金属铝(Al)提纯浮选风机:D(Al)1971-1.90型高速高压多级离心鼓风机技术详解

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金属铝(Al)提纯浮选风机:D(Al)1971-1.90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：铝冶炼提纯、浮选工艺、D(Al)1971-1.90离心鼓风机、风机配件维修、工业气体输送、多级离心鼓风机、矿物加工

一、引言

在矿业冶炼，特别是铝(Al)金属的提取与提纯过程中，浮选法是实现铝土矿高效富集和杂质分离的关键工艺环节。这一工艺的核心动力源之一，便是为浮选槽提供稳定、可控、高压气流的专用离心鼓风机。风机的性能直接决定了浮选过程中气泡的尺寸、分布、稳定性以及矿化效率，进而影响最终铝精矿的品位和回收率。本文旨在深入剖析适用于铝提纯浮选工艺的高速高压多级离心鼓风机，以D(Al)1971-1.90型风机为具体范例，系统阐述其技术原理、结构特点、配件构成、维护修理要点，并对矿业中输送各类工业气体的风机选型与应用进行概括性说明。

二、铝提纯浮选工艺对风机的要求

铝土矿的浮选通常采用正浮选或反浮选工艺，以分离铝矿物（如一水硬铝石、三水铝石）与硅、铁等杂质。在此过程中，鼓风机承担着向浮选槽充入空气（或特定气体）的任务，其核心要求如下：

稳定压力与流量：需提供恒定且可调节的出口压力（通常为0.5-2.0 bar.g范围）和空气流量，以确保浮选槽内气泡生成均匀，矿化过程稳定。 气体洁净度：输送的空气应尽可能洁净，避免油分、尘埃污染矿浆，影响药剂效能和精矿品质。部分特殊工艺可能需要输送氮气(N₂)等惰性气体以优化浮选环境。 高可靠性：冶金生产连续性强，要求风机具备长时间无故障运行能力。 高效节能：风机是浮选车间的能耗大户，其运行效率直接影响生产成本。 良好的调节性能：能够根据矿石性质、处理量、工艺指标的变化，灵活调整供气参数。

D(Al)1971-1.90型风机正是为满足上述苛刻工况而设计的高速高压多级离心鼓风机。其型号解读为：“D”代表高速高压多级离心鼓风机系列；“(Al)”表示适用于铝相关工艺；“1971”为内部设计编码，包含叶轮直径、级数等核心设计信息；“1.90”表示标准进气条件下的出口绝对压力为1.90 bar(a)，即表压约为0.90 bar(g)。若无“/”及进气压力标注，则表示标准进气压力为1个大气压（绝压约1.013 bar(a)）。

三、 D(Al)1971-1.90型风机技术原理与结构剖析

1. 工作原理

D型风机属于多级离心式鼓风机。其基本原理遵循离心力做功和能量转换规律：原动机（通常为电机通过增速齿轮箱）驱动风机主轴高速旋转，固定在主轴上的风机转子总成（由多级叶轮和隔套等组成）随之转动。气体从进气口轴向进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压力能；流出叶轮后，进入扩压器和回流器，将部分动能转化为静压能，并引导气体以合适的角度进入下一级叶轮。气体如此逐级通过，每级都获得增压，最终在末级达到设计压力（如1.90 bar(a)）后，从蜗壳出口排出。

其基本性能遵循离心式风机的相似定律与欧拉方程理论。压力提升主要与叶轮圆周速度的平方成正比，与气体密度成正比。对于多级风机，总压比等于各级压比的乘积，总温升也相应累加。

