轻稀土钐(Sm)提纯专用离心鼓风机技术解析：以D(Sm)1259-2.38为核心的系统阐述

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轻稀土钐(Sm)提纯专用离心鼓风机技术解析：以D(Sm)1259-2.38为核心的系统阐述

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钐(Sm)提纯风机、D(Sm)1259-2.38多级离心鼓风机、风机配件与修理、工业气体输送、离心鼓风机技术

第一章引言：离心鼓风机在稀土矿提纯工艺中的关键角色

稀土，被誉为“工业维生素”，其提纯分离是获取高附加值功能材料的关键环节。在轻稀土元素如钐(Sm)的萃取与分离流程中，涉及焙烧、溶解、萃取、结晶等多个单元操作，这些过程往往需要稳定、可控且洁净的气体介质作为反应氛围、输送动力或保护气体。离心鼓风机作为一种核心的流体输送设备，在其中扮演着不可替代的角色。它不仅为跳汰、浮选等物理选矿环节提供高压气流，也为化工分离过程中的气体循环、加压输送及气氛控制提供动力。

针对稀土，特别是钐(Sm)提纯工艺的特殊性（如介质可能具有腐蚀性、对气体纯度要求高、工艺压力需求多变等），通用型鼓风机难以满足要求。因此，发展出了如“C(Sm)”、“CF(Sm)”、“CJ(Sm)”、“D(Sm)”等一系列专用化、系列化的离心鼓风机。其中，“D(Sm)”型系列作为高速高压多级离心鼓风机的代表，专门为要求高出口压力的关键工段设计。本文将深入剖析该系列中的典型型号:D(Sm)1259-2.38，并系统阐述相关风机配件、维修要点以及输送各类工业气体的适应性技术。

第二章 D(Sm)系列高速高压多级离心鼓风机与型号解析

2.1 D(Sm)系列设计定位与特点

“D(Sm)”型系列高速高压多级离心鼓风机，是专门针对轻稀土钐(Sm)提纯及其他类似高压气体需求工艺而研发的。其核心设计理念在于通过多个叶轮串联（即“多级”结构）和高速转子（即“高速”运行），逐级提升气体压力，最终实现单台设备提供较高压强的目标。相较于单级风机，多级设计能在效率与压力之间取得更优平衡，尤其适合出口压力在1.5至数个大气压（表压）的工况。该系列风机通常采用整体齿轮箱增速驱动，转子转速可达每分钟数万转，结构紧凑，效率高。

2.2 风机型号编码规则详解

型号“D(Sm)1259-2.38”蕴含了该设备的关键性能参数：

“D”：表示属于“D型”高速高压多级离心鼓风机系列。 “(Sm)”：指明该风机是专为轻稀土元素钐(Sm)的提纯工艺流程设计与优化的，在材料选择、密封形式、内部清洁度等方面可能有特殊考量。 “1259”：表示风机在设计工况下的进口体积流量，单位为立方米每分钟。即该风机的额定流量为1259 m³/min。这是一个非常重要的选型参数，需与工艺流程的气体需求量精确匹配。 “-2.38”：破折号后的数字表示风机的出口压力（表压），单位为公斤力每平方厘米（kgf/cm²），约等于工程大气压（atm）。因此，“2.38”表示风机出口气体压力为2.38个大气压（表压）。这个压力值是驱动气体通过后续管道、反应器、分离装置等所有阻力的动力源。 关于进口压力：根据说明，型号中若无“/”符号指明进口压力，则默认为风机进风口处于标准大气压环境（即进口压力为1个大气压绝对压力）。

作为对比，型号“D(Sm)300-1.8”则表示：同属D(Sm)系列，流量为300 m³/min，出口压力为1.8个大气压。

2.3 D(Sm)1259-2.38的性能与应用场景

D(Sm)1259-2.38是一款大流量、中高压的离心鼓风机。其1259 m³/min的大流量能力，使其非常适合用于稀土矿焙烧炉的助燃风供给、大型萃取槽的气体搅拌与循环、或为多线并联的分离系统提供集中气源。2.38个大气压的出口压力，足以克服复杂工艺管路系统和设备内部的较大阻力，确保气体能有效送达并穿透物料层（如在跳汰机中的应用）。该型号风机常作为钐提纯生产线中的核心动力设备，其运行稳定性直接关系到整个生产系统的连续性与效率。

