轻稀土钐(Sm)提纯风机:D(Sm)2434-2.73型离心鼓风机技术详解

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轻稀土钐(Sm)提纯风机:D(Sm)2434-2.73型离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土提纯、离心鼓风机、轻稀土钐(Sm)、风机型号D(Sm)2434-2.73、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、碳环密封、多级离心

引言

在稀土分离与提纯工艺中，离心鼓风机作为关键动力设备，承担着气体输送、介质分离和工艺加压等重要任务。特别是在轻稀土元素钐(Sm)的提纯过程中，对鼓风机的性能、稳定性和密封性提出了极为严苛的要求。本文将围绕稀土矿提纯专用离心鼓风机的基础知识，重点解析D(Sm)2434-2.73型高速高压多级离心鼓风机的技术特点，并深入探讨其配件组成、维护修理要点，以及输送各类工业气体的适应性。

第一章稀土提纯工艺对离心鼓风机的特殊要求

1.1 轻稀土钐(Sm)提纯工艺概述

钐(Sm)作为轻稀土元素，主要从氟碳铈矿、独居石等矿物中提取。其提纯工艺通常包括采矿、选矿、焙烧、酸溶、萃取分离、还原冶炼等多个环节。在这些环节中，离心鼓风机主要用于：

浮选工艺：为浮选槽提供均匀稳定的空气，实现矿物与脉石的分离 焙烧工艺：输送氧气或空气，控制焙烧气氛 气体输送：输送工艺所需的特殊气体，如氮气、氩气等保护性气体 尾气处理：输送工业烟气，进行环保处理

1.2 工艺对风机性能的特殊要求

钐提纯工艺对鼓风机提出了以下特殊要求：

高压稳定性：萃取分离等工序需要恒定气压，压力波动需控制在±1%以内 气体纯净度：防止润滑油或外部杂质污染工艺气体 耐腐蚀性：工艺过程中可能接触酸性气体或蒸汽 可调性：流量和压力需要根据工艺变化进行调节 长周期运行：稀土生产线通常连续运行，风机需具备高可靠性

第二章稀土提纯专用离心鼓风机系列概述

根据稀土提纯不同工艺环节的需求，开发了多个专用风机系列：

2.1 各系列风机特点及应用

“C(Sm)”型系列多级离心鼓风机
中等流量和压力范围，主要用于矿石预处理阶段的空气输送，结构紧凑，效率较高。

“CF(Sm)”型系列专用浮选离心鼓风机
专门为浮选工艺设计，注重气流均匀性和微气泡生成能力，采用特殊设计的叶轮和扩散器。

“CJ(Sm)”型系列专用浮选离心鼓风机
浮选工艺的另一种优化型号，强调节能和低噪音特性，适用于对工作环境要求较高的车间。

“D(Sm)”型系列高速高压多级离心鼓风机
本文重点介绍的类型，采用高速设计实现高压输出，适用于需要较高压力的分离和输送环节。

“AI(Sm)”型系列单级悬臂加压风机
结构简单，维护方便，用于辅助工序的低压气体输送。

“S(Sm)”型系列单级高速双支撑加压风机
高转速单级设计，适用于中等压力、大流量的工况。

“AII(Sm)”型系列单级双支撑加压风机
双支撑结构稳定性好，用于对振动要求严格的工艺环节。

2.2 风机型号编码规则解析

以“D(Sm)300-1.8”为例进行说明：

D：表示D系列高速高压多级离心鼓风机 (Sm)：表示专为轻稀土钐提纯工艺设计或优化 300：表示流量为每分钟300立方米（工况条件下） 1.8：表示出风口压力为1.8个大气压（表压） 隐含信息：进风口压力默认为1个大气压（无特殊标注时） 型号变体：如果标注为“D(Sm)300/0.8-1.8”，则表示进风口压力为0.8个大气压，出风口压力为1.8个大气压

第三章 D(Sm)2434-2.73型高速高压多级离心鼓风机详解

3.1 型号解读与技术参数

D(Sm)2434-2.73型号解析：

D：D系列高速高压多级离心鼓风机 Sm：优化用于轻稀土钐提纯工艺 2434：流量参数代码，对应具体流量值（需查阅具体性能曲线，通常在240-250m³/min范围） 2.73：出口压力为2.73个大气压（绝对压力约273kPa）