2. 核心部件与配件详解

D(Al)1971-1.90型风机结构精密，其主要配件系统包括：

风机转子总成：这是风机的“心脏”。由主轴、多级叶轮（通常为闭式或半开式精密铸造叶轮）、级间隔套、平衡盘（用于平衡轴向推力）、锁紧螺母等组成。叶轮和主轴采用过盈配合加键连接，或采用液压装配技术，确保在高速下可靠传递扭矩。转子在装配后必须进行严格的动平衡校正，精度通常要求达到G2.5级或更高，以消除振动源。 风机主轴：通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过调质处理，具有优异的综合机械性能（高强度、高韧性）。轴颈、推力面等关键部位需精磨至镜面，保证尺寸精度和表面硬度。 轴承与轴瓦系统：D型高速风机常采用滑动轴承（风机轴承用轴瓦）。轴瓦材料多为巴氏合金（锡基或铅基），具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。径向轴承支撑转子重量，保持径向定位；止推轴承承受转子剩余的轴向推力，保持轴向定位。润滑油在轴承与轴颈间形成稳定的动压油膜，实现液体摩擦，磨损极小，运行平稳。 轴承箱：是容纳轴承、提供润滑油路和冷却的铸件。内部有精确的油槽，确保润滑油能充分润滑轴承并带走摩擦热。轴承箱通常配备温度传感器，监控轴承运行状态。 密封系统：这是保障风机效率和安全的关键。 级间密封与气封：在转子与静止部件之间（如叶轮口环、平衡盘密封处）采用迷宫密封。利用一系列节流齿隙与膨胀空腔，使气体泄漏路径曲折，产生强烈涡流，有效减小级间和内泄漏，提升容积效率。 轴端密封：用于防止气体沿主轴向外泄漏（或空气向内吸入）和润滑油泄漏。碳环密封是常见的高性能选择，由多段碳环在弹簧力作用下紧密抱合主轴，形成动态密封。碳材料具有自润滑、耐磨损、对轴损伤小的优点，尤其适合清洁气体。此外，还可能辅以油封（用于轴承箱外侧，防止润滑油外泄）和充气密封（向密封腔通入缓冲气，进一步阻隔工艺气体）。 蜗壳与机壳：通常为垂直剖分式（筒型结构）或水平剖分式，由高强度铸铁或铸钢制成。内部流道光洁，以减少气体流动损失。机壳将所有静止部件（如隔板、回流器、密封体）集成为一体，并承受工作压力。 润滑系统：独立的强制润滑油站，为轴承和齿轮箱（若有时）提供经过过滤、冷却的稳定油流。系统包括主辅油泵、油冷却器、双联滤油器、蓄能器、温控阀及齐全的压力、温度监控仪表，是风机安全运行的“生命线”。 驱动与控制系统：通常由电动机、液力耦合器或变频器（用于调速）、齿轮增速箱（将电机转速提升至风机工作转速，如数千至上万转/分钟）组成。控制系统监测风机振动、轴位移、轴承温度、润滑油压等参数，实现联锁保护和启停控制。

四、风机常见故障与修理要点

风机的维护与修理应遵循预防为主、计划检修的原则。

振动超标： 可能原因：转子动平衡失效（叶轮结垢、磨损不均、内部异物）；对中不良（与齿轮箱或电机）；轴承磨损或间隙不当；基础松动；喘振或旋转失速。 修理要点：停机检查对中数据；检查地脚螺栓；检查轴承间隙和磨损情况；重点检查转子总成，进行现场或离线动平衡校正；清理叶轮流道；检查进气过滤器是否堵塞，避免进气不均。 轴承温度高： 可能原因：润滑油质不合格（粘度不对、含水、杂质）；供油不足或油路堵塞；轴承间隙过小或接触不良；轴向推力过大（平衡盘密封磨损，间隙增大）。 修理要点：化验润滑油，必要时更换；清洗油路、滤网，检查油泵；测量并调整轴瓦间隙；检查气封（特别是平衡盘密封）磨损情况，更换磨损件，恢复设计间隙，降低泄漏量导致的轴向力增加。 性能下降（压力、流量不足）： 可能原因：风机转子总成通流部分（叶轮、扩压器）严重结垢或腐蚀，导致流道变形；迷宫密封（气封）磨损严重，内部泄漏量大；进气过滤器堵塞；转速未达额定值。 修理要点：彻底清理或修复叶轮、流道；测量并更换所有磨损的迷宫密封齿，恢复设计密封间隙；检查驱动系统转速。 气体或润滑油泄漏： 可能原因：轴端碳环密封磨损、老化或弹簧失效；油封老化；密封气压力不稳定。 修理要点：停机更换全套碳环密封组件；更换油封；检查并调整密封气系统压力。

