重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术详析:以D(Er)1912-1.31型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铒(Er)提纯、离心鼓风机、D(Er)1912-1.31型号、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心鼓风机、轴瓦、碳环密封

一、 引言：稀土提纯工艺中的关键动力设备:离心鼓风机

在重稀土元素，尤其是铒(Er)的湿法冶金提纯工艺流程中，离心鼓风机扮演着至关重要的角色。无论是萃取分离、沉淀反应还是后续的干燥煅烧，都需要稳定、可控的气体介质（如空气、氮气、特定工业气体）提供氧化、保护、流化、输送或气力分离的动力。风机的性能直接影响到反应效率、产品纯度、能耗及整个生产系统的稳定运行。

针对稀土提纯工况中常遇到的腐蚀性介质、连续运行高可靠性、压力流量精准控制等特殊要求，发展出了专门的鼓风机系列。本文将以重稀土铒(Er)提纯流程中典型的高压输送设备:D(Er)1912-1.31型高速高压多级离心鼓风机为核心，系统阐述其基础知识、型号解析、关键配件构成、维护修理要点，并对输送各类工业气体的风机选型与应用进行概括性说明。

二、 重稀土铒提纯工艺流程对风机的特殊要求

铒(Er)的提纯通常涉及溶剂萃取、离子交换、高温煅烧等环节，对配套风机提出了明确要求：

介质适应性：可能输送空气（用于氧化或流化）、氮气N₂（惰性保护）、或含有微量酸雾/溶剂的工艺废气。要求风机材料具备一定的耐腐蚀性。

压力与流量稳定性：萃取塔的气体搅拌、流化床的稳定运行都需要风机提供恒定且可精细调节的压力和流量，波动会影响分离效率与产品质量。

高可靠性：提纯生产线往往是连续作业，风机需具备长周期无故障运行能力，关键部件寿命长。

洁净度要求：为防止产品污染，风机密封必须可靠，防止润滑油进入流道，或工艺气体外泄。

节能高效：稀土提纯能耗高，高效风机有助于降低综合生产成本。

三、 稀土提纯专用离心鼓风机系列概览

为满足不同工艺环节的需求，形成了以下主要系列，其型号前缀中的“(Er)”标识意指适用于铒及相关重稀土提纯工况的特定设计与材料配置：

“C(Er)”型系列多级离心鼓风机：通用型多级鼓风，效率较高，适用于中等压力范围的空气或惰性气体输送，常用于供风及气力输送。

“CF(Er)”与“CJ(Er)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土浮选工艺设计，特别注重流量调节范围和运行稳定性，以适应浮选槽工况变化。

“D(Er)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点。采用高转速、多叶轮串联结构，能产生显著高于普通多级风机的压比，适用于需要较高出口压力的环节，如穿透深液层搅拌、高压流化或远距离气力输送。

“AI(Er)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、大流量的气体增压场合。

“S(Er)”型系列单级高速双支撑加压风机：转子两端支撑，运行平稳，适用于较高转速的中压工况，可靠性高。

“AII(Er)”型系列单级双支撑加压风机：经典的双支撑结构，坚固耐用，适用于多种工业气体持续输送。

可输送气体：上述系列风机，通过针对性材料选择和密封设计，可安全输送空气、工业烟气、二氧化碳CO₂、氮气N₂、氧气O₂（需特殊脱脂与禁油处理）、氦气He、氖气Ne、氩气Ar、氢气H₂（注意防爆与密封）以及混合无毒工业气体。

四、 核心机型深度解析：D(Er)1912-1.31型高速高压多级离心鼓风机

1. 型号释义：

D：代表“D型”高速高压多级离心鼓风机系列。

(Er)：代表适用于重稀土铒提纯的特定配置（材料、密封等可能进行优化）。

1912：此为流量标识。参照类似命名规则（如D(Er)300-1.8中“300”指流量300 m³/min），“1912” likely indicates a designed volume flow rate of 1912 cubic meters per minute (m³/min)。这是风机在进口标准状态下的理论排气能力，是选型的关键参数之一。

-1.31：表示风机出口的表压为1.31个大气压（即约0.31 MPaG）。结合进口压力为常压（1个大气压，绝对压力），意味着风机需要实现的总压比约为（1+1.31）/1 = 2.31。这个压力在稀土提纯中属于较高压力范围，适用于高压鼓风、穿透式曝气或要求较高系统阻力的工艺流程。

完整解读：D(Er)1912-1.31型风机是一台专为重稀土铒提纯工艺设计的高速高压多级离心鼓风机，其设计流量为1912立方米每分钟，出口可提供1.31个大气压的表压（绝对压力约为2.31个大气压）。

