重稀土镝(Dy)提纯风机型号D(Dy)1775-1.84技术详解与风机系统综合说明

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土提纯 镝(Dy) 离心鼓风机 D(Dy)1775-1.84 风机配件 风机修理 工业气体输送 多级离心风机

一、重稀土镝(Dy)提纯工艺与风机设备概述

重稀土元素尤其是镝(Dy)作为现代高新技术产业的关键材料，在永磁材料、激光晶体、核能控制等领域具有不可替代的作用。其提纯过程需要经过采矿、破碎、磨矿、浮选、萃取、结晶等多个环节，每个环节都对气体输送设备提出了特殊要求。在浮选和萃取工序中，离心鼓风机作为核心动力设备，承担着为浮选槽提供微泡空气、为反应釜输送工艺气体、维持系统压力平衡等重要功能。重稀土提纯工艺对气体的压力、流量、纯度和稳定性要求极高，任何参数波动都会直接影响稀土产品的纯度和收率。

针对重稀土提纯的特殊工况，风机行业开发了专门的系列化产品，包括“C(Dy)”型系列多级离心鼓风机，“CF(Dy)”型系列专用浮选离心鼓风机，“CJ(Dy)”型系列专用浮选离心鼓风机，“D(Dy)”型系列高速高压多级离心鼓风机，“AI(Dy)”型系列单级悬臂加压风机，“S(Dy)”型系列单级高速双支撑加压风机，“AII(Dy)”型系列单级双支撑加压风机等。这些风机根据工艺流程的不同阶段和不同气体介质进行针对性设计，形成了完整的重稀土提纯用风机装备体系。

二、D(Dy)型系列高速高压多级离心鼓风机技术特性

2.1 D(Dy)系列风机设计理念与结构特点

D(Dy)型系列高速高压多级离心鼓风机专为重稀土提纯过程中的高压气体输送需求设计，采用多级叶轮串联结构，每级叶轮都能提高气体的压力和速度，通过级间导流装置将动能转化为压力能，最终实现高达1.8-3.0个大气压的出口压力。该系列风机采用齿轮增速箱驱动，主轴转速可达10000-30000转/分钟，通过高速旋转实现小体积大流量的设计目标。

风机壳体采用分段式设计，各级之间通过法兰连接，便于拆卸维护和级数调整。进气口和出气口通常设计在壳体两侧，采用轴向进气、径向出气的方式，减少气流损失。壳体内部流道经过精密计算和CFD流体仿真优化，确保气体流动平稳，减少涡流和冲击损失。

2.2 风机型号编码解读与选型原则

在重稀土提纯风机型号编码中，“D(Dy)1775-1.84”具有明确的工程含义：

风机选型需要综合考虑工艺流程所需的气体流量、进出口压力、气体介质特性、工作温度、防爆要求等因素。对于重稀土提纯工艺，还需要特别考虑气体中可能含有的微量化学物质对材料的腐蚀性，以及连续生产对设备可靠性的高要求。

三、重稀土镝(Dy)提纯风机型号D(Dy)1775-1.84详细技术说明

3.1 D(Dy)1775-1.84基本性能参数

D(Dy)1775-1.84型风机是针对中等规模镝提纯生产线设计的核心设备，其主要性能参数如下：

该型号风机通常配备变频调速系统，可根据生产工艺需求在70%-105%额定流量范围内无级调节，避免节流损失，实现节能运行。

3.2 气动设计与性能曲线特性

D(Dy)1775-1.84采用后弯式叶轮设计，叶片出口角通常在30-45度之间，这种设计虽然单级压比较低，但效率高、性能曲线平坦、稳定工作范围宽。多级串联后，总压比可达2.84（绝对压力比），满足重稀土提纯过程中浮选和气体输送的压力需求。

风机的性能曲线（流量-压力曲线）近似为一条向右下方倾斜的直线，斜率适中，具有良好的调节特性。在额定点附近，效率曲线较为平缓，即使工况稍有变化，风机仍能保持较高效率运行。喘振边界线位于小流量区域，控制系统设有防喘振保护装置，当流量低于安全值时自动打开旁通阀，避免风机进入喘振区。

3.3 材料选择与防腐处理

考虑到重稀土提纯环境中可能存在的腐蚀性介质，D(Dy)1775-1.84关键部件采用特殊材料：

对于输送含有酸性成分的工业烟气时，还需在流道内壁涂覆耐酸陶瓷涂层或采用哈氏合金等高级耐腐蚀材料。

四、D(Dy)1775-1.84风机核心配件详解

4.1 风机主轴系统

风机主轴是传递动力的核心部件，D(Dy)1775-1.84采用40CrNiMoA合金钢整体锻造，经调质处理后硬度达到HB250-280，再经高频淬火使轴颈表面硬度达到HRC50-55。主轴设计需通过临界转速计算，确保工作转速避开一阶和二阶临界转速区域，通常工作转速设计在一阶临界转速以下，且留有15%以上的安全裕度。

主轴加工精度要求极高，轴颈部位的圆柱度误差不超过0.005毫米，表面粗糙度Ra≤0.4微米。键槽采用圆头铣刀加工，避免应力集中。主轴动平衡等级要求达到G2.5级，残余不平衡量不超过1.2克·毫米/千克。

4.2 风机轴承与轴瓦系统

D(Dy)1775-1.84采用滑动轴承（轴瓦）支撑系统，相比滚动轴承具有承载力大、阻尼性能好、寿命长等优点。轴承采用四油楔动压滑动轴承结构，在轴颈旋转时形成四个独立的压力油楔，提供稳定的径向支撑。

