重稀土镝(Dy)提纯风机D(Dy)615-1.64关键技术解析与工业气体输送应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土提纯 镝(Dy)离心鼓风机 D(Dy)615-1.64 风机配件修理 多级离心风机工业气体输送 轴瓦轴承 碳环密封 稀土矿分离

第一章 重稀土镝提纯工艺与离心鼓风机的技术关联

重稀土元素尤其是钇组稀土中的镝(Dy)，是现代高新技术产业不可或缺的战略资源，广泛应用于永磁材料、激光晶体、核控制棒及高端电子器件等领域。镝的提取与提纯工艺复杂，涉及矿石破碎、浮选、焙烧、酸浸、萃取分离等多个环节，其中气体输送与压力控制是关键工艺参数。离心鼓风机在这些工艺中承担着输送工艺气体、提供氧化还原气氛、维持系统压力稳定等重要功能。

在重稀土提纯过程中，风机性能直接影响分离效率与产品纯度。针对镝提纯的特殊工艺要求，风机的耐腐蚀性、压力稳定性、流量调节精度及密封可靠性都有极高标准。传统通用风机难以满足这些苛刻条件，因此专门开发了针对稀土提纯的系列风机，其中D(Dy)型系列高速高压多级离心鼓风机在高压段分离工序中发挥着不可替代的作用。

第二章 D(Dy)615-1.64型风机技术规格与结构特点

2.1 型号解析与技术参数

D(Dy)615-1.64型风机是专门为重稀土镝提纯工艺设计的高速高压设备。型号中的“D”代表D系列高速高压多级离心鼓风机；“Dy”表示该风机优化设计用于镝提纯工艺；“615”表示风机额定流量为每分钟615立方米；“-1.64”表示风机出口压力为1.64个标准大气压（表压约0.64kgf/cm²）。该型号未标注进口压力条件，按照行业惯例表示进口压力为1个标准大气压。

该风机主要设计参数包括：额定转速通常为8000-12000转/分钟（具体取决于驱动配置），功率范围185-250kW，工作温度范围-20℃至150℃，适用于输送空气、氮气等工艺气体。其性能曲线特点是高压头、中等流量，特别适合稀土萃取分离过程中的气体加压输送。

2.2 结构设计与工作原理

D(Dy)615-1.64采用多级离心式结构，通常包含4-6个叶轮串联安装在同一主轴上。气体逐级通过叶轮获得能量，每级叶轮后设置有导流器和扩压器，将动能转化为压力能。这种多级设计使风机能够在相对较小的尺寸下实现较高压力输出，满足镝提纯工艺中特定压力需求。

风机采用水平剖分式或垂直剖分式机壳设计，便于检修维护。进气口通常位于风机下部，出气口位于上部，符合稀土提纯车间管道布置惯例。转子系统经过精密动平衡校正，残余不平衡量控制在G2.5级以内，确保高速运转平稳。

第三章 核心部件详解：配件技术与维护要点

3.1 风机主轴与转子总成

主轴作为风机的核心传动部件，采用42CrMoA合金钢锻造，经调质处理达到HRC28-32硬度，具有优良的综合机械性能。主轴设计充分考虑临界转速避开工作转速范围，通常一阶临界转速高于工作转速25%以上。转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、轴套等组件，装配后需进行高速动平衡测试，确保在最高工作转速下振动值不超过2.8mm/s。

叶轮采用高强度铝合金或不锈钢材料，根据输送气体性质选择。对于可能接触腐蚀性气体的工况，选用316L不锈钢或双向不锈钢。叶轮型线采用后弯式设计，效率可达82-85%。每个叶轮入口处设有迷宫密封，减少级间泄漏。

3.2 轴承系统与轴瓦技术

D(Dy)615-1.64型风机采用滑动轴承支撑，具体为椭圆瓦或可倾瓦轴承。轴瓦材料为巴氏合金（锡锑铜合金），厚度3-5mm，浇铸在钢制瓦背上。巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性，能够容忍微量杂质进入润滑间隙而不损伤轴颈。

轴承润滑采用强制循环油系统，油压维持在0.15-0.25MPa，进油温度控制在35-45℃。润滑油除了润滑作用外，还承担着带走摩擦热和轴承热量的任务。轴承间隙设计遵循“千分之一轴径”原则，即直径间隙约为轴颈直径的0.8‰-1.2‰。

3.3 密封系统：气封、油封与碳环密封

密封系统是防止介质泄漏、保证风机效率的关键。D(Dy)615-1.64采用三重密封设计：

气封（迷宫密封）：安装在叶轮入口和级间，通过一系列环形齿片与轴形成微小间隙，使气体经过多次节流膨胀而减少泄漏。迷宫密封间隙一般控制在0.3-0.5mm，需定期检查磨损情况。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。采用骨架油封或机械密封形式，材料为氟橡胶或聚四氟乙烯，耐温耐腐蚀。

