单质钙(Ca)提纯专用风机技术解析：以D(Ca)993-1.62型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：单质钙提纯专用风机、D(Ca)993-1.62型离心鼓风机、高速高压多级离心风机、金属单质提纯、工业气体输送、风机配件、风机维修、轴瓦轴承、碳环密封

一、金属单质提纯与离心鼓风机技术概述

在有色金属冶炼和稀有金属提纯工业中，离心鼓风机作为关键气体输送和工艺气体供应设备，其性能直接影响生产效率和产品质量。单质钙的提纯工艺对气体输送设备提出了特殊要求，包括高温稳定性、防爆设计、高纯度气体输送能力以及耐腐蚀特性。

钙金属提纯通常采用真空蒸馏法或电解法，这两种工艺都需要精确控制工艺气体的压力、流量和纯度。离心鼓风机在此过程中承担着输送保护气体（如氩气）、循环工艺气体以及提供反应所需气动动力的多重任务。针对钙提纯的特殊工况，风机需要采用特殊的材料选择、密封设计和结构配置，以防止钙蒸气凝结、氧化反应以及设备腐蚀。

二、钙提纯专用离心鼓风机系列简介

根据钙提纯工艺的不同阶段和气体输送要求，风机行业开发了多个专用系列产品：

“C(Ca)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮设计，提供中等压力升高比，适用于钙提纯前期的原料处理和气体预处理阶段。该系列风机注重运行稳定性和能耗经济性，通常在常压或微负压环境下工作。

“CF(Ca)”和“CJ(Ca)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为钙矿浮选工艺设计，具有抗粉尘磨损特性，能够处理含微量固体颗粒的工艺气体。这两种型号在钙矿石预处理阶段发挥关键作用，确保原料质量符合提纯要求。

“AI(Ca)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于空间受限的钙提纯车间。悬臂设计减少了轴承数量，降低了维护复杂度，适用于中小规模钙提纯生产线。

“S(Ca)”型系列单级高速双支撑加压风机：采用高速直驱设计，取消了齿轮箱，减少了故障点。双支撑结构确保转子在高转速下的稳定性，适合对振动要求严格的精密钙提纯工艺。

“AII(Ca)”型系列单级双支撑加压风机：在AI系列基础上增强了结构强度和耐久性，适合连续运行的规模化钙提纯生产线。

这些专用风机系列均针对钙提纯工艺的特殊要求进行了优化，包括材料选择、密封系统设计和防爆措施等方面。

三、D(Ca)993-1.62型高速高压多级离心鼓风机详解

3.1 型号解读与技术参数

D(Ca)993-1.62型风机是专为单质钙提纯工艺设计的高速高压多级离心鼓风机。型号中各部分的含义为：

该型号风机默认进风口压力为1个标准大气压（若型号中有“/”符号，则“/”前数字表示进风口压力），压力升高比为1.62，能够为钙提纯工艺提供稳定、连续的工艺气体供应。

3.2 设计特点与结构优势

D(Ca)993-1.62型风机采用多级离心设计，通常包含3-5级叶轮，每级叶轮之间设有导流器和扩压器，逐步提高气体压力。与单级风机相比，多级设计能够在相对较低的叶轮线速度下获得较高的压力比，这有助于降低机械应力和提高设备可靠性。

针对钙提纯工艺的特点，该型号风机进行了以下专门设计：

材料选择：所有与工艺气体接触的部件均采用不锈钢或特殊合金材料，以防止钙蒸气冷凝造成的腐蚀和结垢。叶轮和机壳内表面经过特殊抛光处理，减少气体流动阻力并防止杂质附着。

热管理设计：钙提纯工艺常涉及高温环境，因此风机配备了完善的冷却系统。轴承箱设有独立冷却通道，机壳设计考虑了热膨胀补偿，确保在温度变化时维持稳定的运行间隙。

防爆配置：考虑到钙金属的化学活性，风机电机和电气组件采用防爆设计，符合危险区域使用标准。所有可能产生火花的部件都进行了隔离或特殊处理。

振动控制：采用精密动平衡工艺，转子总成的残余不平衡量控制在极低水平。轴承座设计具有足够的刚性，能够有效抑制运行中的振动，这对钙提纯这种对设备稳定性要求极高的工艺至关重要。

