轻稀土钐(Sm)提纯离心鼓风机基础与D(Sm)720-2.69型号深度解析

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轻稀土钐(Sm)提纯离心鼓风机基础与D(Sm)720-2.69型号深度解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钐(Sm)提纯风机、离心鼓风机、D(Sm)720-2.69型号、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心鼓风机、轴瓦、转子总成、碳环密封

引言

在稀土矿，特别是轻稀土如钐(Sm)的湿法冶金提纯工艺中，离心鼓风机扮演着至关重要的角色。它负责为氧化焙烧、浸出、萃取、结晶干燥等多个关键工序提供稳定、可控的气体动力，其性能直接关系到产品质量、回收率与能耗。针对稀土提纯工艺中不同压力、流量及介质的要求，发展出了系列化的专用风机。本文将从基础知识入手，重点围绕应用于高压气力输送或反应供气的典型型号:D(Sm)720-2.69高速高压多级离心鼓风机，进行深入说明，并系统阐述其核心配件与维修要点，同时对输送各类工业气体的风机选型与注意要点进行概括。

第一章：稀土提纯工艺与离心鼓风机系列概述

稀土钐的提纯是一个复杂的物理化学过程，涉及焙烧、酸浸、溶剂萃取、沉淀、灼烧等步骤。这些步骤需要不同的气体支持：

焙烧工序：需要风机提供大量空气或特定气氛（如还原性气体）。 气力输送与流化：用于输送粉状物料或保持反应器内物料流态化。 工艺气体供给：如提供氧气（O₂）用于氧化，氮气（N₂）用于保护，二氧化碳（CO₂）用于沉淀等。 尾气处理与循环：抽送工业烟气进行环保处理。

为满足上述多样化需求，形成了针对稀土行业的专用风机系列：

“C(Sm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中压、大流量的工艺空气供给，如焙烧炉鼓风。 “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，注重流量稳定性和抗工况波动能力。 “D(Sm)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点，适用于需要较高出口压力的场合，如远距离气力输送、穿透深度较大的气体喷射或高压反应环境。 “AI(Sm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，用于中小流量、中低压力的气体增压。 “S(Sm)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速、高效率，适用于洁净气体、中等压力的精确输送。 “AII(Sm)”型系列单级双支撑加压风机：结构稳固，承载能力强，适用于工况更复杂、负载更大的场合。

这些风机的型号编码规则统一。以参考型号D(Sm)300-1.8为例：“D”代表D系列高速高压多级离心鼓风机；“(Sm)”表示适用于钐提纯工艺或在此工艺中定型；“300”表示风机在设计工况下的进口体积流量为每分钟300立方米；“-1.8”表示风机出口的表压为1.8个标准大气压（即绝压约为2.8 atm）。若未标注进口压力，默认为标准大气压（1 atm）。输送介质通常为空气，需根据具体工艺设备（如跳汰机）联合选型确定。

第二章：D(Sm)720-2.69高速高压多级离心鼓风机深度解析

D(Sm)720-2.69是轻稀土钐提纯生产线中用于高压气体输送的核心设备之一。

型号含义与性能定位： D(Sm)：归属于高速高压多级离心鼓风机系列，专为钐提纯工艺优化。 720：表示风机在设计进口条件下的体积流量为720立方米/分钟。这是一个较大的流量参数，表明该风机能为大规模生产线或高气耗工序提供充足气源。 2.69：表示风机出口的升压值为2.69个标准大气压。即出口绝对压力约为进口绝对压力（默认为1 atm）加上2.69 atm，达到约3.69 atm（绝压）。这一高压特性使其非常适合用于将气体压入阻力较大的管网系统、深层液下曝气或长距离粉体气力输送。 结构特点： 多级叶轮串联：这是实现高压的关键。气体每经过一级叶轮和导叶，压力得到一次提升。D系列风机通过多个叶轮的串联工作，累积达到所需的2.69atm乃至更高的压升。级数越多，最终出口压力通常越高。 高速转子：为了在有限的叶轮尺寸下获得高能量头，D系列风机主轴转速很高，通常通过增速齿轮箱驱动，转速可达每分钟数千转至上万转。高转速对转子的动平衡精度、轴承和润滑系统提出了极高要求。 高效的内部冷却与导流：由于气体被连续压缩，温升显著。风机内部通常设计有级间冷却通道或利用机壳散热结构，以控制气体温度，提高效率和安全性。 精密的气体密封系统：防止高压气体沿轴端泄漏，是保证效率和环境安全的核心。碳环密封是此类高压风机常用的非接触式密封形式，依靠多个碳环组成迷宫式通道，极大地节流减压，实现微小泄漏量。

第三章：核心配件详解

以D(Sm)720-2.69为例，其可靠运行依赖于以下关键配件：

风机主轴：作为整个转子系统的核心骨架，承受着巨大的扭矩、弯矩和交变应力。通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）整体锻造，经过精密加工、热处理（调质）和探伤检验。其轴颈、键槽、螺纹等部位的尺寸精度和表面硬度要求极高。 风机轴承与轴瓦：对于高速高压的D系列风机，滑动轴承（轴瓦）比滚动轴承更常见，因其承载能力大、运行平稳、阻尼性能好。轴瓦通常为剖分式，内衬巴氏合金。巴氏合金层具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力，能有效保护主轴。润滑油在轴瓦与轴颈间形成稳定的压力油膜，实现液体摩擦。 风机转子总成：这是风机的“心脏”，包含主轴、所有级的叶轮、平衡盘、联轴器部件等。每个叶轮都经过严格的动平衡校正，整体转子总成完成后还需进行高速动平衡，确保在工作转速下振动值极小。平衡盘用于抵消大部分由压差产生的轴向推力，剩余推力由止推轴承承担。 密封系统： 气封（级间密封与轴端密封）：通常指迷宫密封，用于减少级间和轴端的内泄漏。在高压端，常升级为碳环密封。碳环由多个分段环组成，在弹簧力作用下轻贴于轴套，形成多级节流。碳材料具有自润滑、耐高温、摩擦系数低的特点，适合高速工况。油封：主要安装在轴承箱两端，防止润滑油外泄，并阻止外部灰尘进入。常用骨架油封或迷宫式油封。 轴承箱：是容纳和支持主轴轴承的部件，为轴承提供精确的定位和稳定的润滑环境。其刚性、散热性和油路设计至关重要。箱体上设有油位计、温度测点、进出油口等。