碳环密封：作为主要轴端密封，由多个碳环组成浮动密封系统。碳环材料为浸渍树脂或金属的石墨，具有自润滑性和良好导热性。碳环密封可承受压差达0.8MPa，允许少量密封气体泄漏（工艺允许情况下）。安装时需注意环的开口间隙和轴向间隙符合设计要求。

3.4 轴承箱与润滑系统

轴承箱为铸铁或铸钢结构，内设油槽和导油通道。箱体设计充分考虑散热需求，外表面常设有散热翅片。轴承箱与机壳间设有隔热腔，减少热传导。

润滑系统包括主油箱、辅助油泵、油冷却器、双联滤油器和监控仪表。系统确保即使在主油泵故障时，辅助油泵也能立即启动，保证轴承供油不间断。油过滤器精度为10-15μm，确保润滑油清洁度。

第四章 风机维护、修理与故障诊断

4.1 日常维护要点

日常维护以监测和预防为主。操作人员需每小时记录风机振动、轴承温度、油压油温等参数。振动监测采用速度型传感器，测量点包括轴承座水平和垂直方向。轴承温度报警值设定为75℃，停机值设定为85℃。

润滑系统维护包括：每日检查油位和油质；每月取样进行油品分析，检测粘度变化、水分含量和金属颗粒；每季度清洗或更换滤芯。润滑油一般运行8000-10000小时或每年更换一次。

4.2 定期检修内容

小修（每运行4000小时）：检查密封间隙，更换碳环密封件，清洗气路过滤器，检查联轴器对中情况，紧固地脚螺栓。

中修（每运行16000小时）：除小修内容外，还需检查轴承间隙和瓦面状况，必要时刮研轴瓦；检查叶轮腐蚀和积垢情况；校准监测仪表；检查基础沉降。

大修（每运行48000小时或根据状态监测结果）：全面解体风机，检查主轴直线度和表面状态；检查或更换叶轮；检查机壳内部腐蚀情况；更换所有密封件；对转子进行高速动平衡；轴承箱彻底清洗；润滑系统全面检修。

4.3 常见故障诊断与处理

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动或喘振。处理步骤：首先检查基础螺栓和联轴器对中；其次监测振动频谱，确定是否为工频振动（不平衡）或倍频振动（对中问题）；最后考虑转子结垢或部件松动。

轴承温度高：可能原因包括润滑油不足或变质、轴承间隙过小、冷却系统故障、负载过大。处理措施：检查油压油温和油质；调整轴承间隙；清洗油冷却器；检查工艺系统阻力是否增加。

风量风压不足：可能原因包括密封磨损间隙过大、叶轮腐蚀或积垢、进气道堵塞、转速下降。处理措施：检查各级密封间隙；清洗叶轮和流道；检查驱动机转速和皮带打滑情况（如果适用）。

异常噪声：可能原因包括喘振、旋转失速、部件摩擦或松动。喘振是离心风机危险工况，表现为气流周期性振荡，伴随剧烈振动和噪声。防喘振措施包括设置放空阀或回流阀，确保风机始终工作在稳定区域。

第五章 稀土提纯专用风机系列概述

5.1 C(Dy)型系列多级离心鼓风机

C(Dy)型为中压多级离心鼓风机，压力范围0.5-1.2kgf/cm²，流量范围50-600m³/min。采用铸铁机壳和普通碳钢叶轮，适用于镝提纯前期工序，如矿石破碎除尘和浮选供气。结构相对简单，维护方便，性价比高。

5.2 CF(Dy)与CJ(Dy)型系列专用浮选离心鼓风机

这两种风机专门为稀土浮选工艺设计。CF(Dy)型注重耐腐蚀性，过流部件采用不锈钢或橡胶衬里，应对浮选药剂和潮湿环境。CJ(Dy)型则强调流量调节性能，配备进口导叶或变频控制，适应浮选工序气量变化需求。两种风机都在密封方面加强设计，防止浮选泡沫进入轴承系统。

5.3 AI(Dy)、S(Dy)与AII(Dy)型单级加压风机

AI(Dy)型为单级悬臂结构，结构紧凑，适用于空间受限场所，压力可达1.5kgf/cm²。S(Dy)型单级高速双支撑风机，转速可达20000rpm，采用齿轮箱增速，效率较高。AII(Dy)型单级双支撑风机，结构坚固，适用于长期连续运行。这三种风机在镝提纯中主要用于辅助工序和气体循环。

