轻稀土钐(Sm)提纯专用离心鼓风机技术解析:以D(Sm)2296-1.35型风机为核心

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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)2296-1.35型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钐提纯、离心鼓风机、D(Sm)2296-1.35、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心、轴瓦、碳环密封

引言

在稀土矿物，特别是轻稀土如钐(Sm)的湿法冶金提纯工艺流程中，涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等多个关键工序。这些工序对气流的压力、流量、洁净度及介质特性有着极为苛刻的要求。离心鼓风机作为提供气动力的核心设备，其性能的稳定性与可靠性直接关系到生产线的连续运行、产品质量及综合能耗。针对稀土提纯工艺的特殊性，发展出了系列化的专用离心鼓风机。本文将系统阐述稀土矿提纯用离心鼓风机的基础知识，并以D(Sm)2296-1.35型高速高压多级离心鼓风机为具体案例进行深度剖析，同时对其关键配件、维护修理要点，以及输送各类工业气体的风机选型与注意事项进行详细说明。

第一章稀土提纯工艺与离心鼓风机选型概述

稀土提纯，尤其是钐(Sm)的分离与提纯，常采用溶剂萃取法、离子交换法等。过程中需要风机在多个环节提供动力：例如，在氧化焙烧阶段需输送空气或氧气以实现稀土精矿的氧化；在萃取槽搅拌气动提升中需提供稳定无污染的压缩空气；在尾气处理环节需输送或加压各类工业废气。不同的工艺点位对风机的压力、流量、材质和密封要求差异巨大。

为此，风机技术领域衍生出针对不同工况的系列化产品，以满足钐(Sm)提纯的全流程需求：

“C(Sm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中压、大风量工况，常用于系统主供风及流化、曝气等环节，结构经典，运行可靠。 “CF(Sm)”/“CJ(Sm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为浮选工序设计，注重流量调节的稳定性和抗工况波动能力，确保浮选指标。 “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。采用高转速设计，通过多级叶轮串联，实现较高的单机压比，特别适用于需要较高出口压力的环节，如压力过滤、物料气力输送、特定反应器的强制鼓风等。 “AI(Sm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、小流量点的工艺补风或局部加压。 “S(Sm)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Sm)”型系列单级双支撑加压风机：适用于中等流量和压力的工况，双支撑结构转子动力学性能更优，运行平稳，常用于对振动要求严格的连续生产线。

第二章核心机型深度解析：D(Sm)2296-1.35型高速高压多级离心鼓风机

2.1 型号命名规则解读

以D(Sm)2296-1.35为例进行解码：

“D(Sm)”：代表D系列，专为钐(Sm)等轻稀土提纯工艺设计的高速高压多级离心鼓风机。 “2296”：表示风机在设计工况下的进口体积流量为每分钟2296立方米。这是风机最关键的设计参数之一，直接关联工艺气体的处理能力。 “-1.35”：表示风机出口的绝对压力为1.35个大气压（即标准大气压基础上增加0.35个大气压的增压，表压约为0.35 bar或35 kPa）。此压力值是根据特定工艺设备（如加压过滤机、特定反应塔）的阻力计算后选型确定。 压力基准说明：型号中仅标注出口压力“-1.35”，按照惯例，意味着进口压力为标准大气压（1 atm）。若进口非标压，型号中会以“进口压力/出口压力”的形式表示，例如某工况下可能表示为“0.95/2.2”。

该型号完整定义了风机的基本性能：在标准大气压下吸入空气，每分钟输送2296立方米，并加压至1.35个绝对大气压输出。对于输送其他气体，流量和压力需根据气体密度、绝热指数等进行换算。

2.2 结构与工作原理

D(Sm)2296-1.35属于多级离心式鼓风机。其核心工作原理是：驱动电机通过高速齿轮箱（或变频直驱）将主轴转速提升至数千甚至上万转每分钟，带动风机转子总成高速旋转。气体从进气室轴向进入，流经首级叶轮，在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压能；从叶轮流出的气体经扩压器将部分动能转化为静压能，随后流入弯道和回流器，被引导至下一级叶轮的入口。此过程逐级重复，每一级都提升气体的压力，最终经末级扩压器和出气蜗壳汇集，达到目标压力1.35 atm后排出。

其高速高压的特性决定了其结构精密、对动平衡和密封要求极高。

第三章风机关键配件技术说明

D(Sm)系列风机的长期稳定运行，依赖于一系列高性能、高可靠性的关键配件。

风机主轴：作为传递扭矩和支撑转子的核心零件，通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造而成，经过精密加工、热处理（调质）和探伤。其刚性、临界转速设计直接决定了风机能否安全跨越工作转速区，避免共振。 风机轴承与轴瓦：对于高速重载的D系列风机，滑动轴承（轴瓦）的应用远比滚动轴承普遍。轴瓦通常采用巴氏合金（锡基或铅基）作为衬层，浇铸在钢制瓦背上。巴氏合金优异的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，能很好地适应高速旋转，形成稳定的流体动力润滑油膜，阻尼性能好，有利于抑制振动。轴承箱的设计需保证充分的润滑油供应和冷却。 风机转子总成：这是风机的心脏部件，包括主轴、所有级别的叶轮、定距套、锁紧螺母以及平衡盘等。叶轮是关键做功元件，根据输送介质（如是否含腐蚀性成分）可选材优质不锈钢、钛合金或进行特种涂层处理。每个叶轮和整个转子在装配前后都必须进行高精度的动平衡校正，通常要求达到G2.5或更高等级，以将不平衡力降至最低，确保高速下的平稳。 密封系统：这是防止介质泄漏和润滑油污染的关键，尤其在输送工艺气体时至关重要。 气封与油封：在机壳两端，通常采用迷宫密封（气封）与油封组合的形式。迷宫密封利用一系列节流齿隙与腔室形成流动阻力，减少气体轴向泄漏。油封则防止轴承箱的润滑油向机壳内泄漏。 碳环密封：在输送特殊、贵重或有害工业气体（如氢气、一氧化碳）时，常采用接触式碳环密封。它由多个石墨环在弹簧力作用下与轴套轻微接触，形成多道密封屏障，泄漏量远小于迷宫密封。其自润滑、耐高温、化学性质稳定的特点非常适合工艺气风机。 轴承箱：是容纳支撑轴承、提供润滑回路的部件。其结构需保证刚性，油路设计要确保润滑油能均匀、充足地分布到轴瓦表面，并具备有效的散热能力。通常集成温度、振动监测探头接口。