该型号风机主要用于钐提纯工艺中的高压气体输送环节，如：

高压氧化或还原气氛控制高压气体输送至反应塔工艺尾气的高压排放

3.2 设计特点与技术优势

高速设计原理：
D系列风机采用高转速设计，转速通常达到10000-30000rpm，通过高速旋转的叶轮将机械能转化为气体压力能。根据离心力计算公式（离心力与转速平方成正比），高速设计可大幅提高单级压比，减少级数，缩小风机体积。

多级增压结构：
D(Sm)2434-2.73采用多级叶轮串联设计，每级叶轮对气体做功增压，气体经导流器导向下一级叶轮，逐级增压至所需压力。级间设置回流器，减少涡流损失，提高效率。

材料选择：
针对稀土提纯环境，主要过流部件采用：

叶轮：不锈钢316L或双相不锈钢，耐腐蚀和冲刷机壳：铸铁HT250或球墨铸铁QT450，内表面防腐处理主轴：42CrMo合金钢，调质处理，高强度高韧性

气动优化：
叶型采用后弯叶片设计，效率高，性能曲线平坦；流道进行CFD优化，减少分离损失；间隙控制严格，减少内泄漏。

3.3 性能曲线与调节特性

D(Sm)2434-2.73的性能曲线具有以下特点：

平坦的性能曲线：在较宽的流量范围内压力变化小，适应工艺波动 高效区宽阔：最高效率点附近效率下降缓慢，部分负荷效率高 防喘振设计：设置了防喘振线，避免风机进入不稳定工作区

调节方式包括：

进口导叶调节：改变进气角度，调节流量和压力转速调节（变频）：最节能的调节方式，保持高效运行出口节流：简单但能耗高，仅作为临时调节手段

第四章风机关键配件详解

4.1 风机主轴

主轴是离心鼓风机的核心部件，承载所有旋转零件的重量和气体力。

材料与加工：
D(Sm)2434-2.73的主轴采用42CrMo合金钢，经过：

锻造毛坯：消除铸造缺陷，提高机械性能调质处理：硬度达到HB240-280，兼具强度和韧性精加工：轴颈部位粗糙度Ra0.4以下，形位公差严格动平衡：整体动平衡等级达到G2.5（ISO1940标准）

结构特点：

阶梯轴设计：便于叶轮定位和安装过盈配合：叶轮与轴采用过盈配合，传递扭矩可靠键槽优化：减少应力集中，提高疲劳强度

4.2 风机轴承与轴瓦

D系列高速风机多采用滑动轴承（轴瓦），以适应高转速和重载荷。

轴瓦材料：

巴氏合金：常用ChSnSb11-6锡基巴氏合金，具有良好的嵌入性和顺应性 铜基合金：用于重载部位，强度高，导热性好 高分子材料：用于特殊工况，自润滑性好

轴瓦结构：

圆柱瓦：结构简单，用于轻载椭圆瓦：稳定性好，抗油膜振荡可倾瓦：最优的稳定性，用于超高速风机

润滑系统：
采用强制润滑，油压0.15-0.25MPa，油温控制在40-45℃，设置油过滤器（精度25μm）、油冷却器和在线监测仪表。

4.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等所有旋转部件。

叶轮：

闭式叶轮：效率高，强度好，制造复杂三元流设计：叶片空间扭曲，符合气流流动规律焊接工艺：叶轮叶片与盘、盖采用真空电子束焊或氩弧焊，无损检测验收

平衡盘：
平衡多级风机的轴向力，计算轴向力平衡公式（轴向力等于叶轮前后压差乘以作用面积），确定平衡盘尺寸。平衡盘与平衡鼓密封间隙控制在0.20-0.30mm。

动平衡：
单级叶轮做静平衡和动平衡，整体转子做高速动平衡（在真空舱内进行），平衡精度达到G1.0级。

4.4 密封系统

密封系统防止气体泄漏和油进入流道，是关键配件之一。

气封：

迷宫密封：最常用，非接触式，可靠性高蜂窝密封：泄漏量小，用于高压级间密封刷式密封：泄漏量最小，用于轴端密封

碳环密封：
在D(Sm)2434-2.73中，碳环密封用于：

轴端密封：防止工艺气体外泄级间密封：减少内泄漏，提高效率

碳环材料为浸渍树脂石墨，具有自润滑性，可承受少量摩擦。每组碳环由多个扇形块组成，弹簧箍紧，确保与轴接触均匀。间隙设计为0.05-0.10mm，既保证密封效果，又避免过度磨损。