2. 结构与工作原理：
D(Er)型风机采用一根主轴串联多个闭式或半开式叶轮，所有叶轮安装在同一蜗壳内或每级配有独立的扩压器和回流器，气体逐级压缩，压力逐级升高。通过齿轮箱或变频电机驱动，使主轴转速达到数千甚至上万转每分钟，这是其获得高压比的关键。高速旋转的转子总成将机械能转换为气体的压力能和动能，最终在出口蜗壳中将动能进一步转化为压力能输出。

3. 关键性能特点：

高压力输出：多级串联结构使其能在单机内实现较高的压缩比，满足高压工艺需求。

流量相对稳定：离心风机在额定转速下，对固定管网系统提供的流量变化范围不大，有利于工艺稳定。

结构紧凑：相比达到同等压力的活塞式压缩机，体积小，占地面积少。

运行平稳，振动小：高速转子经过精密动平衡，支撑稳定，输出气体脉动小。

五、 D(Er)1912-1.31型风机关键配件详解

风机的高效稳定运行依赖于各部件的精密配合与优质性能。

风机主轴：

作用：传递扭矩、支撑所有旋转部件（叶轮、平衡盘等）的核心零件。

要求：必须具有极高的强度、刚度和疲劳韧性。通常采用优质合金钢（如40CrNiMoA）锻制，经调质处理和精密加工。轴颈部位（安装轴承处）需要有高硬度、低粗糙度和完美的几何精度。对于D(Er)系列高速风机，主轴还需进行临界转速计算，确保工作转速远离临界转速区。

风机转子总成：

构成：包含主轴、所有叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器部件以及必要的套筒、锁紧螺母等。

叶轮：是能量转换的核心。通常为铝合金或不锈钢精密铸造（对于腐蚀性介质采用更高级别不锈钢或特殊合金），并经过五轴数控加工确保型线准确。每个叶轮都需单独进行超速试验和动平衡校正。

平衡盘：用于平衡多级叶轮产生的巨大轴向推力，减小轴承负荷。

动平衡：整个转子总成装配完成后，必须在高精度动平衡机上进行高速动平衡，将残余不平衡量控制在极严格的标准内（如G2.5级或更高），这是保证高速平稳运行、低振动的关键工序。

风机轴承与轴瓦：

D(Er)系列高速风机常采用滑动轴承（轴瓦），因其承载能力大、阻尼性能好、适于高速运行。

轴瓦：通常为剖分式，瓦衬采用巴氏合金（锡锑铜合金）等优质减摩材料浇铸在钢背之上。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。瓦面需要精密刮研，确保与主轴颈的接触面积和油楔形成能力。

润滑：采用强制循环油润滑系统，为轴承提供稳定的压力油，既起润滑作用，也带走摩擦热。

密封系统：

气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封。在转子与静子之间形成一系列节流间隙与膨胀空腔，有效减少高压气体向低压区的泄漏。密封齿片可设计为可更换的，材质可能为铝、铜或不锈钢。

碳环密封：在输送特殊气体（如氮气、氩气等）或要求零泄漏的场合，轴端可能采用碳环密封。由多个弹簧加载的碳环组成，紧贴轴套表面，实现接触式密封，泄漏量极小。碳环具有良好的自润滑性和耐磨性。