第四章风机维护与修理要点

对D(Sm)2296-1.35这类精密设备的预防性维护和及时修理是保障生产的关键。

日常监测与维护： 振动监测：使用在线振动监测系统，持续关注轴承座处的振动速度或位移值。振动超标往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或喘振的先兆。 温度监测：重点监控轴承温度、润滑油温。巴氏合金轴瓦的工作温度通常不应超过75-85℃。 润滑油系统：定期化验润滑油品质，检查油滤压差，及时更换滤芯和变质润滑油。确保油路畅通，油压稳定。 性能监测：记录进出口压力、流量、电流等参数，绘制性能曲线，及时发现效率下降或堵塞等问题。 常见故障与修理： 振动过大：最常见原因。需停机检查：a) 转子动平衡：重新进行现场或离线动平衡。b) 对中复查：重新校准电机、齿轮箱与风机之间的同心度和平行度。c) 轴承/轴瓦检查：检查巴氏合金层是否有磨损、剥落、划伤或接触斑点。必要时进行刮研修复或更换。d) 叶轮结垢或腐蚀：清理结垢或更换受损叶轮。 轴承温度高：检查润滑油量、油质、冷却水系统；检查轴瓦间隙是否过小、供油孔是否堵塞；检查轴颈表面光洁度。 风量或压力不足：检查进口滤网是否堵塞；检查机壳内部密封（级间密封、叶轮口环密封）磨损是否导致内泄漏过大；检查叶轮通道是否积垢。 气体或油泄漏：检查迷宫密封齿是否磨损，间隙是否超差；检查碳环密封的环体磨损量和弹簧力；检查油封唇口是否老化开裂。根据情况更换密封组件。喘振：这是一种危险的不稳定工况。需立即手动或通过自动防喘振系统开大放空阀或回流阀，增加流量，脱离喘振区。根本解决需检查工况点是否落入喘振区，以及防喘振控制系统是否失效。

所有修理工作，特别是转子部件的拆装、动平衡和密封更换，必须由专业人员在洁净的环境下，使用专用工具按规程进行。

第五章输送工业气体的特殊考量

稀土提纯工艺中，风机输送的介质远不止空气。针对不同工业气体，风机选型与设计需特别调整：

气体性质影响：密度：输送氢气(H₂)、氦气(He)等轻气体时，风机产生的压头（以压力表示）会显著降低，电机功率也会变化。选型时必须按实际气体密度重新计算性能。 绝热指数（比热容比）：影响压缩温升和所需功率。例如二氧化碳(CO₂)的绝热指数较小，压缩温升相对较低。 腐蚀性：如湿氯气、酸性烟气。需选择耐腐蚀材质（如双相不锈钢、哈氏合金、或内衬防腐涂层），密封也需升级。 危险性：如氧气(O₂)的助燃性，氢气(H₂)、一氧化碳的易燃易爆性。对于氧压机，所有零件必须彻底脱脂，杜绝油污，摩擦部位需采用特殊材料防爆。对于氢气等，轴端密封必须采用如碳环密封、干气密封等泄漏量极小的形式，并且机壳设计需考虑防爆泄压。 纯度与清洁度：输送高纯氮气(N₂)、氩气(Ar)等，需确保风机内部清洁干燥，密封可靠，防止油污污染。 风机适应性调整： 材料选择：根据气体腐蚀性确定通流部件材质。 密封系统：是关键中的关键。惰性气体、贵重气体用高规格迷宫密封加抽气系统；易燃易爆、有毒气体必须采用碳环密封、干气密封等。 冷却方式：压缩某些气体温升较高，可能需采用级间冷却或更高效的缸体冷却设计。 防爆设计：电机、仪表需选用相应防爆等级。 性能换算：制造商提供的性能曲线通常基于空气。订货时需提供准确的气体组分、进口条件，由厂家进行专门的性能换算和模型修正，以确定最终的机型和驱动功率。

结论

D(Sm)2296-1.35型高速高压多级离心鼓风机作为轻稀土钐提纯流程中高压气动需求的典型解决方案，体现了专用风机高参数、高可靠性的设计理念。深入理解其型号含义、结构原理、关键配件技术以及维护修理要点，是保障其长效服务于生产线的基础。同时，面对稀土提纯中复杂的工业气体输送任务，必须严格遵循“气分对应”的原则，在材料、密封、冷却和安全防护等方面进行针对性设计和选型。只有将风机的精细化管理与工艺的深度理解相结合，才能最大化发挥设备效能，为稀土工业的稳定、高效、安全生产保驾护航。

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