重稀土镥(Lu)提纯专用风机：型号D(Lu)174-2.93技术详解及风机系统综述

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重稀土镥(Lu)提纯专用风机：型号D(Lu)174-2.93技术详解及风机系统综述

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土镥提纯、离心鼓风机、D(Lu)系列、风机配件修理、工业气体输送、多级离心风机、轴瓦、碳环密封、转子总成

引言：稀土提纯工艺与风机关键角色

在重稀土元素，尤其是镥(Lu)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。从矿石浸出、溶剂萃取、到沉淀煅烧，多个环节需要风机提供稳定、可控的气体介质，以完成氧化、搅拌、气力输送、流态化或保护气氛围维持等关键操作。针对镥提纯过程中对气体流量、压力、洁净度及耐腐蚀性的特殊要求，发展出了专用化的风机系列。本文将以核心设备D(Lu)174-2.93型高速高压多级离心鼓风机为例，深入剖析其技术基础，并对风机关键配件、维护修理要点，以及面向多种工业气体的输送技术进行系统性说明。

第一章：重稀土镥提纯专用风机系列概览

为适应镥提纯工艺流程中不同工段的气动需求，已形成一套完整的风机谱系。各系列风机设计侧重点不同，共同构成了工艺气体供给的可靠保障。

“C(Lu)”型系列多级离心鼓风机：通常采用常规转速，强调运行平稳、高效节能，适用于中等压力、大流量的气体输送环节，如萃取槽的鼓风搅拌或烟气输送。 “CF(Lu)”与“CJ(Lu)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工序设计，其气动特性曲线能很好地匹配浮选机对微气泡生成与均匀分布的要求，风压稳定，波动小。 “AI(Lu)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，维护方便，适用于压力要求不高但需要一定加压的辅助工序或小流量气体输送。 “S(Lu)”型系列单级高速双支撑加压风机：采用高速电机直驱或齿轮箱增速，单级叶轮即可获得较高压升。双支撑结构刚性好，适用于对压力有较高要求、流量中等的工艺点，如某些反应器的强制鼓风。 “AII(Lu)”型系列单级双支撑加压风机：与S系列类似，但可能采用不同的气动设计或轴承技术，适用于类似的工况，提供更多选择。 “D(Lu)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点。该系列通过多级叶轮串联和高速运行（通常依靠精密齿轮箱增速），实现在紧凑尺寸下获得远高于单级风机的出口压力。它是镥提纯中用于高压鼓风、气体增压输送（如将氧气或保护气加压送入高压反应器）的核心设备。

第二章：核心设备详解:D(Lu)174-2.93型高速高压多级离心鼓风机

1. 型号释义与性能定位
型号 D(Lu)174-2.93解析如下：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机。 “(Lu)”：标识其为针对镥(Lu)提纯工艺特性（如可能接触酸性气体、要求高洁净度等）进行了特殊设计或材料选择的专用型号。 “174”：代表风机在设计进气状态下的额定容积流量，单位为立方米每分钟。即该风机每分钟可输送174立方米的进气介质。 “-2.93”：代表风机出口的绝对压力值为2.93个标准大气压。根据型号命名规则，若无“/”符号分隔进口压力，则默认风机进气口处于1个标准大气压的环境。因此，该风机的压升或压比为2.93/1.0 = 2.93，即能提供约1.93个大气压的压差（表压约0.193MPa）。此压力等级非常适合需要克服较高系统阻力或实现深入液下鼓泡的镥提纯反应工序。

2. 核心结构与技术特点
D(Lu)系列风机为满足高压、洁净和可靠运行的要求，采用了以下关键技术结构：

风机主轴：通常采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻造，经调质热处理获得优异的综合机械性能。主轴需进行高精度加工和动平衡校正，确保在高速旋转下（可达每分钟数万转）的稳定性和长寿命。 风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘等部件组成。叶轮多采用后弯式设计，效率高、稳定工况区宽。针对可能的气体腐蚀，叶轮材料可能选用不锈钢（如304、316L）或更高等级的耐蚀合金。每个转子总成在装配后都需进行高速动平衡，将振动烈度控制在极低水平。 轴承与轴瓦：在高速重载的D系列风机中，滑动轴承（轴瓦）的应用更为普遍。轴瓦通常采用巴氏合金或铜基合金衬层，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。其油膜润滑能有效阻尼振动，运行平稳可靠。需要精确控制轴承间隙和润滑油参数（压力、温度、清洁度）。 密封系统：这是确保工艺气体纯净、防止润滑油污染介质或气体外泄的关键。 气封与油封：在轴贯穿机壳的部位，设置迷宫密封等多级气封，有效减少级间窜气和气体向轴承箱的泄漏。油封则主要用于防止轴承箱的润滑油外泄。 碳环密封：在要求更高的场合，特别是在输送氢气等轻质气体或有害气体时，会采用接触式碳环密封。其由多个碳环组成，在弹簧力作用下与轴保持微量接触，实现近乎零泄漏的密封效果，且对轴磨损小。 轴承箱：作为转子系统的支撑核心，轴承箱需具有足够的刚度和精度，保证轴承的对中性。箱体设计有完善的润滑油路、冷却腔和监测仪表接口（如温度、振动探头接口）。 齿轮箱（增速箱）：将电机转速提升至风机工作转速的关键部件。采用高精度齿轮，齿面经硬化磨削，确保传动平稳高效，噪音低。齿轮箱与风机通常采用一体式底座设计，保证对中精度。

