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重稀土钇(Y)提纯专用风机:D(Y)2922-1.91型高速高压多级离心鼓风机技术详解

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:重稀土钇提纯 离心鼓风机 D(Y)2922-1.91型号 风机配件修理工业气体输送 多级离心鼓风机 轴瓦 转子总成 碳环密封

引言

在稀土分离与提纯,特别是重稀土元素钇(Y)的萃取、分离、煅烧等关键工艺环节中,高纯度、特定成分与压力的工业气体输送是实现高效、稳定生产的重要保障。离心鼓风机作为提供气源动力的核心设备,其性能的可靠性、稳定性和对工艺介质的适应性直接关系到最终产品的纯度、收率及生产成本。本文将从风机技术角度,深入剖析重稀土钇(Y)提纯工艺中专用的D(Y)2922-1.91型高速高压多级离心鼓风机,并对相关配件、维护修理以及适用于稀土行业的工业气体输送风机选型进行系统说明。

第一章 稀土提纯工艺对风机的特殊要求

重稀土钇的提纯通常涉及酸溶、萃取、反萃、沉淀、灼烧等多道复杂工序。过程中可能需输送空气提供氧化或流化动力,使用氮气(N₂)进行保护或吹扫,或输送特定混合气体参与反应。这对配套风机提出了严苛要求:

高压力与稳定流量:部分萃取塔、煅烧炉需要恒定且具有一定压力的气源,确保气液或气固充分接触,要求风机具备良好的压力-流量特性曲线及调节能力。 介质适应性:输送的气体可能具有腐蚀性(如含微量酸性气体的空气)、高纯度要求(如保护性惰性气体)或特殊物理性质(如氢气密度极低)。风机材质、密封必须兼容。 高可靠性与长周期运行:稀土生产线连续作业,停机损失巨大,要求风机设计坚固,关键部件寿命长,维护简便。 高效节能:风机是能耗大户,高效率设计能显著降低提纯成本。

针对这些需求,系列化、专业化的离心鼓风机成为优选,其中“D(Y)”型系列高速高压多级离心鼓风机正是为满足类似钇提纯等高压气源需求而设计。

第二章 D(Y)2922-1.91型风机型号解读与技术特点

型号全称:D(Y)2922-1.91

D:代表“D型”系列高速高压多级离心鼓风机。该系列采用多级叶轮串联结构,通过逐级增压,最终实现较高的出口压力,特别适合工艺系统中需要克服较大系统阻力的场合。 (Y):此处具有双重含义。其一,表示该风机设计可适用于“钇(Y)”等稀土元素提纯的相关工艺环境;其二,是风机系列中对特殊材质或工艺处理的标识,提示该风机在防腐蚀、密封等方面可能采用了适用于稀土工业的标准或强化配置。 2922:这是风机流量的标识。参照同系列D(Y)350-1.7的解读规则,“2922”表示该风机在设计工况下的额定流量为每分钟2922立方米。这是一个较大的流量参数,表明该风机可能用于为大规模提纯生产线或多个用气点提供集中气源。 -1.91:表示风机出口的绝对压力为1.91个标准大气压(ata)。即风机将气体从进口压力(通常为当地大气压,约1 ata)压缩至1.91 ata。其出口表压约为0.91 kgf/cm²或约89.2 kPa(千帕)。这个压力等级非常适合用于穿透较深的液层(如萃取塔)、为流化床提供初始流化风或进行高压鼓风氧化等工艺。 进风口压力说明:根据提供的规则,型号中未使用“/”分隔进、出口压力,因此默认该风机的进口压力为1个标准大气压(即常压吸气)。

D(Y)2922-1.91风机核心设计特点:

多级压缩:通过多个精密设计的叶轮和扩压器、回流器依次串联,气体被逐级压缩,每级压升适中,保证了整机的高效率和稳定运行范围。 高速设计:采用高转速电机(可能通过齿轮箱增速)驱动,使单级叶轮能产生更高的压头,从而在达到所需总压力时,可以减少叶轮级数,缩小风机体积,提高功率密度。 高压能力:目标设计压力1.91ata,属于中高压范围,能够满足钇提纯中多数高压供气需求。 结构紧凑:尽管是多级,但通过精密设计和高速化,整机结构相对紧凑,节省安装空间。

第三章 风机核心配件详解

以D(Y)2922-1.91为代表的多级离心鼓风机,其可靠性建立在关键配件的高质量与正确选用上。

风机主轴:作为旋转核心,承载所有叶轮并传递巨大扭矩。通常采用高强度合金钢(如42CrMo)锻制,经过调质处理和精密加工,确保极高的强度、刚性和动平衡精度。轴上的台阶用于定位叶轮、隔套和锁紧螺母。 风机转子总成:这是风机最核心的旋转部件,由主轴、所有级的叶轮、平衡盘(如有)、联轴器部件等组装后,进行整体高速动平衡校正。平衡精度等级极高(通常达到G2.5或更高),确保风机在高速运行时振动极小,轴承寿命长。叶轮材质根据输送气体可选铸铁、铸钢、不锈钢或特种合金。 风机轴承与轴瓦:对于高速重载的D型风机,常采用滑动轴承(轴瓦)而非滚动轴承。轴瓦通常由巴氏合金(一种耐磨的白色金属)浇铸在钢背衬上制成,具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力,特别适合高速连续运行。轴承箱内设有压力油润滑系统,形成稳定的油膜,将轴“浮起”,摩擦阻力小,运行平稳,噪音低。 密封系统:这是防止气体泄漏和油污染的关键,尤其在输送贵重或特殊工业气体时至关重要。 气封(级间密封与轴端密封):通常采用迷宫密封,利用一系列环形齿与轴形成曲折的微小间隙,极大增加泄漏阻力,减少级间窜气和轴向气体泄漏。材质常为铝或铜合金,防止与轴碰磨时产生火花。 油封:位于轴承箱两端,防止润滑油沿轴向外泄漏。常用骨架油封或氟橡胶唇形密封。 碳环密封:在输送有毒、有害、贵重或易燃易爆气体(如氢气、氦气)时,碳环密封是更高级的选择。它由多个分裂的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套,形成径向接触式密封,泄漏量远小于迷宫密封。密封体通入缓冲气(如氮气)进一步阻隔工艺气体外泄。对于重稀土提纯中可能涉及的特殊气体,碳环密封是保障安全与环境的重要配置。 轴承箱:容纳主轴轴承(轴瓦)的铸件,是转子的支撑座。内部有油路、油槽,确保润滑油能充分润滑和冷却轴瓦。轴承箱上安装有温度传感器,实时监测瓦温。

