轻稀土钐（Sm）提纯专用风机技术详解:以D(Sm)613-1.62型高速高压多级离心鼓风机为核心

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轻稀土钐（Sm）提纯专用风机技术详解:以D(Sm)613-1.62型高速高压多级离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯，钐（Sm），离心鼓风机，D(Sm)613-1.62，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：稀土提纯与风机的关键角色

在稀土冶金工业中，轻稀土元素钐（Sm）的提取与高纯化是一个涉及化学萃取、氧化还原、气体保护与输送等多个环节的复杂流程。其中，风机作为提供稳定气流、创造特定气氛环境（如惰性气体保护）、实现气体物料输送与分离的核心动力设备，其性能的可靠性、稳定性和适应性直接关系到生产效率和产品纯度。针对稀土提纯工艺的特殊要求（如气体纯净度、压力稳定性、介质多样性及潜在的腐蚀性），发展出了专用化的风机系列。本文将以轻稀土钐（Sm）提纯专用风机中的典型代表:D(Sm)613-1.62型高速高压多级离心鼓风机为核心，系统阐述其技术基础、型号含义、关键配件及维修要点，并对输送各类工业气体的风机选型与应用进行概要说明。

一、轻稀土钐（Sm）提纯工艺对风机的特殊要求

钐的提纯常涉及溶剂萃取、真空还原蒸馏、气体（如氩气）保护下的熔炼等工序。风机在其中承担的任务包括：为萃取槽或浮选设备提供曝气或搅拌气流；为还原炉输送和保护性惰性气体（如Ar、N₂）；在气体循环或净化系统中作为增压单元。这些工艺要求风机具备：

高压力与稳定流量：部分分离和输送环节需要克服系统阻力，提供稳定且可调的气流。 气体介质适应性：能够安全、高效地输送空气、惰性气体、氢气乃至特定工艺烟气，材料需兼容。 高纯净度与密封性：防止润滑油污染工艺气体（对于清洁气体），或防止有毒有害气体外泄（对于工艺烟气）。 耐腐蚀与可靠性：某些工艺段气体可能带有微量腐蚀性成分，要求关键部件具备抗腐蚀能力。 可维修性与长寿命：适应连续生产需求，关键部件易于维护更换。

为满足这些需求，形成了包括“C(Sm)”、“CF(Sm)”、“CJ(Sm)”、“D(Sm)”、“AI(Sm)”、“S(Sm)”、“AII(Sm)”等多个专用系列。

二、核心机型详解：D(Sm)613-1.62型高速高压多级离心鼓风机

D(Sm)613-1.62是D(Sm)型系列高速高压多级离心鼓风机中的一个具体型号，专为满足钐提纯工艺中需要较高压头和气量稳定的环节设计。

1. 型号命名解析：
遵循“D(Sm)型系列”的规则：

“D”：代表该风机属于D系列高速高压多级离心鼓风机。其特点是采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压，在较高转速下实现较高的出口压力，同时保持较宽的工况范围。 “(Sm)”：明确此型号为轻稀土钐（Sm）提纯专用设计，在材料选择、密封形式、内部间隙等方面针对钐提纯工艺进行了优化。 “613”：代表风机在设计工况下的进口体积流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即，D(Sm)613-1.62的额定流量为613 m³/min。这是一个关键的性能参数，决定了风机满足特定生产规模的能力。 “-1.62”：代表风机出口的表压压力值为1.62个标准大气压（atm）。这是另一个核心性能参数。根据注释，此处“-”后直接跟压力值，表明风机进口压力为默认的1个标准大气压（常压）。因此，该风机能够将来自大气的气体，增压至比入口高0.62个大气压（约62.8kPa）的水平。

作为对比，参考型号D(Sm)300-1.8表示：D系列钐提纯专用风机，流量300 m³/min，出口压力1.8 atm（进口为1 atm，净增压力0.8 atm）。

