重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术详析:以D(Er)856-2.15型风机为核心

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重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术详析:以D(Er)856-2.15型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土提纯铒(Er) 离心鼓风机 D(Er)856-2.15 风机配件风机修理工业气体输送轴瓦碳环密封

引言

在重稀土元素，尤其是铒(Er)的湿法冶金提纯工艺中，离心鼓风机是不可或缺的关键动力设备。其承担着为萃取分离、溶液搅拌、气浮、物料输送以及环境控制等环节提供稳定、洁净、特定压力与流量气体的重任。针对铒提纯工艺流程复杂、介质多样、对设备可靠性要求极高等特点，发展出了系列化的专用离心鼓风机。本文将系统阐述相关基础知识，并重点围绕D(Er)856-2.15型高速高压多级离心鼓风机进行深度解析，同时对风机关键配件、常见修理要点以及输送各类工业气体的特殊考量进行说明。

一、重稀土铒(Er)提纯工艺对风机的核心要求

铒的提纯通常涉及酸溶、萃取、反萃、沉淀、灼烧等多道工序，风机在其中主要应用于：

氧化/灼烧供风：为铒的化合物灼烧转化为氧化物提供充足、稳定的空气或氧气。 气动搅拌与曝气：在反应槽或沉淀槽中通入气体进行搅拌，促进反应或物质传递。 工艺气体输送：输送氮气(N₂)用于保护性气氛、输送二氧化碳(CO₂)用于特定沉淀反应等。 环境控制与尾气处理：为通风橱、局部排风或尾气吸收塔提供动力气流。

这些应用场景对风机提出了特殊要求：高可靠性（连续运行）、耐腐蚀性（可能接触酸雾或腐蚀性气体）、密封性佳（防止工艺气体泄漏或空气渗入）、工况调节能力（适应工艺波动）、以及输出的气体品质（如无油、洁净）。

二、铒(Er)提纯专用离心鼓风机系列概览

为满足不同工艺段对压力、流量和介质的差异化需求，形成了以下主要风机系列：

“C(Er)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等流量和压力范围，结构经典，运行平稳，常用于常规供风及气体输送。 “CF(Er)”与“CJ(Er)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为萃取、浮选等工序设计，特别注重气流的稳定性和微气泡生成特性，流量与压力参数与浮选槽体深度、容积精密匹配。 “D(Er)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用高转速设计，通过多级叶轮串联获得较高压比。是本文重点分析的型号，尤其适用于需要较高出口压力的场合，如穿透深液层、为远程或阻力大的系统供气。 “AI(Er)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、中小流量的加压或循环工艺。 “S(Er)”型系列单级高速双支撑加压风机：转子两端支撑，运行稳定性高，适合较高转速下的单级增压。 “AII(Er)”型系列单级双支撑加压风机：坚固的双支撑结构，适用于流量较大、压力中等的稳定工况。

这些系列风机均可根据输送介质的不同，在材料选择、密封形式和内部涂层上进行定制，以输送空气、工业烟气、CO₂、N₂、O₂、He、Ne、Ar、H₂及混合无毒工业气体。

三、核心机型深度解析：D(Er)856-2.15型高速高压多级离心鼓风机

1. 型号释义
型号“D(Er)856-2.15”具体含义如下：

D：代表“D型”高速高压多级离心鼓风机系列。 (Er)：指明该风机专为重稀土元素铒(Er)的提纯工艺设计或优化，在材料兼容性、密封等级等方面有特殊考量。 856：表示风机在设计工况下的额定流量为每分钟856立方米。这是风机选型的关键参数之一，需根据实际工艺用气总量并考虑安全余量确定。 -2.15：表示风机出口的绝对压力为2.15个大气压（绝压）。换算为表压约为1.15公斤力/平方厘米。若型号中未标注进口压力，则默认进口压力为1个标准大气压。此压力值是为克服后续工艺系统（如管道、阀门、液柱阻力、反应器阻力等）总压损并提供所需工艺气压而设计。

2. 结构特点与工作原理
D(Er)856-2.15型风机属于多级离心式。其核心工作原理是：电机通过增速齿轮箱（或直联）驱动风机主轴高速旋转，固定在主轴上的多级风机转子总成（每级包含叶轮和轮盘）随之转动。气体从进口吸入，在高速旋转的叶轮作用下获得动能和压能，流经扩压器和回流器将部分动能转化为压能后，被引导至下一级叶轮入口，如此逐级增压，最终从出口排出达到预设压力2.15个大气压。

其高速高压特性带来以下设计特点：

高转速转子：转子设计需经过严格的动平衡校正，并计算临界转速，确保工作转速远离临界转速区，避免共振。 多级压缩：通过多个叶轮串联，每级承担部分压升，从而在单台风机上实现较高的总压比，同时保证每级效率处于较优范围。 高效的内部流道：叶型、扩压器、回流器通道均经过空气动力学优化，以减少流动损失，提高效率。 紧凑的缸体设计：将多级集成于一个机壳内，结构紧凑，但拆卸装配精度要求高。

