单质钙(Ca)提纯专用风机技术基础与D(Ca)1726-1.35型风机深度解析

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单质钙(Ca)提纯专用风机技术基础与D(Ca)1726-1.35型风机深度解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：单质钙提纯、离心鼓风机、D(Ca)1726-1.35、风机配件、风机维修、工业气体输送、金属钙、高速高压多级离心鼓风机

引言：金属钙提纯工艺与风机的关键角色

金属钙（Ca）作为高活性碱土金属单质，在冶金、化工、电池及高纯材料等领域具有不可替代的作用。其提纯工艺，特别是真空蒸馏法、电解精炼法等，对工艺环境的气体氛围、压力及纯净度有着极为严苛的要求。在此过程中，离心鼓风机承担着提供稳定气流、维持系统压力、输送与置换特定工艺气体的核心任务。针对钙提纯的特殊性:如对氧、水分的极端敏感、可能存在的细微颗粒物以及工艺对气体流量和压力的精准控制需求:通用风机难以胜任，必须采用专为钙工业设计的“专用风机”。本文将系统阐述金属单质提纯离心鼓风机的基础知识，并重点围绕单质钙(Ca)提纯专用风机型号 D(Ca)1726-1.35展开深度技术说明，同时对风机关键配件、维修要点以及更广泛的工业气体输送风机选型进行探讨。

第一章：钙提纯专用离心鼓风机系列概览

在钙工业领域，根据不同的工艺环节（如原料处理、反应气体输送、真空系统前级加压、保护气体循环等），发展出了多个专用风机系列，每个系列都有其独特的设计侧重和适用工况。

“C(Ca)”型系列多级离心鼓风机：通常为传统多级结构，效率较高，适用于中等流量和压力范围的工艺气体输送，如为精炼炉提供稳定的保护性气氛（如氩气）。 “CF(Ca)”与“CJ(Ca)”型系列专用浮选离心鼓风机：主要针对钙矿石前期选矿或特定湿法工艺中的气浮环节设计，注重抗微尘与一定的耐腐蚀性，气动特性强调产生稳定细微气泡所需的气压与流量。 “AI(Ca)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于相对洁净气体的小流量加压场合，常用于辅助系统或实验室规模的精炼线。 “S(Ca)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Ca)”型系列单级双支撑加压风机：两者均为单级，但“S(Ca)”型强调高速设计，可获得较高压比；而“AII(Ca)”型更注重结构的坚固性与稳定性。均适用于对体积有要求的中等压力输送，如向密闭系统连续补充高纯氮气（N₂）或氩气（Ar）。 “D(Ca)”型系列高速高压多级离心鼓风机：这是钙提纯，尤其是大规模真空蒸馏或高压反应工艺中的核心动力设备。它通过多级叶轮串联和高速转子（通常由齿轮箱增速）来实现较高的出口压力，是处理关键工艺气体、维持系统高压差的主力机型。本文重点解析的 D(Ca)1726-1.35即属于此系列。

可输送气体范围：上述专用风机系列，根据材质与密封配置的不同，可安全输送空气、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）以及混合无毒工业气体。对于钙提纯，最常用的是惰性气体如N₂、Ar，以及用于特定反应的H₂或He。

第二章：D(Ca)1726-1.35型风机深度技术解析

单质钙(Ca)提纯专用风机D(Ca)1726-1.35的型号解读蕴含了其核心性能参数：

“D”：代表该风机属于D系列高速高压多级离心鼓风机。 “(Ca)”：明确其专为钙工业设计，在材料选择、密封方案、内部清洁度等方面进行了特殊处理，以防止与钙或其化合物发生不良反应，并抵抗工艺中可能存在的特定挑战。 “1726”：此为专用编码。它通常综合反映了风机的设计流量（如1726立方米每分钟，或对应某一特定进口状态下的容积流量）、叶轮尺寸或级数等核心结构信息。需要查阅具体产品手册获取该编码的精确对应值，但可以确定其代表了该型号的尺寸和能力等级。 “-1.35”：明确表示风机设计工况下的出口绝对压力为1.35个大气压（atm）。这是一个关键性能指标。根据型号命名规则，如果没有“/”符号，则默认进口压力为1个标准大气压。因此，该风机是在从1 atm（进口）压缩至1.35 atm（出口）的压升条件下标定的，压比为1.35。此压力特别适用于需要维持系统微正压以防止空气倒灌，或为某些低压反应阶段提供气体动力的钙提纯环节。