油封：

骨架油封：用于低速部位迷宫油封：用于高速部位，配合甩油环使用机械密封：用于特殊要求部位

4.5 轴承箱

轴承箱是轴承的支撑和润滑容器。

结构特点：

铸铁箱体：刚性足，减振性好水平中分：便于安装和检修冷却水套：控制油温，保持粘度稳定观察窗：便于检查油位和油品状况

对中要求：
轴承箱与机壳分开制造，现场安装时需要精确对中，对中公差：径向偏差≤0.05mm，角度偏差≤0.02mm/m。

第五章风机维护与修理

5.1 日常维护要点

运行监测：

振动监测：轴承部位振动速度值≤4.5mm/s（ISO10816标准）温度监测：轴承温度≤75℃，温升≤40℃ 压力监测：润滑油压力稳定，过滤器压差报警值0.15MPa 性能监测：定期测试流量-压力曲线，评估性能衰减

日常检查：

油品检查：每月取样分析，水分≤0.05%，杂质≤0.01% 密封检查：碳环密封泄漏量监测，异常增加时预警紧固检查：地脚螺栓、联轴器螺栓定期紧固

5.2 定期检修

小修（运行3000-5000小时）：

清洗油路系统，更换过滤器检查碳环密封磨损，测量间隙检查联轴器对中情况，重新调整检查地脚螺栓和管道支撑

中修（运行15000-20000小时）：

解体检查轴承和轴瓦，测量间隙检查叶轮冲蚀和腐蚀情况更换全部密封件校验仪表和控制系统

大修（运行50000小时或性能明显下降）：

转子全部解体，叶轮进行无损检测主轴检测直线度和表面状况轴承箱检查变形和磨损机壳检查腐蚀和裂纹重新进行动平衡和对中

5.3 常见故障处理

振动过大：

转子不平衡：重新动平衡对中不良：重新对中轴承磨损：更换轴承或轴瓦基础松动：紧固并灌浆处理

性能下降：

密封磨损：更换碳环和迷宫密封叶轮腐蚀：修复或更换叶轮流道积垢：化学清洗或机械清理

轴承温度高：

润滑油问题：换油或提高油压轴承损坏：更换轴承冷却不足：清洗冷却器，提高冷却水流量

碳环密封快速磨损：

轴跳动大：检查轴弯曲或轴承间隙介质带液：加强气液分离碳环质量：更换合格碳环，检查弹簧力

5.4 修理技术要点

轴瓦修复：
巴氏合金轴瓦磨损后可以重新浇铸，工艺步骤：去除旧合金→清洗瓦背→镀锡处理→浇铸合金→机加工→刮研。刮研要求接触角60-90°，接触点3-5点/cm²。

叶轮修复：
小范围腐蚀或磨损可采用堆焊修复，焊前预热，焊后缓冷，避免变形和裂纹。修复后必须重新做动平衡。

主轴修复：
轴颈磨损可采用电刷镀或热喷涂修复，修复后磨削至原尺寸。键槽磨损可加宽重修，配作新键。

动平衡方法：
现场动平衡采用影响系数法：试加配重→测振动→计算影响系数→计算校正质量→加配重验证。平衡后振动降低85%以上为合格。

第六章输送工业气体的适应性

6.1 可输送气体类型

D(Sm)2434-2.73型风机可输送多种工业气体，包括但不限于：

常见工业气体：

空气：最常用介质，用于氧化、气动输送等工业烟气：温度通常≤250℃，需防腐处理二氧化碳(CO₂)：注意纯度要求，防止液化（压力温度控制）氮气(N₂)：惰性气体，用于保护气氛