3. 关键配件详解
D(Er)856-2.15型风机的长期稳定运行依赖于一系列高性能配件：

风机主轴：作为转子的核心承载件，通常采用高强度合金钢锻造而成，具有极高的强度、刚性和疲劳强度。表面经过精磨，确保轴承和叶轮装配处的精度和光洁度。 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）应用普遍。轴瓦通常采用巴氏合金或铜基合金等耐磨材料作为衬层，与主轴轴颈形成油膜润滑，具有承载力大、阻尼性能好、运行平稳的优点。需要稳定的稀油站提供压力油进行润滑和冷却。 风机转子总成：包括所有叶轮、轮盘、隔套、平衡盘（鼓）和锁紧螺母等。叶轮材质根据输送气体性质可选铸铁、铸钢、不锈钢甚至更高级别的耐蚀合金。动平衡等级要求极高（通常达到G2.5或更高），以减小振动。 密封系统：这是保障风机性能、防止介质泄漏/污染的关键。 气封（级间密封与轴端密封）：常用迷宫密封，利用一系列节流齿隙与膨胀腔室来大幅降低气体泄漏量。齿隙设计需精确。 碳环密封：在输送易燃易爆（如H₂）、贵重或有毒气体时，常作为轴端主密封或辅助密封。由多个碳环组成，在弹簧作用下紧贴轴套表面，实现接触式密封，泄漏量极小。需要清洁的密封气（通常为氮气或本身介质）进行缓冲或隔离。油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油外泄和外部杂质进入轴承箱。常用骨架油封或复合唇封。 轴承箱：容纳和支撑主轴轴承的部件，内部构成润滑油路，要求有良好的刚性、散热性和密封性。

四、 D(Er)系列风机常见故障与修理要点

风机修理需由专业人员在具备条件的场地进行。

振动超标： 可能原因：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；气流激振（喘振）。 修理要点：停机检查对中；检查地脚螺栓；拆卸检查转子，重新进行动平衡校验；检查轴瓦间隙和接触面，若磨损超差需刮研或更换；排查系统操作是否进入喘振区。 轴承温度高： 可能原因：润滑油量不足、油质劣化、油温过高；轴瓦刮研不良、间隙过小；轴承冷却系统故障。 修理要点：检查油路、油泵、冷油器；化验油质并按要求更换；检测轴瓦间隙，按标准调整；检查冷却水系统。 性能下降（压力、流量不足）： 可能原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（尤其是碳环密封、迷宫密封）磨损过大，内泄漏严重；叶轮腐蚀、磨损或严重结垢；转速下降。 修理要点：清洗过滤器；测量各级密封间隙，更换磨损的密封件（如碳环、迷宫密封片）；检查清洗叶轮，严重损伤需更换；检查联轴器和驱动设备。 气体泄漏： 可能原因：轴端碳环密封或机械密封损坏；密封气压力不稳或中断；缸体结合面或管道法兰密封失效。 修理要点：检查并更换失效的碳环密封组件；稳定密封气供应；紧固或更换缸体中分面及法兰密封垫。异响： 可能原因：转子与静止件摩擦；轴承损坏；齿轮箱故障（如有）；喘振。 修理要点：立即停机，盘车检查。解体排查摩擦部位；检查轴承和齿轮啮合情况。

修理后必须严格按照规程进行重新装配，确保各部件间隙符合标准，并进行必要的性能测试和试运行。

五、输送不同工业气体的特殊考量

为D(Er)856-2.15等风机选型或改造用于输送特定气体时，必须注意：

气体密度：风机产生的压力与气体密度密切相关。输送密度远小于空气的气体（如H₂、He）时，相同转速和结构下出口压力会显著降低，电机功耗也会变化，需重新核算性能曲线和电机功率。 腐蚀性：输送含有酸性组分（如工业烟气中的SO₂、湿氯气）或碱性气体时，与气体接触的部件（叶轮、缸体、密封）需选用耐蚀材料（如不锈钢316L、哈氏合金、衬氟等），并考虑内部涂层保护。 氧化性与助燃性：输送氧气(O₂)时，所有部件必须彻底脱脂，禁油，防止高速摩擦或静电引发燃爆。材料选择上需避免与氧发生剧烈反应的材质。 易燃易爆性：输送氢气(H₂)、含氢混合气等，重点在于极高的密封性要求，通常采用碳环密封或干气密封，并配以安全的密封气系统和泄漏监测报警。所有电器元件需防爆。 窒息性与毒性：输送氮气(N₂)、氩气(Ar)、二氧化碳(CO₂)等窒息性气体，或微量有毒气体，重点在于防止泄漏，确保厂房通风，并对密封系统有更高要求。 洁净度要求：对于保护性气氛或参与高纯产品生产的工艺，气体需经过严格过滤，风机内部也应保持清洁，避免油脂、颗粒物污染。 温度与湿度：高温或高湿气体需考虑材料的耐温性、热膨胀差异，以及可能产生的冷凝腐蚀问题。

结论

D(Er)856-2.15型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土铒提纯领域的高压气源骨干设备，其高效、可靠的运行是保障生产连续性与产品品质的重要环节。深入理解其型号含义、结构原理、关键配件如主轴、轴瓦、转子总成、碳环密封等的功能与维护要求，掌握常见故障的诊断与修理要点，并充分考虑不同工业气体的输送特性进行选型与操作，是每一位相关技术人员必备的专业素养。随着稀土提纯技术的不断进步，对配套风机的效率、智能化控制和适应性也将提出更高要求，推动着专用风机技术持续向前发展。

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