轻稀土钐（Sm）提纯用D(Sm)451-1.90型高速高压多级离心鼓风机技术详解

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轻稀土钐（Sm）提纯用D(Sm)451-1.90型高速高压多级离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钐（Sm）提纯，离心鼓风机，D(Sm)451-1.90，风机配件，风机修理，工业气体输送，稀土矿选冶

引言：稀土提纯工艺中的核心动力装备

在稀土矿，特别是轻稀土（如钐、钕、镨等）的选冶与提纯工艺链中，离心鼓风机扮演着无可替代的核心动力角色。从矿石的浮选、焙烧，到后续萃取、分离等环节，均需要稳定、可靠且参数精准的气体输送与加压设备，以提供化学反应所需的气氛、流化床动力或气力输送动力。风机性能的优劣直接关系到产品纯度、回收率及生产能耗。本文将聚焦于轻稀土钐（Sm）提纯工艺中典型的高压气体输送需求，以D(Sm)451-1.90型高速高压多级离心鼓风机为核心，系统阐述其基础知识、型号释义、关键配件构成、维护修理要点，并延展探讨其在输送各类工业气体时的技术考量。

第一章：稀土提纯用离心鼓风机系列概述与D(Sm)451-1.90型号释义

在钐（Sm）等轻稀土提纯领域，根据不同的工艺阶段（如浮选、加压氧化/还原、气体循环等）和压力-流量需求，形成了专门化的风机系列。

“C(Sm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等流量、中等压力范围的稳定供气场景，结构经典，维护便捷。 “CF(Sm)”与“CJ(Sm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工序优化设计，注重特定压力下的流量稳定性和抗堵塞能力，确保浮选气泡均匀细腻。 “AI(Sm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于小流量、中低压力的加压或曝气点。 “AII(Sm)”型系列单级双支撑加压风机：相比AI系列，转子稳定性更高，适用于流量和压力稍大的单级加压工况。 “S(Sm)”型系列单级高速双支撑加压风机：采用高速设计，单级即可产生较高压升，效率突出，适用于空间受限但对压力有要求的环节。 “D(Sm)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点机型所属系列。该系列综合运用高速转子设计（通常配备齿轮增速箱）和多级叶轮串联结构，是实现高出口压力（通常1.5个大气压以上）的核心装备。特别适用于需要穿透深床层、克服高系统阻力或提供高压反应气氛的钐提纯关键工段，如高压浸出、特定气氛下的焙烧或高塔气提等。

重点型号D(Sm)451-1.90详解：

“D”：代表“D系列高速高压多级离心鼓风机”。 “(Sm)”：指明该风机设计主要服务于钐（Samarium）及相关轻稀土的提纯工艺流程，其材料选择、密封方案、性能曲线会针对该工艺中常见介质（如可能含微量腐蚀性成分的烟气、特定工业气体）进行优化。 “451”：表示风机在标准进口状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，介质为空气）下的额定流量为每分钟451立方米。这是风机选型的核心参数之一，直接匹配工艺用气量。 “-1.90”：表示风机在设计流量下的出口绝对压力为1.90个标准大气压。此处未标注进口压力，依据约定，即默认进口压力为1个标准大气压。因此，风机的压比（出口压力与进口压力之比）为1.90，升压值为0.90个标准大气压（约90kPa）。 应用场景：该型号风机适用于钐提纯中需要约90kPa稳定压升、气量在451立方米/分钟左右的环节。例如，为某种流化床焙烧炉提供高压流化风，或为湿法冶炼中的高压氧化槽提供强制氧化空气，确保气固或气液充分接触，加速反应。

第二章：D(Sm)451-1.90型风机核心配件与功能系统解析

一台高效稳定的D系列多级离心鼓风机，是其精密配件协同工作的结果。以下对关键部件进行说明：

1. 风机主轴与转子总成：高速旋转的心脏

主轴：通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）整体锻造，经调质处理和多级精密磨削而成。它必须具有极高的强度、刚性和动平衡精度，以承受高速（可达每分钟数万转）下的离心应力、扭矩以及传递功率。 转子总成：由主轴、多级叶轮（通常为闭式后弯叶型）、定距套筒、平衡盘（或鼓）、联轴器等组件构成。每级叶轮将机械能转化为气体压力能，逐级增压。动平衡校正是转子装配的核心工艺，要求达到极高的精度等级（如G2.5级或更高），以最大限度减少振动。

2. 支撑与润滑系统：轴瓦与轴承箱

轴瓦：D系列高速风机常采用滑动轴承（轴瓦），特别是压力润滑的椭圆瓦或可倾瓦。轴瓦内衬巴氏合金，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。在高速重载下，油膜的形成能稳定支撑转子，阻尼振动。润滑油在带走摩擦热的同时，也起到清洁作用。 轴承箱：作为轴瓦的载体和润滑油路的集散地，其结构需保证刚性和对中性。内部设有进油孔、回油槽，并常与油封腔体集成。轴承箱的温度监测（通过铂热电阻）是日常运行的重要监控点。

3. 密封系统：防止介质泄漏与油品污染的关键

气封（级间密封与轴端密封）：在风机内部，通常采用迷宫密封。在转子上设置梳齿，与静止部件形成一系列节流间隙，有效减少高压级气体向低压级的泄漏，保证级效率。其密封效能取决于梳齿数量、间隙大小（需精确控制）和压差。 油封（轴承密封）：防止轴承箱润滑油向外泄漏，并阻止外部杂质进入。传统结构常采用碳环密封或梳齿迷宫密封结合油气分离器。 碳环密封：作为一种先进的接触式密封，由多个分瓣的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套表面，形成径向密封。其优点在于密封效果好、允许一定的轴向窜动和径向跳动，适应高速工况，尤其在防止润滑油雾外泄方面表现优异，是现代高端工业鼓风机的标准配置之一。