第三章风机核心配件与子系统详解

一台完整的D(Sm)1259-2.38离心鼓风机，是由多个精密子系统构成的复杂机组。了解其核心配件是进行维护、修理和优化运行的基础。

3.1 转子总成

转子总成是风机的“心脏”，其动平衡精度直接决定振动水平和寿命。它包括：

主轴：通常由高强度合金钢锻造而成，具有极高的强度和刚度，以承受高速旋转产生的离心力和扭矩。主轴上有精确的安装台阶用于固定叶轮。 叶轮（多级）：D(Sm)系列采用多个闭式或半开式后弯型叶轮串联安装于主轴上。叶轮材料根据输送气体性质选择，可能为不锈钢、特种合金等，以抵抗可能存在的微弱腐蚀。每个叶轮都在超速试验台上进行过单独的动平衡校验。 平衡盘/鼓：在多级风机中尤为重要，用于平衡转子工作时产生的巨大轴向推力，减少止推轴承的负荷。

3.2 轴承与润滑系统

高速风机通常采用滑动轴承（轴瓦）与滚动轴承结合的方式。

径向轴承（轴瓦）：支撑转子重量，保持径向定位。采用巴氏合金衬里的精密滑动轴承（轴瓦），在压力油膜下形成液体摩擦，运行平稳，阻尼性好，适合高速重载。轴承箱是容纳轴承和润滑油的壳体，要求有良好的刚性和散热性。 止推轴承：承受转子剩余的轴向推力，防止转子轴向窜动。同样多为滑动轴承结构。 润滑系统：独立的强制润滑油站是生命线。它为轴承提供持续、洁净、温度压力稳定的润滑油，并带走摩擦热。系统包括主辅油泵、冷却器、过滤器、稳压阀及监控仪表。

3.3 密封系统

密封是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，尤其对于可能输送特殊工业气体的场合。

气封与油封：在轴承箱与机壳接触端，通常采用迷宫密封与骨架油封的组合，防止润滑油外泄和外部杂质进入。 级间密封与轴端密封：对于风机内部，为防止高压级气体向低压级泄漏（内漏）和气体沿轴端外泄（外漏），广泛采用碳环密封。这是一种非接触式密封，由多个分裂的碳环在弹簧力作用下紧贴密封腔壁，形成微小间隙的节流密封，具有自润滑、耐高温、适应少量轴窜动的优点，非常适合输送清洁气体的高速风机。对于有更高防漏要求的特殊气体，可升级为干气密封。

3.4 增速齿轮箱

由于电机转速通常无法直接满足叶轮所需的高速，D(Sm)1259-2.38一般配备高精度、硬齿面的整体式增速齿轮箱。通过一对或多对齿轮副，将电机转速提升至风机工作转速（如从3000 rpm提升至20000 rpm以上）。齿轮箱的加工精度、齿面硬度及润滑冷却同样至关重要。

3.5 机壳与扩压器

多级风机机壳通常为水平剖分式，便于安装和检修。内部铸有隔板，形成各级叶轮的流道和固定扩压器。扩压器将叶轮出来的高速气体的动能有效地转化为压力能，其设计直接影响风机效率。

第四章风机的定期维护、常见故障与修理要点

对D(Sm)1259-2.38这类关键设备，预防性维护和精准修理是保障其长周期运行的核心。

4.1 日常巡检与定期维护

振动与温度监测：每日记录轴承（特别是轴瓦部位）、齿轮箱轴承及壳体的振动值和温度。任何突发性或趋势性上升都需立即排查。 润滑油系统：定期检查油位、油压、油温，分析润滑油品质，按时更换滤芯和润滑油。 密封检查：观察有无异常气体泄漏或油泄漏迹象。 性能监测：定期核对进出口压力、流量、电流，评估性能是否衰减。

4.2 常见故障分析与处理

振动超标：原因：转子不平衡（结垢、叶轮磨损或损坏）、对中不良、轴承（轴瓦）磨损或间隙不当、基础松动、喘振。处理：停机检查。重点检查转子结垢情况，必要时进行在线或离线动平衡校正。复查机组对中数据。检查轴瓦巴氏合金层有无磨损、划伤、脱落，测量间隙。确保地脚螺栓紧固。调整操作点，避免进入喘振区。 轴承温度过高：原因：润滑油不足、油质劣化、冷却器效率下降、轴承间隙过小、负载过大。处理：检查油路、油泵、冷油器。化验润滑油，必要时更换。复查轴承安装间隙。检查工艺系统阻力是否异常增加。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞、密封间隙（特别是碳环密封）磨损过大导致内漏严重、叶轮腐蚀磨损、转速下降（联轴器或传动问题）。处理：清洗或更换滤芯。停机大修，测量并更换磨损超差的密封件。检查叶轮流道，严重磨损需修复或更换。检查传动系统。 异常声响：原因：轴承损坏、齿轮啮合不良、转子与静止件摩擦、喘振。处理：根据声音特征判断来源，结合振动分析，停机解体检查相应部位。