油封：位于轴承箱靠近轴伸端，防止润滑油沿轴泄漏。常用唇形密封或机械密封。对于严格防油污染的工艺，油封的设计和选型尤为重要。

轴承箱：

作用：容纳轴承（轴瓦）、稳定支撑转子，并作为润滑油路的载体。

要求：具有足够的刚性和强度，防止变形影响轴承对中。箱体设计需保证润滑油路畅通，回油顺利。通常为铸铁或铸钢件，加工精度要求高，特别是轴承座孔的尺寸精度和同轴度。

六、 风机运行维护与修理要点

定期维护和精准修理是保障D(Er)1912-1.31这类关键设备长周期运行的生命线。

1. 日常巡检与维护：

振动与温度监测：使用振动分析仪和红外测温枪定期检查轴承箱、机壳的振动值（速度、位移）和温度，建立趋势档案，早期预警故障。

润滑油系统检查：检查油压、油温、油位，定期取样分析油品粘度、水分和金属颗粒含量。

密封与泄漏检查：检查气封、油封有无明显泄漏，听诊运行声音有无异常气流声。

基础与对中检查：定期检查地脚螺栓松动情况，以及风机与驱动机（电机/齿轮箱）的对中状态，热态后需复核。

2. 常见故障与修理：

振动超标：

原因：转子不平衡（结垢、叶轮磨损、部件松动）、对中不良、轴承磨损、基础松动、喘振等。

修理：停机检查。先复查对中与基础。若怀疑动平衡失效，需将转子总成送专业动平衡机校验。清理叶轮流道污垢需严格按规程进行，不得破坏原有平衡。

轴承温度高或损坏：

原因：润滑油问题（油质差、油量不足、油路堵塞）、轴承间隙不当（过小或过大）、轴瓦巴氏合金磨损、剥落或烧熔。

修理：拆检轴承箱。测量轴瓦间隙（常用压铅法）和瓦背过盈量。检查巴氏合金层，若出现磨损超标、裂纹、脱壳或烧熔，必须更换新轴瓦或重新浇铸巴氏合金。新瓦需进行刮研，确保接触良好。

性能下降（压力/流量不足）：

原因：密封（特别是迷宫密封齿）磨损，间隙过大导致内泄漏增加；进口过滤器堵塞；叶轮腐蚀或磨损。

修理：检查清洗过滤器。停机大修时，测量各级迷宫密封间隙，超标则更换密封齿。检查叶轮流道，严重腐蚀或磨损的叶轮需更换或采用耐磨涂层修复。

异常噪音：

原因：喘振（系统阻力过大，工况点进入不稳定区）、轴承损坏、转子与静子摩擦（如气封摩擦）、齿轮箱故障（如有）。

修理：立即排查。若是喘振，需调整出口阀门或放空阀，使工况点回到稳定区。检查内部摩擦痕迹，找出干涉点并修复。

3. 大修注意事项：

大修需由专业团队在具备条件的场地进行。

所有拆卸部件需做好标记和方位记录。

关键配合尺寸（如轴承间隙、推力间隙、叶轮与隔板间隙）需严格按照出厂技术文件要求测量和调整。

转子总成大修后，必须重新进行高速动平衡。

回装时确保清洁度，严格按照装配顺序和力矩要求进行。

大修后应进行单机试车和性能测试，各项参数达标后方可投入工艺联调。

七、 输送不同工业气体的风机选型与适应考量

为稀土提纯配套的风机，输送介质多样，选型时需额外注意：

气体性质的影响：

密度：气体密度影响风机功率。输送氢气（H₂）等轻气体，所需功率远小于输送同流量空气。电机选型需据此调整。

腐蚀性：如输送含酸性组分的工业烟气，过流部件（叶轮、蜗壳、密封）需选用耐蚀材料（如316L不锈钢、双相钢，甚至钛材）。

危险性：氧气(O₂)风机需绝对禁油，所有接触氧气的部件需彻底脱脂清洗，采用特殊密封（如干气密封），防止爆炸。氢气(H₂)风机需考虑防爆电机和仪表，密封需极其可靠防泄漏。

纯度与洁净度：输送保护性惰性气体（如N₂、Ar），需防止润滑油污染，密封结构首选干气密封或高性能碳环密封。

选型调整：

材料升级：根据气体腐蚀性，相应提升过流部件材质等级。

密封方案重构：针对特殊气体，设计专用的轴封系统（如“干气密封+迷宫密封”组合封）。

性能曲线换算：风机样本曲线通常基于空气（标准状态）测定。输送其他气体时，需根据实际气体的密度、绝热指数等参数进行性能换算，以确定实际工况下的压力、流量和轴功率。

安全附件：针对易燃易爆或有毒气体，配置泄漏检测、超压泄放、氮气吹扫等安全系统。

八、 总结

D(Er)1912-1.31型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土铒提纯工艺流程中的高压气源核心设备，其高性能、高可靠性的实现，依赖于精准的型号设计与选型、高品质的关键配件（主轴、转子、轴瓦、密封）以及科学规范的维护修理体系。理解其型号含义、掌握其结构原理与维护要点，对于保障稀土生产线的稳定高效运行、降低故障率、延长设备寿命至关重要。

同时，面对稀土提纯中多样化的工业气体输送需求，技术人员必须深刻理解气体特性对风机材料、密封、性能及安全提出的特殊要求，从而在“C(Er)”、“CF(Er)”、“D(Er)”等系列中做出正确选型并进行针对性配置。唯有将风机技术与具体工艺深度融合，才能充分发挥离心鼓风机在重稀土铒(Er)乃至整个稀土工业提纯环节中的“动力心脏”作用，为我国的战略资源高效开发利用提供坚实可靠的装备支撑。