氧气(O₂)：
输送氧气有特殊要求：

禁油处理：所有接触氧气的部件脱脂清洗材料选择：避免可燃材料，采用铜合金或不锈钢流速限制：防止静电积聚，流速控制≤25m/s 安全措施：设置爆破片和防火阀

稀有气体：

氦气(He)：分子小，易泄漏，需加强密封氖气(Ne)、氩气(Ar)：惰性气体，材料兼容性好

氢气(H₂)：

密度小：性能曲线变化，需重新计算易泄漏：加强密封，特别是轴封防爆要求：防爆电机和电器，消除静电

混合无毒工业气体：
根据混合比例计算物性参数（密度、比热比等），重新确定风机工作点。

6.2 气体性质对风机设计的影响

密度影响：
气体密度变化直接影响风机压升和功率，换算公式：压升与密度成正比，功率与密度成正比。输送轻气体（如H₂）时，相同压升需要更多级数或更高转速。

压缩性影响：
高压比时气体压缩性明显，需按可压缩流计算，采用多变过程方程（多变指数由气体性质和效率决定）。

腐蚀性影响：
含腐蚀成分的气体需要选择耐腐蚀材料或涂层，如：

湿氯气：哈氏合金或钛材二氧化硫：不锈钢316L或更高等级氨气：铜合金不适用，需用不锈钢

温度影响：
高温气体需要考虑材料热强度、热膨胀和冷却，通常机壳设冷却水套，轴承远离高温区。

洁净度要求：
洁净气体要求流道光滑无死角，防止积存杂质；含尘气体需前置过滤器，叶轮采用防磨设计。

6.3 D(Sm)2434-2.73的气体适应性改造

针对不同气体，D(Sm)2434-2.73可进行以下改造：

密封系统改造：

干气密封：用于不允许油污染的气体双端面机械密封：用于有毒或贵重气体氮气密封：用于氧气等危险气体，隔离油系统

材料升级：

全不锈钢流道：用于强腐蚀气体特种涂层：等离子喷涂陶瓷涂层，耐磨耐蚀

安全附件：

泄漏监测：设置气体探测器安全阀和爆破片：超压保护防火花结构：用于易燃易爆气体

性能调整：
更换叶轮或调整转速，适应不同气体的性能要求。

第七章选型与应用建议

7.1 钐提纯工艺风机选型原则

工艺匹配：根据具体工序（浮选、焙烧、分离等）选择相应系列 气体特性：明确输送气体的成分、温度、湿度、洁净度 压力流量要求：以工艺最大需求为基础，留10-15%余量 调节要求：根据工艺变化频繁程度选择调节方式 环境要求：考虑噪音、振动、空间限制等 维护性：考虑现场维护能力和备件供应

7.2 D(Sm)2434-2.73应用场景

该型号特别适用于：

高压浸出工序：提供高压空气或氧气，加速反应 高压气体输送：将工艺气体输送至高压反应器 尾气高压排放：克服后续处理设备阻力 气体循环：闭路循环系统，需要克服系统阻力

7.3 节能运行建议

变频调速：根据工艺需求实时调节转速，节能20-40% 高效运行点：使风机常运行在高效区（最高效率的90%以上） 减少节流损失：避免不必要的阀门节流 定期维护：保持良好状态，防止性能衰减 系统优化：优化管路，减少阻力损失

结语

D(Sm)2434-2.73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设备，其设计充分考虑了稀土提纯的特殊要求，在密封性、耐腐蚀性和可靠性方面进行了专门优化。通过深入理解其结构特点、配件功能和维护要点，用户可以最大限度地发挥风机性能，保障稀土提纯生产的稳定高效。随着稀土工业技术的发展和环保要求的提高，离心鼓风机技术也将不断进步，为稀土资源的高效清洁利用提供更强动力。

在风机选型、使用和维护过程中，建议与专业风机技术人员保持密切沟通，针对具体工艺条件进行个性化适配，才能确保风机系统的最佳运行状态，为稀土提纯企业的安全生产和经济效益提供可靠保障。

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