设计与性能特点：

高速多级结构：通过精密齿轮箱将电机输出轴转速增至数千甚至上万转每分钟，使每一级叶轮都能获得较高的单级压升。多级叶轮（通常为2-6级）串联，累计达到1.35 atm的总压升。其性能遵循离心式鼓风机的基本原理：压力提升与叶轮圆周速度的平方成正比，与气体密度成正比。 气动设计：叶轮和扩压器流道针对钙提纯工艺常用气体（如密度与空气不同的Ar、He）进行优化，确保在设计点（流量1726对应值，压比1.35）附近运行效率最高，工况稳定。 材料与防腐：过流部件（机壳、叶轮、进气室）可能采用优质不锈钢或特殊涂层，以抵御工艺中可能存在的微量腐蚀性介质或确保气体高纯净度。 热管理：对于连续运行且压比较高的工况，气体压缩产生的温升需被考虑。D(Ca)系列通常集成级间冷却器或后冷却器，以控制出口气体温度，满足工艺要求。

第三章：风机关键配件详解

以D(Ca)1726-1.35为例，其可靠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，通常由高强度合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过调质热处理和精密磨削。它必须具备极高的刚性、疲劳强度和动平衡品质，以承受高速旋转产生的离心力、传递巨大扭矩，并保持长期运行的稳定性。 风机转子总成：这是风机的“心脏”，包括主轴、所有级次的叶轮、平衡盘、联轴器部件等。叶轮通常采用后弯式叶片设计，以追求高效率和高稳定性，通过过盈配合或键连接固定在主轴上。组装后需进行高速动平衡校正，将残余不平衡量控制在极低标准（如G2.5级以下），这是保证低振动、长寿命的关键。 风机轴承与轴瓦：在高速高压鼓风机中，滑动轴承（特别是流体动压径向轴承和止推轴承）因其承载能力强、阻尼性能好、寿命长而被广泛应用。轴瓦是滑动轴承的核心部件，内衬巴氏合金。其工作原理是依靠主轴旋转将润滑油带入轴瓦与轴颈之间的楔形间隙，形成稳定的油膜压力，使转子悬浮，实现无接触润滑。油膜的形成遵循流体动力润滑理论。 密封系统： 气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封。在转子与静子之间形成一系列曲折的间隙通道，增加流动阻力，极大减少级间气体泄漏和轴端向大气的气体泄漏。 碳环密封：一种接触式机械密封，由多个碳环组成，在弹簧力作用下与轴轻微接触，实现极低的泄漏率。常用于输送贵重、有毒或危险气体（如H₂）时，作为轴端的主密封或与迷宫密封组合使用。油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油从轴承箱泄漏，并阻止外部杂质进入轴承箱。常用唇形密封或机械密封。 轴承箱：是容纳和支持主轴轴承（轴瓦）的封闭壳体，内部构成润滑油循环系统的一部分。它要求有良好的刚性、对中性，并提供稳定的油路和冷却通道。

第四章：风机常见故障与维修要点

单质钙(Ca)提纯专用风机的维修必须专业、精准，以保障工艺连续性和安全性。

常见故障模式：

振动超标：最常见故障。原因包括：转子动平衡失效（结垢、叶轮损伤）、对中不良、轴承（轴瓦）磨损、基础松动、喘振（流量过低导致）等。 轴承温度过高：润滑油问题（油质劣化、油量不足、油温高）、轴瓦巴氏合金层磨损或脱落、轴承负荷异常、冷却系统故障。 性能下降（压力/流量不足）：密封间隙（特别是迷宫密封和碳环密封）磨损增大导致内泄漏严重、进口过滤器堵塞、叶轮腐蚀或磨损、转速下降。 异常噪音：轴承损坏、齿轮箱故障（对于增速型）、喘振、转子与静止件摩擦。 气体泄漏：碳环密封磨损、密封气系统故障、壳体或管路焊缝开裂。