2. 结构与工作原理：
D(Sm)613-1.62作为多级离心鼓风机，其核心结构包括：

主轴与转子总成：主轴由高强度合金钢锻造，其上串联安装多个经过精密动平衡校正的叶轮，共同构成风机转子总成。这是产生风压和风量的核心旋转部件。 机壳与隔板：机壳通常为水平剖分式，便于检修。内部设有隔板，用于分隔各级叶轮，形成连续的扩压和导流通道，将叶轮的动能高效转化为压力能。 轴承与轴承箱：为支撑高速旋转的转子，采用滑动轴承（轴瓦）是常见且可靠的选择。轴瓦材料通常为巴氏合金，具有良好的耐磨性和嵌藏性。轴承箱是容纳轴承、保证其润滑和散热的关键部件。 密封系统：这是轻稀土钐（Sm）提纯专用风机设计的重中之重，分为： 级间密封与端部气封：在转子穿过隔板处设置迷宫密封或碳环密封，减少级间窜气。碳环密封因其自润滑、耐高温、低摩擦和良好的密封性能，在清洁气体和某些工艺气体环境中应用广泛。 轴端密封：防止机内气体外泄或外部空气进入。根据输送介质不同，可采用迷宫密封、碳环密封、干气密封或填料密封的组合。对于纯净惰性气体，碳环密封是优选。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油泄漏，确保轴承润滑清洁。

其工作原理是：驱动电机通过增速齿轮箱（部分直连高速电机方案除外）带动风机主轴高速旋转。气体从进口吸入，依次流经各级叶轮和扩压器，在每一级中获得能量增量（压力和速度提高），最终在出口处以高于进口的压力和稳定的流量输出。

3. 性能特点与选型应用：

特点：高压力输出（通过多级实现）、流量相对稳定、效率较高、适用于对压力有明确要求的稳定气源供给场合。 在钐提纯中的应用：常用于为需要一定反吹压力或远距离输送的惰性气体保护系统供气；作为气体循环回路中的增压机；或与需要一定气压驱动的分离设备（如特定类型的跳汰机或压力过滤系统）配套。选型时需根据工艺要求的最大流量、所需克服的系统总阻力（换算为所需出口压力）、以及气体介质性质（密度、温度、清洁度）来确定具体型号。

三、风机关键配件详解

轻稀土钐（Sm）提纯专用风机的长期稳定运行依赖于高质量的关键配件。

风机主轴：作为核心承力与传动部件，要求极高的强度、刚性和动平衡精度。材质通常为优质合金钢（如42CrMo），经调质处理和精密加工，确保在高速下无变形、振动小。 风机轴承与轴瓦：滑动轴承的轴瓦是关键摩擦副。其巴氏合金层厚度、油槽设计、与轴的配合间隙至关重要。间隙过大会导致振动和油压不稳；间隙过小则可能引起发热抱轴。专用风机通常采用强制润滑，确保油膜稳定。 风机转子总成：包括主轴、所有叶轮、平衡盘、联轴器等旋转部件的组合体。叶轮通常为闭式或半开式，采用不锈钢或特种合金以应对介质可能的腐蚀。整个总成在出厂前需进行高速动平衡，将不平衡量控制在极低标准内，这是保证风机平稳运行的基础。 密封系统配件： 气封（迷宫密封/碳环密封组件）：迷宫密封的齿形、间隙是设计关键。碳环密封则由多个分瓣碳环组成，依靠弹簧预紧力实现与轴的接触密封，其碳环材料的纯度、强度和自润滑性直接影响寿命和密封效果。油封：常用骨架油封或迷宫式油封，防止轴承箱润滑油外泄。 轴承箱：不仅是轴承的载体，也是润滑油路的核心。其结构需保证润滑油能均匀分布到轴瓦接触面，并具有良好的散热性能。油位计、温度测点、压力测点通常集成于上。