3.3 性能特点与应用范围

D(Ca)993-1.62型风机在钙提纯工艺中主要用于以下几个环节：

真空系统支持：在真空蒸馏法提纯钙的工艺中，为真空系统提供前置压力支持，确保系统稳定运行。

保护气体循环：输送氩气等保护性气体，创造无氧环境，防止钙金属氧化。

反应气体供应：在钙的某些化学提纯方法中，精确控制反应气体的压力和流量。

工艺气体回收：对提纯过程中产生的废气进行回收和再处理，提高资源利用率。

该风机设计流量范围为800-1500立方米/小时，可根据具体工艺要求进行微调。效率曲线平坦，在较宽的流量范围内都能保持高效运行，适应钙提纯工艺中可能出现的工况变化。

四、关键配件详解

4.1 风机主轴

D(Ca)993-1.62型风机主轴采用高强度合金钢整体锻造，经过调质热处理，表面进行渗氮处理，提高表面硬度和耐磨性。主轴设计考虑了多级叶轮的安装需求，设有精密的轴向定位台阶和键槽。主轴动态刚度经过有限元分析优化，确保在最高工作转速下的一阶临界转速远高于工作转速，避免共振风险。

4.2 风机轴承与轴瓦

该型号风机采用滑动轴承（轴瓦）设计，相比滚动轴承具有更好的阻尼特性和更高的承载能力。轴瓦材料为巴氏合金，具有优良的嵌入性和顺应性，能够容忍微小的不对中和异物侵入。每副轴瓦都配备温度传感器，实时监测轴承工作状态。

轴承润滑采用强制油循环系统，确保在高速高压工况下形成稳定的油膜。润滑油路设计考虑了钙提纯车间可能存在的温度波动，配备了油温调节装置。

4.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘等组件。叶轮采用后弯式设计，效率高且性能曲线稳定。每级叶轮都经过单独动平衡，整个转子总成完成后进行整体高速动平衡，平衡精度达到G2.5级。

针对钙提纯工艺，叶轮表面进行了特殊涂层处理，既减少气体流动损失，又防止钙蒸气凝结附着。转子总成的轴向力通过平衡盘和推力轴承共同平衡，确保转子在运行中的轴向位置稳定。

4.4 密封系统

气封：级间密封和轴端密封采用迷宫密封设计，通过一系列节流齿与轴形成微小间隙，减少内部泄漏。迷宫密封材料为耐磨铜合金，即使与轴发生轻微接触也不会产生火花，符合防爆要求。

碳环密封：在轴端关键部位采用碳环密封作为辅助密封。碳环具有自润滑特性，能够适应轴的微小偏摆和轴向位移。碳环密封的设计压力差经过精确计算，确保在风机启停和变工况时仍能保持良好密封效果。

油封：轴承箱油封采用双唇口骨架油封，内侧防止润滑油泄漏，外侧防止外部杂质进入。油封材料耐高温、耐磨损，与润滑油兼容性好。

4.5 轴承箱

轴承箱为铸铁整体铸造，结构刚性高，能够有效吸收转子振动。箱体设计考虑了热膨胀因素，确保在各种工况下轴承都能保持正确对中。轴承箱配备可视化油位计、温度传感器接口和油取样口，便于日常维护和状态监测。

五、输送工业气体的特殊设计

D(Ca)993-1.62型风机可输送多种工业气体，包括空气、工业烟气、二氧化碳、氮气、氧气、氦气、氖气、氩气、氢气以及混合无毒工业气体。针对不同气体的特性，风机设计有以下适应性措施：

5.1 气体密度适应性

不同气体的分子量差异导致密度不同，直接影响风机的压升能力和功率消耗。D(Ca)993-1.62型风机的性能曲线基于标准空气（密度1.2千克/立方米）制定，输送其他气体时需要根据实际气体密度进行换算：

实际压升 = 设计压升 × (实际气体密度 / 空气密度)

实际功率 = 设计功率 × (实际气体密度 / 空气密度)

该风机在设计时已考虑这一因素，叶轮强度和电机功率都留有足够余量，适应一定范围内的气体密度变化。

5.2 特殊气体处理

氧气输送：输送氧气时，所有与气体接触的部件都进行脱脂处理，消除油污隐患。密封系统采用特殊材料，避免摩擦产生火花。润滑系统与气体通道完全隔离，防止润滑油进入气体。

氢气输送：氢气密度小，渗透性强，对密封要求极高。针对氢气输送，加强碳环密封的设计压力，采用多道密封组合，确保氢气不外泄。同时，电气系统符合防爆要求，避免氢气积聚引发危险。

