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重稀土钪(Sc)提纯专用离心鼓风机技术基础与D(Sc)1932-1.51型风机详述

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:重稀土钪提纯、专用离心鼓风机、D(Sc)1932-1.51型号、风机配件与修理、工业气体输送、多级高压风机

引言

在稀土分离与提纯,尤其是重稀土钪(Sc)的萃取、分离、浓缩等关键工艺环节中,对工艺气体的稳定、纯净、高压输送有着极为苛刻的要求。作为这些工艺系统的核心动力设备,离心鼓风机的性能、可靠性与专用性直接关系到最终产品的纯度、收率及生产成本。本文将从风机技术基础出发,重点围绕重稀土钪提纯专用的D(Sc)1932-1.51型高速高压多级离心鼓风机进行深入说明,并对其关键配件、维护修理要点,以及在输送各类工业气体时的技术考量进行系统阐述。

第一章:重稀土提纯工艺对风机的特殊要求

钪作为典型的稀有分散金属,其提取纯化流程(如萃取反萃、煅烧、氯化等)常涉及腐蚀性介质(如盐酸、氯气氛围)、高温气体或需严格防止污染的惰性保护气体(如氮气、氩气)的输送。因此,配套风机必须具备:

高耐腐蚀性:过流部件材质需能抵抗工艺中可能存在的酸性气体或卤素气体的侵蚀。 高密封性:防止工艺气体外泄污染环境,或空气渗入影响工艺气体纯度(尤其是氧气、氢气系统)。 运行稳定与压力精确可控:萃取、浮选等工艺对气体流量和压力稳定性敏感,要求风机具有良好的调节性能和抗喘振能力。 专用设计与型号标识:为明确其应用领域和性能参数,形成了如“C(Sc)”、“D(Sc)”等系列专用型号标识,其中“(Sc)”即代表适用于钪及相关稀土提纯工艺。

第二章:专用风机系列概览与D(Sc)1932-1.51型号解析

针对不同工艺段的气体压力和流量需求,开发了多个专用风机系列:

“C(Sc)”型系列多级离心鼓风机:适用于中等压力、大流量的气体输送场景。 “CF(Sc)”/“CJ(Sc)”型系列专用浮选离心鼓风机:专为浮选工艺优化设计,注重流量调节范围和运行经济性。 “D(Sc)”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升,是高压气体输送的核心设备。 “AI(Sc)”型系列单级悬臂加压风机:结构紧凑,适用于中小流量、中低压力场合。 “S(Sc)”/“AII(Sc)”型系列单级高速双支撑加压风机:转子两端支撑,运行更平稳,适用于对振动要求严格的工艺。

重点型号 D(Sc)1932-1.51 详解:
该型号是“D(Sc)”系列中的一员,其命名规则解析如下:

“D”:代表“D系列高速高压多级离心鼓风机”。 “(Sc)”:代表适用于钪等重稀土提纯工艺的专用设计。 “1932”:代表风机在设计工况下的进口体积流量为每分钟1932立方米。这是风机选型的核心参数之一,决定了其供气能力。 “-1.51”:代表风机出口处的气体绝对压力为1.51个标准大气压。此压力值为出口静压。根据型号说明惯例,若未标注进口压力,则默认为进口压力是1个标准大气压(常压)。因此,该风机的实际升压(压比)为出口压力除以进口压力,即1.51除以1,等于1.51。其压力增量(出口表压)为0.51个大气压,或约51.5千帕(按标准大气压101.325千帕计)。