四、风机常见故障与修理要点

针对D(Sm)这类高速高压多级离心风机，修理工作需专业且规范。

振动超标：原因：转子动平衡破坏（结垢、部件松动或损伤）；对中不良；轴承（轴瓦）磨损；基础松动；喘振或旋转失速。修理：停机检查对中；检查轴瓦间隙和接触面，必要时研刮或更换；检查转子总成，清理污垢或重新进行现场动平衡。严禁在振动超标下长期运行。 轴承温度高：原因：润滑油油质不佳、油量不足或油路堵塞；轴瓦间隙不合适或接触不良；冷却系统故障。修理：检查润滑系统，更换合格润滑油；检查并调整轴瓦间隙；清理油冷却器。 风量或风压不足：原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（尤其是碳环密封或迷宫密封）磨损过大，内泄漏严重；叶轮腐蚀或磨损；转速未达额定值。修理：清洗过滤器；检查并更换磨损的气封组件；检查叶轮状态，必要时修复或更换；检查驱动系统。 气体泄漏：原因：轴端密封（碳环密封、填料密封等）失效；壳体或管道连接处密封件老化。修理：根据泄漏位置和介质性质，停机更换相应的密封件。对于碳环密封，需检查碳环磨损情况和弹簧弹力。

修理总则：修理前必须切断电源、介质来源并安全隔离；拆卸时做好标记，尤其是多级叶轮的顺序和方向；装配时严格遵循制造厂的间隙要求（如叶轮与隔板间隙、密封间隙、轴瓦顶隙侧隙）；修理后必须重新进行对中校正，并按规程进行试车（先无负荷，后逐步加载）。

五、输送各类工业气体的风机选型概要

轻稀土钐（Sm）提纯专用风机系列覆盖了广泛的工业气体介质，选型时气体性质是决定性因素之一：

空气：最常用介质。C(Sm)、D(Sm)等系列均可适用，重点关注压力流量需求。 惰性气体（N₂, Ar, He, Ne等）：常用于保护性气氛。要求风机具有极高的密封性，防止空气渗入污染气体。碳环密封、干气密封应用广泛。材料需注意兼容性（如纯氧环境下需禁油和特殊材料）。 氢气（H₂）：密度小、易泄漏、易燃易爆。风机设计需特别注重防泄漏（采用高性能密封如干气密封）、防爆（防爆电机、静电导除）和材料抗氢脆能力。AII(Sm)等系列的双支撑结构可能因其更好的刚性而被考虑。 二氧化碳（CO₂）、工业烟气：可能含有湿气或腐蚀性成分。需选择耐腐蚀材料（如不锈钢叶轮和流道），并可能需考虑保温、防腐涂层及特殊的排水设计。CF(Sm)、CJ(Sm)型浮选专用风机在设计上可能已考虑了一定的耐腐蚀和抗结垢能力。 氧气（O₂）：强氧化性，助燃。必须采用禁油设计，所有与氧气接触的部件需彻底脱脂，并采用铜基合金等不易产生火花的材料。密封通常采用迷宫密封或特制碳环密封。 混合无毒工业气体：需明确混合气体的平均分子量（影响风机压头）、爆炸极限、腐蚀性等，综合进行选型和材料密封选择。

选型流程总结：

确定工艺所需的气体介质、流量、进口压力、出口压力（或压升）、进口温度。根据气体特性（腐蚀性、危险性、清洁度）初步筛选风机系列（如D(Sm)用于高压，AI(Sm)用于单级加压，CF(Sm)用于腐蚀性浮选气体等）。将实际气体参数换算成风机厂家标准状态（通常为空气）下的性能参数，进行型号初步选择。与风机专业技术人员沟通，确定最终的材料配置、密封方案（如碳环密封的等级）、冷却方式、防爆等级等细节。考虑备用、工况调节（变频、导叶等）和售后服务支持。

结语

D(Sm)613-1.62型高速高压多级离心鼓风机作为轻稀土钐（Sm）提纯专用风机家族的典型高压产品，其设计、制造、维护都紧密围绕稀土提纯工艺的苛刻要求展开。从风机主轴的精密加工，到轴瓦的可靠支撑，再到碳环密封的有效隔绝，每一个环节都影响着最终产品的纯度和生产的连续性。理解风机型号背后的含义，掌握关键配件的功能与维修要点，并能根据输送工业气体的不同特性进行合理选型，是风机技术人员保障稀土冶炼这一战略性产业核心装备稳定运行的基本功。随着稀土材料需求的增长和提纯技术的进步，对专用风机的效率、智能化和可靠性也必将提出更高的要求。

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