3. 在镥提纯流程中的应用
D(Lu)174-2.93风机因其较高的出口压力，常用于：

向深层液相的萃取槽或反应釜底部提供强力鼓风，增强气-液混合与传质效率。作为气体增压单元，将氧气、氮气或氩气等工艺气体加压后，输送至需要高压气氛的反应或保护环节。与特定设备（如气流干燥器、压力过滤系统）配套，提供动力气源。

第三章：风机关键配件与修理维护要点

为确保重稀土镥提纯专用风机长期稳定运行，必须重视其配件管理与计划性维修。

1. 关键易损配件

轴承与轴瓦：定期检查巴氏合金层的磨损、划痕或剥落情况。更换时需严格保证刮研质量，确保接触面积和间隙符合标准。 密封组件：迷宫密封的密封齿、碳环密封的碳环组、以及各种O型圈、垫片均为易损件。应定期检查泄漏情况，及时更换，特别是处理腐蚀性气体后。 润滑油及滤芯：润滑油本身是关键的“液体配件”。需定期化验其粘度、酸值和水分。润滑油滤芯必须按规定周期更换，保证油路清洁。 联轴器部件：膜片、弹性体等缓冲元件会因疲劳而损坏，需定期检查更换，防止对中变化引发振动。

2. 风机修理核心流程

拆卸与检查：严格按照规程拆卸，记录各部件的装配标记和间隙数据。重点检查叶轮流道腐蚀、磨损情况；主轴有无弯曲或裂纹（需进行无损探伤）；齿轮啮合面状况；所有密封间隙。 转子动平衡校正：任何涉及转子部件（如更换叶轮、修磨主轴）的维修后，必须在动平衡机上重新进行高速动平衡，达到ISO G1.0或更高等级标准。 轴承与密封装配：滑动轴承的装配是技术核心，需由经验丰富的技工进行刮研，确保油楔形成良好。碳环密封等精密部件安装时，需保证弹簧预紧力均匀。 对中复查：风机、齿轮箱、电机重新就位后，必须使用激光对中仪进行精细对中，冷态对中数据需补偿预估的热态偏移。 试车与性能测试：修理完成后，应进行空载和负载试车。监测启动电流、运行电流、轴承温度、振动值（特别是轴向和径向振动速度有效值）、噪音等参数，并与历史数据对比，确保性能恢复。有条件时应复测风量、风压是否达到设计值。

第四章：输送多种工业气体的风机技术考量

重稀土镥提纯专用风机系列能够输送的介质包括空气、工业烟气、CO₂、N₂、O₂、He、Ne、Ar、H₂及混合无毒工业气体。输送不同气体时，风机设计与选型需额外考量：

1. 气体物性影响

密度：输送氢气(He, H₂)等轻气体时，风机产生的压头（按能量头计算）不变，但压力（压差）会显著降低，所需功率也减小。反之，输送CO₂等重气体时，压力升高，功耗增大。选型时需根据实际气体密度重新计算性能参数。 压缩性与绝热指数：对于高压比场合，需考虑气体的可压缩性。不同气体的绝热指数（比热容比）不同，影响压缩过程的温升计算，关系到材料选择和冷却设计。 腐蚀性：如输送含湿氯气、酸性烟气等，过流部件（叶轮、机壳、密封）需选用哈氏合金、钛材等高级耐蚀材料，并可能进行表面防腐处理。

2. 安全与特殊设计

氧气(O₂)输送：严禁油脂。所有与氧气接触的部件需进行严格的脱脂清洗。材料应选择在氧气环境中难燃的（如铜合金、不锈钢特定牌号），防止高速摩擦引发燃爆。通常使用“AI(Lu)O”或 “D(Lu)O”等专门标识的氧压机型。 氢气(H₂)输送：氢分子小，极易泄漏。必须采用碳环密封或干气密封等极低泄漏率的密封形式。电机需防爆。机壳设计需考虑氢脆可能。 惰性气体(He, Ne, Ar, N₂)：虽性质稳定，但多为昂贵气体，因此密封可靠性要求高，以减少损失。 混合气体：需明确混合比例，计算平均分子量和绝热指数，作为风机设计选型的依据。

3. 材料与密封选择
根据气体性质，通流部件材料从普通碳钢、不锈钢到特种合金不等。密封系统是应对气体特性的重中之重：对于贵重、危险或轻质气体，优先选用碳环密封或更先进的干气密封；对于常见空气或废气，迷宫密封可能已足够。

第五章：总结与展望

D(Lu)174-2.93型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土镥提纯工艺中的关键动力设备，其高效、高压、可靠的特性，精准满足了特定工序对气动能源的苛刻要求。从C系列到D系列，从AI到S系列，完整的专用风机谱系为整个镥提纯流程提供了全方位的解决方案。

风机的长期稳定运行，依赖于对风机主轴、转子总成、轴瓦、碳环密封等核心部件的深刻理解与精心维护。针对不同工业气体的输送要求，必须在选型、材料、密封和安全设计上做出针对性调整。

随着稀土提纯技术向更高效、更绿色、更智能的方向发展，对配套风机也提出了更高要求：如更高效率以降低能耗、更智能的在线监测与预测性维护系统、以及适应新工艺（如超临界萃取）的特殊机型开发。未来，重稀土镥提纯专用风机技术必将与工艺深度融合，持续进步，为我国战略稀土资源的高效开发利用提供坚实保障。

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