此型号风机通常用于需要较高气体压力但流量极大的钪提纯工序,如特定条件下的气体搅拌、加压输送或作为某些反应器的气源。

第三章:风机核心配件与密封系统

以D(Sc)系列为代表的高速高压风机,其长期稳定运行依赖于一系列高性能配件和精密的密封系统。

风机主轴与转子总成:主轴采用高强度合金钢(如40CrNiMoA)经调质、精密加工和动平衡校正而成,是传递扭矩和支撑叶轮的核心。转子总成包括主轴、所有级次的叶轮、平衡盘、联轴器等部件,在组装后需进行高速动平衡,确保在工作转速下振动值极小,这是保证风机长周期运行的基础。 轴承与轴瓦/轴承箱:高速风机常采用滑动轴承(轴瓦)。轴瓦内衬巴氏合金,具有良好的嵌藏性和顺应性,能形成稳定的油膜润滑,承受高转速下的径向和轴向载荷。轴承箱是容纳轴承、提供润滑油路和冷却的壳体,其刚性和密封性至关重要。 密封系统(关键): 气封与油封:在轴穿过机壳的部位,设置气封(如迷宫密封)用于减少机壳内高压气体向大气的泄漏。在轴承箱两端,设置油封(如骨架油封)防止润滑油外泄。 碳环密封:在输送有毒、贵重或危险工业气体(如氢气、氯气)时,机械密封或干气密封可能不适用或成本过高,碳环密封成为一种可靠选择。它由多个石墨环组成,依靠弹簧力提供径向贴合,实现良好的轴向接触式密封,能有效阻止工艺气体外漏,结构相对简单,维护方便。

第四章:风机常见故障与修理要点

风机修理的核心目标是恢复其设计精度和运行可靠性。

振动超标:最常见故障。原因可能包括:转子动平衡破坏(需重新做动平衡)、轴承轴瓦磨损或巴氏合金脱落(需刮研或更换)、对中不良(重新找正)、基础松动等。修理中需严格检测主轴直线度、叶轮口环间隙。 压力或流量不足:可能因气封间隙过大导致内泄漏严重、叶轮流道结垢或腐蚀、进口过滤器堵塞等。需检查并调整密封间隙,清洁或更换叶轮。 轴承温度过高:多因润滑不良(油质、油量、油路问题)、轴瓦巴氏合金层损坏或轴承装配间隙不当引起。需检查润滑油系统,研修轴瓦,调整间隙。 气体泄漏:碳环密封气封磨损、老化是主因。需定期检查更换密封件。对于油封泄漏,同样需要及时更换。 大修流程:通常包括拆卸检查、转子检测与修复(动平衡)、轴承箱与轴瓦检修、密封系统更换、壳体检查、重新组装找正对中、单机试车等步骤。所有修理必须遵循原厂技术规范。

第五章:输送各类工业气体的技术考量

稀土提纯工艺涉及多种气体,风机设计与选材需相应调整:

空气、氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne):这些惰性或中性气体对材质要求相对常规,主要关注密封性和纯度保持。使用碳环密封或高性能机械密封可有效防止泄漏或污染。 氧气(O₂):具有强助燃性。风机内必须禁油,所有过流部件需进行严格的脱脂处理,轴承采用无油润滑,并彻底消除可能产生火花的风险。 氢气(H₂):密度小、易泄漏、易燃易爆。对风机气封油封系统要求极高,通常采用碳环密封、干气密封或串联密封,并确保壳体电气接地良好,防止静电积聚。设计上需考虑更高的防泄漏等级。 二氧化碳(CO₂)、工业烟气:可能含有水分和腐蚀性成分。需根据具体成分选择耐腐蚀材料(如不锈钢316L、双相钢),并考虑保温或加热措施防止冷凝造成酸腐蚀。转子总成和机壳内部可能需要特殊涂层保护。 混合无毒工业气体:需明确其具体成分、密度、湿度、腐蚀性等物化参数,作为风机气动设计(如压头换算)和材料选择的依据。密封形式需根据混合气体的特性和价值决定。

结语

重稀土钪提纯专用离心鼓风机,特别是如D(Sc)1932-1.51型这样的高压多级风机,是融合了精密机械设计、材料科学和流体动力学的高技术装备。深入理解其型号含义、掌握核心配件如主轴转子总成轴瓦轴承箱以及碳环密封等的功能与维护要点,并针对输送气体特性(如氧气、氢气)进行专项设计与管理,是保障稀土提纯生产线安全、稳定、高效运行的关键。作为技术人员,应建立从选型、操作、维护到修理的全周期技术管理体系,方能充分发挥专用风机的技术优势,服务于高品质稀土产品的生产。

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