第四章：风机维护与修理要点

对D(Sm)720-2.69这类关键设备，预防性维护和规范修理是保障其长周期运行的生命线。

日常巡检与维护： 振动与噪音监测：使用测振仪定期监测轴承座各方向的振动速度或位移值，异常增大往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损的先兆。 温度监控：密切关注轴承温度、润滑油温及出口气温。轴承温度骤升可能预示润滑不良或磨损。 润滑系统维护：定期检查润滑油油位、油质。按时取样化验，根据结果决定是否换油。保证油滤清洁，油压稳定。 密封检查：观察有无明显的气体泄漏或油泄漏迹象。 常见故障与修理： 振动超标：原因：转子积垢（输送气体不洁时易发生）、叶轮磨损、动平衡失效、联轴器对中偏移、基础松动、轴承磨损。修理：停机后，首先重新校正联轴器对中。若无效，需拆解检查转子。清除叶轮污垢，检查磨损情况。严重的需更换叶轮或整个转子，并务必送专业动平衡机进行高速动平衡校正。 轴承温度高：原因：润滑油不足、变质、油路堵塞；轴瓦巴氏合金层磨损、脱落、刮伤；冷却不良。修理：检查润滑系统。拆检轴承，测量轴瓦间隙（通常为主轴直径的千分之一点二到千分之一点五）。若轴瓦合金层有损伤或间隙超标，需刮研或更换新轴瓦。安装时注意接触角和接触点。 性能下降（压力/流量不足）：原因：进口过滤器堵塞；密封（特别是碳环密封）磨损严重，内泄漏量增大；叶轮通道腐蚀或磨损，效率降低。修理：清洗过滤器。测量并检查各级密封间隙，超标则更换密封件，如碳环。评估叶轮状态，必要时修复或更换。 气体泄漏：原因：轴端碳环密封磨损、弹簧失效、O形圈老化。修理：停机更换碳环密封组件。安装时注意环的开口错位，确保弹簧预紧力均匀。

大修注意事项：大修需制定严密方案。按顺序解体，标记所有部件。彻底清洗检查。重点测量：各部位间隙（如气封间隙、轴承间隙、叶轮与机壳间隙）、转子各部位的径向跳动和端面跳动。更换所有O形圈、垫片等易损件。回装时严格遵循扭矩和顺序要求。检修后必须进行单机试车，逐步升速至工作转速，监测各项参数正常后方可投运。

第五章：输送各类工业气体的风机考量

稀土提纯中可能涉及多种工业气体，风机选型与运行需特殊注意：

气体性质的影响：密度：输送氢气（H₂）、氦气（He）等轻气体时，风机产生的压力头（按欧拉方程，压力头与叶轮出口切向速度的平方成正比）虽然不变，但出口压力（压力等于密度乘重力加速度乘压力头）会显著降低。相反，输送氩气（Ar）、二氧化碳（CO₂）等重气体时，出口压力会升高。电机功率（功率正比于质量流量乘压力头）也会随之变化，必须重新核算。 腐蚀性：如湿氯气、含硫烟气等。需选择耐腐蚀材料（如不锈钢、钛合金、特种涂层）的叶轮、机壳和密封。 危险性：如氧气（O₂）助燃，氢气（H₂）易爆。输送氧气时，所有部件必须彻底脱脂，避免油脂引发燃爆；结构上避免可能产生火花的摩擦。输送氢气时，轴端密封必须极其可靠，通常采用干气密封或带缓冲气的碳环密封组合，防止泄漏。风机需防爆设计。 纯度与洁净度：输送高纯气体如氖气（Ne）、氩气（Ar）时，风机内腔需做特殊处理（如抛光、钝化），防止污染气体。润滑油系统必须与气体腔完全隔离，确保无油。 选型调整：当输送介质不是空气时，不能直接套用空气风机的性能曲线。必须根据实际气体的密度、绝热指数等参数，进行性能换算（遵循风机相似定律中的密度修正）。对于D(Sm)系列，若用于输送二氧化碳，由于其分子量大于空气，在相同转速和流量下，出口压力和轴功率会大于标定值，电机需有足够富余量。对于输送氢气，由于其分子量极小，相同条件下出口压力和轴功率远小于空气标定值，但为达到工艺所需的体积流量，可能需要更大的风机或更高转速。

结语

D(Sm)720-2.69高速高压多级离心鼓风机作为轻稀土钐提纯工艺中高压气源的代表，其高效稳定的运行是整个生产链顺畅的保障。深入理解其型号含义、结构原理、核心配件及维护修理知识，是针对性地进行设备管理、故障预防和高效维修的基础。同时，面对稀土提纯工艺中日益多样的气体输送需求，必须充分考虑气体物性对风机性能和安全带来的特殊影响，进行科学选型与适配。唯有将风机技术与工艺需求深度融合，才能最大程度发挥设备效能，为稀土产业的高质量发展提供坚实动力。

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