大修流程一般包括：解体检查、测量所有配合间隙（轴承间隙、密封间隙、叶轮与壳体的间隙）、无损探伤（对主轴、叶轮关键区域）、转子动/静平衡校正、更换所有易损件（密封、轴承等）、清理各流道和油路、重新装配并严格按照标准进行对中、最终试车。大修后性能应接近或达到出厂标准。

五、矿业用工业气体输送风机系列概览

除浮选用风外，铝冶炼提纯全过程还涉及多种工业气体的输送，不同工况对应不同的风机选型。前述系列风机各有侧重：

“C(Al)”型系列多级离心鼓风机：通常为常规转速的多级离心风机，压力范围较广，适用于中等流量、较高压力的空气或无毒气体输送，可用于氧化铝焙烧炉供风等。 “CF(Al)”与“CJ(Al)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门针对浮选工况优化，更强调压力稳定性和调节灵活性，可能在抗结垢、防腐蚀材料选择上有特殊设计，是浮选工序的主力机型。 “D(Al)”型系列高速高压多级离心鼓风机（如本文主角）：通过齿轮箱增速，达到更高的单级压比，在较少的级数下实现更高的出口压力。结构紧凑，效率高，适用于要求高压力的浮选工艺或其它高压供气点。 “AI(Al)”型系列单级悬臂加压风机：结构简单，维护方便，通常流量较小，压力较低，可用于局部工艺点的小规模补气或搅拌。 “S(Al)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Al)”型系列单级双支撑加压风机：两者均为单级，双支撑结构转子稳定性好。S型可能侧重于更高转速的设计，而AII型为常规悬臂式的双支撑变体。适用于中低压、大流量的气体输送，如车间通风、除尘系统引风或初级供气。

在输送非空气的工业气体时，选型需额外重点考虑：

气体性质：密度直接影响压力与功率；特殊气体（如氧气O₂）要求风机接触气体的所有部件严格禁油，采用特殊材料和密封（如不锈钢、无油润滑）；腐蚀性气体（如工业烟气、湿二氧化碳CO₂）需选用耐腐蚀材料（不锈钢、特种合金）和防腐涂层；氢气(H₂)密度小，泄漏性强，对密封和材料防氢脆要求高；惰性气体（如氮气N₂、氩气Ar）一般按常规处理，但纯度要求高时也需注意洁净度。 密封要求：输送贵重、危险或高纯度气体时，需采用更高级别的密封，如干气密封替代碳环密封，确保零泄漏。 防爆要求：输送可燃气体（如氢气）或气体可能与空气形成爆炸混合物时，风机需满足防爆设计标准。

六、结论

D(Al)1971-1.90型高速高压多级离心鼓风机作为铝矿物浮选提纯工艺中的关键动力设备，其高效、稳定、可靠的运行是保障生产指标和经济效益的基础。深入理解其型号含义、工作原理、核心配件（如转子总成、主轴、轴瓦、碳环密封）的结构功能，掌握科学的故障诊断与维修方法，是风机技术人员和设备管理者的核心职责。同时，在广阔的矿业冶炼领域，根据不同的工艺气体（从空气到特种工业气体）和工况参数（压力、流量），合理选择“C(Al)”、“CF(Al)”、“D(Al)”等系列风机，并针对性解决材料、密封和安全问题，是实现整个生产流程优化与安全的关键技术环节。随着矿物加工技术的进步，对风机的高效、智能、专用化要求将不断提升，这也将持续推动离心鼓风机技术的创新与发展。

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