第六章 工业气体输送的特殊考量

6.1 不同气体介质的特性与风机适应性

稀土提纯过程涉及多种工业气体，风机设计需考虑气体特性：

空气：最常用介质，风机设计标准工况。需注意空气中可能含有腐蚀性成分，在沿海或工业区需加强防护。

工业烟气：温度高、含尘、可能有腐蚀成分。风机需考虑耐温设计（轴承冷却加强），过流部件采用耐磨涂层，必要时前置除尘装置。

二氧化碳(CO₂)：密度大于空气，相同工况下风机功率增加。CO₂遇水生成碳酸，需注意材料耐酸性。

氮气(N₂)与氧气(O₂)：氮气惰性，安全风险低；氧气助燃，需严格禁油，采用特殊润滑剂和密封材料，防止局部过热。

稀有气体(He、Ne、Ar)：通常纯净，主要考虑密封性，防止珍贵气体泄漏。氦气分子小，极易泄漏，需特别强化密封系统。

氢气(H₂)：密度小，泄漏风险高，易爆炸。风机需防爆设计，采用抑制火花材料，轴承箱设置氮气 purge 系统，防止氢气渗入。

混合无毒工业气体：根据具体成分确定物性参数，重点关注密度、比热容和爆炸极限。

6.2 气体特性对风机性能的影响

气体密度变化直接影响风机压头和功率。风机压头与气体密度成正比，而功率与密度成正比。因此，输送不同气体时，风机性能曲线需要换算。换算公式为：压头保持不变，流量保持不变，功率与密度成正比变化，效率保持不变。

气体压缩性影响高压差工况。当压比大于1.03（约300mmAq）时，需考虑气体可压缩性。多级离心风机中，气体温升明显，特别是绝热指数大的气体（如氢气），温升可能影响材料选择和间隙设定。

6.3 安全防护措施

针对不同气体，风机安全措施包括：氧气风机严格去油处理；可燃气体风机防爆电机和仪表；有毒气体风机强化密封和泄漏监测；高温气体风机加强冷却和热膨胀补偿。

所有风机都设置安全阀或防喘振阀，防止超压。轴承温度和振动监测是标配，重要场合增设轴位移监测。针对稀土提纯环境，风机外表面通常采用耐腐蚀涂层，电气部件提高防护等级至IP55以上。

第七章 重稀土提纯风机的选型与运行优化

7.1 选型原则

镝提纯风机选型需遵循以下步骤：首先确定工艺所需气体流量和压力，考虑系统阻力损失和余量；其次分析气体性质，选择合适材料；然后根据安装环境和运行制度（连续或间歇）确定风机类型；最后考虑调节需求和能效标准。

对于D(Dy)615-1.64这类高压风机，特别要注意与工艺系统的匹配，避免在小流量下运行引发喘振。通常设置最小流量线，一般为额定流量的50-60%。

7.2 运行优化策略

流量调节：常用方法包括出口节流（简单但效率低）、进口导叶调节（部分负载效率高）、变转速调节（效率最佳）。现代稀土提纯厂越来越多采用变频驱动，节能效果显著，特别是对于负载变化大的工况。

系统匹配：优化管道布局，减少不必要的弯头和阀门，降低系统阻力。定期清洗气体过滤器，保持进口通畅。合理设置放空和回流管路，避免喘振。

能效管理：监测风机运行效率，通常不应低于设计效率的85%。对于多台风机并联系统，采用优化调度，使各风机运行在高效率区。应用能源管理系统，分析历史数据，找出改进点。

第八章 技术发展趋势与展望

随着稀土提纯技术向精细化、绿色化发展，离心鼓风机技术也在持续进步。未来趋势包括：智能化控制系统的广泛应用，实现预测性维护和自适应调节；新材料的应用，如陶瓷涂层提高耐磨耐蚀性，复合材料减轻重量；更高效率的气动设计，采用计算流体动力学优化流道；磁悬浮轴承技术的引入，消除机械接触，实现无油运行。

针对镝提纯的特殊需求，专用风机将更加注重与工艺的深度融合，提供定制化解决方案。模块化设计将缩短交货周期，便于现场维护。能效标准和环保要求的提高，将推动风机向更高效率、更低噪音、更少泄漏的方向发展。

结语

重稀土镝提纯离心鼓风机，特别是D(Dy)615-1.64型高速高压多级离心鼓风机，是稀土分离产业链中的关键设备。其技术性能直接影响提纯效率、产品品质和生产成本。深入理解风机结构原理、掌握配件特性与维护要点、熟悉不同工业气体输送要求，对于保障稀土提纯生产线稳定运行至关重要。

作为风机技术人员，我们应不断更新知识储备，跟踪技术发展，将先进的风机技术与稀土提纯工艺紧密结合，为我国稀土产业的转型升级和可持续发展提供坚实的技术装备支撑。