良好的追随性，在弹簧力作用下紧密贴合轴套，形成动态密封，有效封堵气体和油路，是高压差工况下的关键密封形式。 级间密封与轴向密封：在机壳内部，各级之间及转子与静子之间采用迷宫密封，通过一系列节流间隙来减少内部泄漏，提升风机效率。 轴承箱：它是容纳轴承、轴瓦和润滑系统的壳体。其结构需保证足够的刚性，防止变形影响轴承对中。内部集成了进油、回油通道，并可能配有温度、振动监测探头接口。

第四章：风机维护、常见故障与修理要点

预防性维护和及时修理是保障风机长周期安全运行的关键。

日常维护：监测并记录轴承温度、振动值、润滑油压和油位。定期分析润滑油品质，按周期更换。检查进气过滤器，防止堵塞导致流量下降和喘振。监听运行声音，检查密封有无泄漏。 常见故障与修理： 振动超标：原因：转子积垢导致动平衡破坏；叶轮磨损或损伤；轴承（轴瓦）磨损；对中不良；基础松动。修理：停机检查，清洁转子；对转子总成进行现场或离线动平衡校正；更换磨损的轴瓦或叶轮；重新进行精确对中；紧固地脚螺栓。 轴承温度过高：原因：润滑油量不足、油质劣化或油路堵塞；轴瓦间隙过小或巴氏合金层损坏；冷却系统故障。修理：检查油路、滤网，换用合格新油；修刮或更换轴瓦，确保合适间隙；检修冷却器或水路。 排气压力或流量不足：原因：进气过滤器堵塞；密封间隙（特别是迷宫密封和碳环密封）磨损过大，内泄漏严重；转速未达额定值；管网阻力变化。修理：清洗或更换滤芯；解体检查，更换磨损的密封件（如碳环）；检查驱动系统；复核管网工况。 碳环密封失效：表现：气体泄漏量显著增加，或润滑油被污染。原因：碳环磨损超过极限；弹簧失效；O型圈老化；轴套表面磨损或划伤。修理：必须停机更换整套碳环密封组件，同时检查并修复或更换轴套，确保密封安装面的光洁度与尺寸精度。 大修流程：通常结合生产计划进行，内容包括：全面解体、清洗；检查测量所有配合间隙；探伤检查主轴和叶轮；修复或更换所有易损件（轴瓦、密封、油封等）；重新组装并严格对中；最终进行机械运行试验和性能测试。

第五章：输送不同工业气体的风机考量要点

为钐提纯工艺输送特定气体时，风机需进行特殊设计：

惰性气体（N₂, Ar, He, Ne等）：重点在于极高的密封性要求，防止昂贵气体泄漏。碳环密封、干气密封等高性能密封方案是首选。材料选择上需注意与气体的相容性。 氧气（O₂）：禁油设计是核心。所有与氧气接触的部件必须彻底脱脂清洗，轴承箱采用特殊密封防止油蒸气渗入，润滑油路与气路完全隔离。材料应选用在氧气中不易发生燃爆的铜合金或不锈钢（如316L）。 氢气（H₂）：氢气密度小、易泄漏、易爆。风机设计强调防爆结构（如防爆电机、接线盒）、更严密的密封系统，以及考虑高速下氢气对材料氢脆可能性的影响。 腐蚀性气体（工业烟气、含CO₂湿气等）：材料耐蚀性是关键。叶轮、机壳流道等接触部件需采用不锈钢（如316L、2205双相钢）或更高等级耐蚀合金。必要时内部涂覆防腐涂层，并设计冷凝液排放口。 混合无毒工业气体：需明确气体成分、密度、湿度、粉尘含量等，以准确计算风机功率、选择材料和密封形式。

选型总原则：在确定流量和压力基本参数后，必须明确气体介质的化学性质、密度、温度和洁净度，以此决定风机的材料等级、密封类型、防爆等级和冷却方式。对于特殊气体，建议与风机专业制造商进行深入技术交流，进行定制化设计。

结论

D(Sm)2751-2.10型高速高压多级离心鼓风机作为轻稀土钐提纯工艺中的高性能动力设备，其设计体现了针对性、可靠性与高效性。深入理解其型号含义、工作原理，并掌握其关键配件（如主轴、转子、轴瓦、碳环密封）的技术特性和维护修理要点，是保障生产线稳定运行、优化工艺参数、降低运维成本的基础。同时，面对钐提纯工艺中多样化的气体输送需求，必须根据介质的特殊性，在风机选型时审慎考量材料、密封和安全设计。唯有将风机技术与工艺需求深度结合，才能充分发挥装备效能，为我国稀土战略资源的高效、绿色提取与提纯提供坚实的技术装备支撑。作为风机技术从业者，持续关注新材料、新密封技术（如磁悬浮轴承、干气密封）在该领域的应用，将推动下一代稀土提纯专用风机向着更高效、更智能、更长寿的方向发展。

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