第四章 风机常见故障与修理要点

风机修理必须由专业人员进行,以下结合D(Y)型风机特点说明:

振动超标可能原因:转子动平衡破坏(叶轮结垢、磨损不均、零件松动);对中不良;轴承(轴瓦)磨损;基础松动;喘振工况。 修理要点:停机后,首要检查联轴器对中。拆卸轴承箱检查轴瓦间隙,使用压铅法测量,若间隙超过设计值1.5倍需更换轴瓦。抽出转子总成,检查叶轮有无损伤、附着物,送专业动平衡机进行现场或离线动平衡校正。平衡后振动值需符合ISO 10816标准。 轴承温度高可能原因:润滑油不足、变质或牌号错误;冷却系统故障;轴瓦刮研不良,接触面积不够或油楔不合适;轴向力过大(平衡盘失效)。 修理要点:检查油质、油位、油冷器。拆卸检查轴瓦,巴氏合金层应无裂纹、剥落、烧灼痕迹。重新刮研轴瓦要求接触点均匀。检查平衡盘及密封间隙,确保轴向力平衡装置有效。 风量或压力不足可能原因:进口过滤器堵塞;密封间隙(特别是级间迷宫密封)磨损过大,内泄漏严重;转速未达到额定值;工艺系统阻力变化。 修理要点:检查清洗过滤器。测量迷宫密封间隙,若严重超标(例如超过设计值两倍),需更换密封件。核对电机转速。 气体泄漏可能原因:轴端密封(迷宫或碳环)磨损、损坏;壳体结合面垫片损坏。 修理要点:对于碳环密封,检查碳环磨损量和弹簧力,更换磨损件。对于迷宫密封,检查齿顶间隙。更换所有密封垫片。

大修流程简述:停车隔离→拆卸进出口管路、联轴器罩、仪表线→拆除联轴器→吊开上壳体→检测各级间隙→吊出转子总成→全面检查清洗→更换所有密封件、轴承轴瓦→回装(严格按顺序和扭矩要求)→对中→油循环→试车(逐项测试振动、温度、性能)。

第五章 稀土提纯中其他工业气体输送风机选型参考

除高压需求的D型风机外,钇提纯全过程可能涉及多种风机类型,形成互补:

“C(Y)”型系列多级离心鼓风机:中压、大流量风机,可能用于初期鼓风或大气量输送空气,压力低于D型,但流量范围广。 “CF(Y)”与“CJ(Y)”型系列专用浮选离心鼓风机:虽名为“浮选”,但其稳定供气特性也适用于稀土湿法冶炼中的搅拌、曝气等需恒定低压大风量的工序,如浸出槽或某些沉淀工序的鼓泡。 “AI(Y)”型系列单级悬臂加压风机:结构简单,维护方便,适用于压升要求不高(通常出口压力<1.2 ata)的多种气体输送场合,如小型氮气保护气输送。 “S(Y)”型系列单级高速双支撑加压风机“AII(Y)”型系列单级双支撑加压风机:两者均为单级,但“S(Y)”型强调高速,可获得比普通单级更高的压头;“AII(Y)”型为传统双支撑结构,稳健可靠。它们可用于中低压力的多种工艺气体循环或输送,例如将煅烧尾气部分循环利用。

气体适应性说明:所述系列风机,通过针对性设计,可输送空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)及混合无毒工业气体。关键点在于:

材质选择:输送氧气需禁油并采用不锈钢等特殊材质;输送腐蚀性气体需用不锈钢或防腐涂层。 密封强化:对于氢气等小分子易泄漏气体,必须采用碳环密封等高效密封形式。 性能换算:风机样本参数通常以标准空气为介质标注。输送其他气体时,流量大致不变,但压力、功率需根据气体密度进行换算。功率与气体密度大致成正比。

结语

D(Y)2922-1.91型高速高压多级离心鼓风机,凭借其每分钟2922立方米流量和1.91个大气压出口压力的强劲性能,为重稀土钇(Y)的大规模、高效率提纯提供了可靠的气动力保障。深入理解其型号含义、掌握核心配件如转子总成、轴瓦、碳环密封的技术要点,并建立科学的维护修理体系,是保障其长周期稳定运行的关键。同时,根据钇提纯各工序的具体气体种类、压力与流量需求,合理选用C(Y)、CF(Y)、AI(Y)、S(Y)等系列化风机,能够构建一套高效、节能、安全的整体气体输送解决方案,从而为我国战略性的重稀土资源提纯产业奠定坚实的装备基础。

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