腐蚀性气体输送：输送工业烟气等可能含有腐蚀成分的气体时，关键部件采用耐腐蚀材料或增加防腐涂层。定期维护计划中包括腐蚀检查项目，及时发现和处理腐蚀问题。

5.3 气体纯度保持

在钙提纯工艺中，气体纯度直接影响产品质量。D(Ca)993-1.62型风机采取以下措施保持气体纯度：

六、风机维修与维护要点

6.1 日常维护

日常维护主要包括振动监测、温度记录、油质分析和密封检查。建议每班记录轴承温度和振动值，每周检查油位和油质，每月检查密封系统泄漏情况。振动监测采用速度有效值作为主要指标，报警值设置为4.5毫米/秒，停机值设置为7.1毫米/秒。

6.2 定期检修

D(Ca)993-1.62型风机的定期检修分为三个级别：

小修（运行3000-4000小时）：检查并紧固所有连接螺栓；清洁进气过滤器；检查碳环密封磨损情况；更换润滑油。

中修（运行12000-16000小时）：包括小修所有项目；检查叶轮磨损和结垢情况；检查迷宫密封间隙；检查轴瓦磨损情况，必要时刮研修复；检查对中情况并重新校正。

大修（运行36000-48000小时）：包括中修所有项目；全面拆卸检查所有部件；测量主轴直线度和轴颈圆度；检查机壳内部腐蚀和磨损情况；更换所有密封件；转子总成重新动平衡。

6.3 常见故障处理

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动或共振。处理步骤为：首先检查基础螺栓和连接螺栓紧固情况；其次检查对中数据；然后进行振动频谱分析，确定振动原因；最后根据分析结果采取相应措施。

轴承温度高：可能原因包括润滑油不足或变质、冷却系统故障、轴承负荷过大或轴瓦损坏。处理步骤为：检查油位和油质；检查冷却水流量和温度；检查轴承间隙；必要时停机检查轴瓦状况。

气体泄漏：可能原因包括密封磨损、轴弯曲或密封压盖松动。处理步骤为：确定泄漏位置；检查密封间隙；检查轴跳动；调整或更换密封件。

性能下降：可能原因包括叶轮磨损或结垢、密封间隙过大、进气过滤器堵塞。处理步骤为：检查进气过滤器压差；检查风机性能参数；必要时停机检查内部状况。

6.4 维修安全注意事项

钙提纯车间存在金属粉尘和活性金属，维修工作需特别注意：

七、选型与运行优化建议

7.1 选型考虑因素

为钙提纯工艺选择离心鼓风机时，需考虑以下因素：

7.2 运行优化

变速调节：采用变频调速代替进口导叶或出口节流调节，可显著降低部分负荷时的能耗。D(Ca)993-1.62型风机支持变频控制，建议在流量变化较大的工况下使用。

系统匹配：确保风机与管道系统良好匹配，减少不必要的弯头、阀门和变径，降低系统阻力。

维护优化：基于状态的维护（CBM）代替定期维护，通过实时监测风机状态，在需要时进行维护，避免过度维护或维护不足。

热能回收：对于压缩温升较高的应用，考虑回收气体压缩热，用于工艺加热或其他用途，提高整体能效。

八、未来发展趋势

随着钙提纯技术的进步和环保要求的提高，离心鼓风机技术也在不断发展：

智能化：集成传感器和物联网技术，实现远程监测、故障预警和智能维护。

材料创新：新型复合材料和涂层技术将提高风机的耐腐蚀性、耐磨性和高温性能。

高效设计：计算流体动力学（CFD）和有限元分析（FEA）的进步使风机设计更加精细化，效率进一步提高。

绿色制造：风机全生命周期环境影响受到更多关注，包括可回收材料使用、节能设计和噪音控制。

模块化设计：标准化模块和定制化模块结合，缩短交货周期，降低维护成本。

结语

D(Ca)993-1.62型高速高压多级离心鼓风机作为单质钙提纯工艺中的关键设备，其设计充分考虑了钙提纯的特殊要求。从材料选择到密封设计，从结构配置到维护方案，都体现了专用设备的专业性和针对性。正确选择、合理使用和科学维护这种专用风机，对保障钙提纯生产线的稳定运行、提高产品质量和降低生产成本具有重要意义。

随着技术进步和工艺发展，钙提纯专用风机将继续优化升级，为有色金属行业提供更加高效、可靠和智能的气体输送解决方案。风机技术人员应不断更新知识，掌握新技术，才能充分发挥设备性能，满足日益提高的生产要求。