4.3 大修要点

大修时，需对D(Sm)1259-2.38进行全面解体、清洗、检查、测量和修复。

转子总成：必须进行动平衡校正，精度需达到G2.5或更高等级。检查主轴有无弯曲、裂纹（磁粉或超声波探伤）。 轴承与轴瓦：检查轴颈的圆度和粗糙度。轴瓦需检查接触印痕、合金层结合情况，测量顶隙和侧隙，超标则需刮研或更换。 密封系统：所有碳环密封必须检查磨损量、弹力，磨损超差一律更换新件。检查密封腔内壁有无沟槽。 齿轮箱：检查齿轮啮合面、轴承，测量齿隙。对中：大修后，电机、齿轮箱、风机三者必须进行精确的激光对中，确保冷态和热态下的对中曲线符合要求。

第五章输送各类工业气体的适应性技术

钐(Sm)提纯工艺中，风机输送的介质远不止空气。D(Sm)系列及其它“Sm”专用系列风机设计时已考虑介质的多样性。

5.1 气体特性对风机设计的影响

密度：气体密度直接影响风机所需的压头和轴功率。例如，输送密度远小于空气的氢气(H₂)时，在相同压比下，所需轴功率大大降低，但叶轮设计需考虑更高的转速或更大的流量系数以提供足够动能。反之，输送二氧化碳(CO₂)等密度大的气体，轴功率增大，电机和传动系统需有足够裕量。 腐蚀性：如氧气(O₂)在高压高温下会加剧金属氧化，输送富氧空气或纯氧时，所有通流部件（叶轮、机壳内腔）需采用铜合金、不锈钢或进行特殊钝化处理，并严格禁油。工业烟气可能含硫化物等腐蚀成分，需选用耐蚀材料。 危险性：如氢气(H₂)具有极低的点火能和宽爆炸范围，风机设计必须强调密封的绝对可靠性（常采用双端面干气密封），杜绝泄漏，并考虑防静电和防爆结构。氧气(O₂)是强助燃剂，同样需防爆和禁油设计。 稀有气体：如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等，通常化学惰性，但价值高昂，对密封泄漏率要求极为苛刻。 温度与洁净度：高温气体会影响材料强度、密封性能和冷却系统。气体中的粉尘或结晶物会磨损叶轮和密封，需前置高效过滤。

5.2 系列风机的气体适应性

“C(Sm)”型多级离心鼓风机：通用性较强，可用于空气及一般无毒工业气体的增压输送，是基础型号。 “CF(Sm)”与“CJ(Sm)”专用浮选离心鼓风机：针对浮选工艺中可能产生的潮湿、含微量药剂蒸汽的空气进行了优化，材料防腐和密封防堵是重点。 “D(Sm)”型高速高压系列：如本文主角，其高压特性使其适合作为多种气体的最终工艺增压设备，无论是用于氮气(N₂)保护循环、二氧化碳(CO₂)萃取输送，还是为氧气(O₂)参与的反应提供动力。具体材质和密封方案需根据气体订单定制。 “AI(Sm)”单级悬臂/“S(Sm)”单级高速双支撑/“AII(Sm)”单级双支撑：这些单级风机更适合压比较低、流量适中的场合，如局部气体循环、气氛补充等，具有结构相对简单、维护方便的优点，同样可根据气体特性定制。

5.3 选型与运行调整

选型时，必须提供准确的气体成分、密度、进口温度、压力、所需流量和出口压力。制造商将根据气体特性修正性能曲线，选择合适的材料、密封形式和驱动功率。
运行时，对于不同密度的气体，风机遵循相似定律：在转速不变时，压力近似与气体密度成正比，轴功率也近似与密度成正比。因此，更换输送气体时，必须重新核算电机负载，防止过载或欠载运行。

第六章总结

离心鼓风机，特别是如D(Sm)1259-2.38这样的专用化、高性能型号，是现代轻稀土钐(Sm)提纯工业中不可或缺的动力装备。深入理解其型号含义、掌握其由主轴、轴瓦、转子总成、碳环密封、轴承箱等构成的复杂内部结构，是进行科学维护和高效修理的前提。同时，认识到风机对输送介质（从空气、二氧化碳CO₂、氮气N₂、氧气O₂到氦气He、氢气H₂等）的广泛适应性及其对应的技术考量，是正确选型和安全运行的关键。

随着稀土材料需求的增长和提纯工艺的不断进步，对配套风机的效率、可靠性、智能化水平和特种气体适应性提出了更高要求。未来，风机技术与稀土工艺的深度融合，将朝着更高效、更专用、更智能、更绿色的方向发展，为稀土产业的升级提供坚实保障。

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