4. 其它关键配件

齿轮增速箱：将电机（如3000rpm）的输出转速提升至风机工作转速（如20000rpm以上）的核心传动装置。其齿轮精度、啮合质量、润滑与冷却系统直接关系到整机效率和噪音水平。 进口导叶或变频器：用于调节风机流量和压力，以适应工艺波动。进口导叶通过改变进气预旋来调节性能，变频器则通过改变转速实现更宽范围、更节能的调节。 润滑系统：独立的油站提供强制润滑油，包含油箱、油泵、双联过滤器、油冷却器、安全阀及精密仪表，确保轴承与齿轮的可靠润滑和冷却。

第三章：D(Sm)系列风机常见故障诊断与修理要点

风机修理必须建立在精准诊断的基础上，遵循“由外及内、先静后动”的原则。

1. 振动超标

可能原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损或异物附着）；对中不良（基础沉降、管道应力）；轴瓦磨损、间隙增大；转子弯曲；齿轮箱故障；气动激振（如喘振）。 修理要点：首先检查对中并复核管道支撑。停车后，进行转子现场动平衡校正或返厂做高速动平衡。检查轴瓦接触面、顶间隙和侧间隙，必要时刮研或更换。检查齿轮啮合印记和侧隙。

2. 轴承温度高

可能原因：润滑油不足、油质劣化、油路堵塞；轴瓦刮研不良、接触不佳或间隙过小；冷却器效率下降；轴承箱隔热不佳（受高温气体传导）。 修理要点：检查油压、油温、油过滤器压差。化验油品，必要时换油。清洗油路和冷却器。复查轴瓦间隙，按标准调整（间隙值通常与轴颈直径呈一定比例关系，需参照厂家手册）。改善轴承箱散热条件。

3. 性能下降（压力或流量不足）

可能原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是迷宫密封）因磨损严重增大，内泄漏加剧；叶轮腐蚀或磨损，型线改变；转速未达额定值（如皮带打滑、变频器问题）。 修理要点：清洁或更换滤芯。重点检查并调整或更换迷宫密封的梳齿密封片，恢复设计间隙。对叶轮进行无损探伤，评估磨损程度，必要时修复或更换。校验转速。

4. 异常噪音

可能原因：轴承损坏；齿轮点蚀、断齿或啮合不良；喘振；转子与静止件摩擦；管道共振。 修理要点：频谱分析有助于定位声源。针对性检查轴承、齿轮。消除喘振工况（如开大放空阀、检查系统阻力）。检查内部动静间隙，确认有无摩擦痕迹。

修理总则：大修后必须严格按照规程进行单机试车（检查转向、振动、温度、润滑）和联动负荷试车，性能参数达标后方可正式投运。所有修理，尤其是核心转子-轴承-密封系统的修理，建议在专业厂家或资深工程师指导下进行。

第四章：输送不同工业气体的技术考量

D(Sm)451-1.90型风机虽为钐提纯设计，但其技术原理同样适用于输送多种工业气体，关键在于适应性调整。

气体性质的影响：密度：风机产生的压头（以米液柱表示）与介质密度无关，但压力（以帕斯卡表示）和所需功率与气体密度成正比。输送密度大于空气的气体（如CO₂、O₂）时，在相同转速和流量下，出口压力（表压）和轴功率会增大；反之，输送密度小的气体（如H₂、He）时，压力和功率会显著减小。选型时需进行性能换算，公式核心是压力、功率与密度成正比关系。 压缩性：在高压力比（如>1.3）下，需考虑气体的可压缩性，性能计算更复杂，通常参考风机特性曲线并按气体状态方程进行修正。 腐蚀性：如输送含湿氯气、酸性烟气等，需对接触气体的部件（叶轮、机壳、密封）采用耐蚀材料（如不锈钢、双相钢、钛材涂层或树脂涂层）。 危险性：对于氧气（O₂），严禁油脂，所有部件需进行严格的脱脂处理，采用防静电结构，防止爆燃。对于氢气（H₂），重点防范泄漏，密封等级要求极高（常采用干气密封等特殊密封），电机电器需防爆。对于氮气（N₂）、氩气（Ar）等惰性气体，主要注意窒息风险，确保厂房通风，检修前充分置换。 密封的特殊要求：输送贵重气体（如He、Ne）或剧毒气体时，要求零泄漏，可能需采用双端面机械密封或干气密封系统。输送易燃易爆气体时，轴封通常采用氮气或其它惰性气体进行阻塞密封，防止介质泄漏至大气或润滑油箱。 材料兼容性与清洁度：所有与气体接触的表面材料必须兼容，防止催化反应或污染气体。例如，高纯氧输送系统需用铜合金或不锈钢，并确保极高清洁度。

结论

D(Sm)451-1.90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，其设计精妙、结构复杂。深入理解其型号参数的含义、掌握核心配件（如主轴-转子、轴瓦、碳环与迷宫密封）的功能与相互关系，是正确选型、高效运行和科学维护的基础。当将其应用于输送空气之外的各类工业气体时，必须严谨考虑气体物性对性能、材料、密封及安全的特殊要求，进行相应的设计和改造。在风机的全生命周期管理中，预防性维护和基于精准诊断的修理，是保障其长期稳定运行、服务于高质量稀土生产的关键所在。随着稀土材料战略地位的不断提升，与之配套的高端风机技术也必将向着更高效率、更高可靠性、更智能化的方向持续发展。

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