维修核心要点：

规范化拆解与检查：严格按照维修手册顺序进行，标记所有零部件相对位置。重点检查：转子（特别是叶轮焊缝和叶片前缘）、所有密封间隙（使用塞尺测量，与出厂标准对比）、轴瓦的接触印痕与巴氏合金层状态、齿轮箱齿面（如有）。 转子总成的再平衡：任何转子部件更换或修复后，必须在高精度动平衡机上完成高速动平衡，达到出厂标准。 间隙调整与恢复：迷宫密封的齿顶间隙、叶轮与隔板的轴向间隙是影响性能和效率的关键。维修中通过更换密封件或调整垫片恢复至设计值。碳环密封的磨损情况需仔细检查，弹簧力需测试，确保更换后各环与轴接触均匀。 轴承的刮研与装配：滑动轴承的轴瓦维修是高级技能。需要根据轴颈实际尺寸，对新的或修复的轴瓦进行手工刮研，确保接触面积大于80%，且接触点分布均匀，以形成完美的油膜。装配时，轴承间隙（顶隙、侧隙）需用压铅法精确测量并调整合格。 对中校正：风机、齿轮箱、电机重新安装后，必须使用激光对中仪进行精确的冷态对中，并充分考虑热膨胀的影响，预留合理的“热对中”偏移值。 系统清洁与试车：维修后，整个油路系统必须彻底清洗。试车应遵循“盘车->点动->低速运行->逐级加载”的步骤，严密监控振动、温度、压力等参数，直至达到满负荷稳定运行。

第五章：工业气体输送风机的选型与应用考量

除了钙提纯，离心鼓风机广泛应用于各类工业气体输送。选型时需综合考虑：

气体性质： 密度与分子量：直接影响风机所需功率（功率与密度成正比）和压头特性。输送氢气（H₂，低密度）与输送二氧化碳（CO₂，高密度）需完全不同的叶轮设计和功率配置。 毒性、爆炸性与化学活性：如输送氧气（O₂）需禁油设计，输送氢气需极高的防泄漏（碳环密封等）和防爆要求。 湿度与洁净度：潮湿或含尘气体需前置处理，并可能影响材料选择。 工艺参数： 流量与压力：确定风机的基本型号（如D(Ca)1726-1.35中的编码和压力值）。必须明确是质量流量还是标准容积流量，进口状态（压力、温度）是什么。 系统阻力曲线：风机的工作点是其自身性能曲线与管网阻力曲线的交点，选型时必须匹配。 风机类型选择：根据流量-压力范围，决定选用单级高速、多级离心还是其他型式。对于D(Ca)系列所代表的高速高压多级离心鼓风机，其典型应用场景正是需要较高压升（如压比1.1至3.0）和中等到大流量的工业气体输送，例如：化工流程中的循环气增压、钢厂高炉鼓风（特殊设计）、大型气力输送系统的气源、以及如前所述的钙、镁等活性金属冶炼的保护气体加压输送。 材质与密封的特殊选择：针对腐蚀性气体（如含硫烟气）选用不锈钢或特种合金；针对超高纯度气体，采用内壁电解抛光（EP）处理；针对危险气体，采用干气密封、磁力密封等零泄漏技术。

结论

单质钙(Ca)提纯专用风机，特别是如 D(Ca)1726-1.35这样的高速高压多级离心鼓风机，是现代高纯金属冶炼工业中技术密集的关键设备。其设计、制造、运行和维护都围绕着工艺气体的特定物理化学性质、严格的压力流量要求以及长期稳定可靠的运行目标展开。深刻理解其型号含义、掌握转子、轴承、密封等核心部件的结构与原理，并遵循科学严谨的维修规程，是保障钙提纯生产线安全、高效、经济运行的基础。同时，将这种专业知识扩展到更广泛的工业气体输送领域，能够为各类流程工业的风机选型、使用与维护提供坚实的技术支撑。随着材料科学、流体计算和智能监控技术的进步，未来的专用风机将向着更高效率、更高可靠性、更低维护成本和更强的工况自适应能力不断发展。

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