轴瓦材料为巴氏合金ZChSnSb11-6，厚度3-5毫米，浇铸在钢制瓦背上。巴氏合金具有优良的嵌入性和顺应性，当有微小硬颗粒进入轴承时，可嵌入合金层中，避免刮伤轴颈。轴瓦与轴颈的配合间隙为轴颈直径的0.12%-0.15%，对于直径100毫米的轴颈，间隙控制在0.12-0.15毫米。

润滑系统采用强制循环油润滑，油泵压力0.3-0.4兆帕，每套轴承流量不小于15升/分钟，进油温度控制在35-45℃，出油温度不超过65℃。

4.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等部件。叶轮采用闭式后弯叶片设计，每级叶轮有12-16个叶片，叶片厚度从根部到顶部逐渐减小，符合等强度设计原则。叶轮与主轴采用过盈配合加键连接，过盈量按轴径的0.06%-0.08%计算，装配时采用油浴加热或感应加热，加热温度控制在150-180℃。

平衡盘安装在高压端，用于平衡多级叶轮产生的轴向推力。平衡盘直径与末级叶轮轮毂直径之比约为1.2-1.5，平衡腔室压力通过管道引至进口端，形成压差以平衡轴向力。剩余轴向力由推力轴承承担，一般控制在轴承承载能力的30%以下。

4.4 密封系统

D(Dy)1775-1.84采用多级密封组合设计，确保气体不外泄、润滑油不进入流道：

气封系统：在各级叶轮进口处设置迷宫密封，利用多次节流膨胀原理减小泄漏。迷宫密封间隙为0.2-0.4毫米，齿数6-10个。对于有毒或贵重气体，采用碳环密封作为主密封，碳环材料为浸锑石墨，具有自润滑性和良好的密封性能，允许与轴颈有轻微接触而不损伤轴。

油封系统：轴承箱两端采用骨架油封或机械密封，防止润滑油外泄。对于高速风机，常采用双唇口骨架油封，主唇口防止油外泄，副唇口防止外部灰尘进入。油封材料根据油品和温度选择丁腈橡胶或氟橡胶。

碳环密封：在输送有毒、易燃易爆或贵重气体时，采用碳环密封作为主要轴封。碳环由3-6个弧段组成，依靠弹簧力抱紧轴颈。密封气体通常引入比机内压力高0.05-0.1兆帕的清洁惰性气体（如氮气），既防止工艺气体外泄，又防止轴承油进入流道。

4.5 轴承箱与润滑系统

轴承箱为铸铁件，设计有足够的刚度和散热面积。箱体分上下两部分，结合面精加工后刮研，保证密合度。箱体设有视察窗、温度计接口、油位计等附件。

润滑系统包括主油泵、辅助油泵、油箱、冷却器、滤油器等。主油泵由主轴驱动，辅助油泵为电动泵，在启动和停机时工作。油泵出口压力0.3-0.4兆帕，通过减压阀调节轴承供油压力。润滑油选用ISO VG46透平油，每半年取样化验一次，主要监测粘度、酸值、水分和颗粒污染度。

五、风机维修保养与故障处理

5.1 日常维护要点

风机日常维护包括每班检查轴承温度、振动、噪音；检查油位、油压、油温；检查密封气体压力；记录运行参数。每周检查一次润滑油质，每月检查一次地脚螺栓紧固情况，每季度清洗一次滤油器。

润滑油的更换周期通常为8000-10000运行小时或每年一次，以先到者为准。换油时需彻底清洗油箱，检查滤网完整性。新油加入前需经过滤精度10微米的滤油机过滤。

5.2 定期检修内容

小修（每运行4000-6000小时）：检查并清洗气封、油封；检查联轴器对中情况，调整偏差；检查并紧固各部位螺栓；清洗润滑油系统，更换滤芯；检查电机绝缘电阻。

中修（每运行16000-24000小时）：包括小修全部内容；检查轴承间隙，必要时更换轴瓦；检查叶轮腐蚀磨损情况，进行动平衡校验；检查迷宫密封间隙，调整或更换密封片；校验所有仪表和传感器。

大修（每运行48000-60000小时）：包括中修全部内容；全面拆卸风机，检查主轴直线度、表面状况；检查叶轮裂纹（着色探伤或磁粉探伤）；检查机壳变形和腐蚀情况；更换所有密封件和易损件；机组重新对中，整体试车。

5.3 常见故障分析与处理

振动过大：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动等。处理步骤：首先检查地脚螺栓和联轴器对中；然后监测振动频谱，确定是1倍频（不平衡）、2倍频（不对中）还是高频（轴承故障）；最后针对性处理，如重新平衡、重新对中或更换轴承。

轴承温度高：可能原因包括润滑油不足或污染、轴承间隙过小、冷却不良等。处理步骤：检查油压、油位和油质；检查冷却水流量和温度；停机检查轴承间隙和接触情况。

流量压力不足：可能原因包括滤网堵塞、密封间隙过大、转速下降等。处理步骤：检查进口滤网压差；检查密封间隙；检查变频器输出频率和电机转速。

异常噪音：可能原因包括喘振、叶片松动、异物进入等。处理步骤：立即检查工况是否在稳定工作区；停机检查内部情况。

六、工业气体输送风机的特殊考虑

6.1 不同气体介质的风机设计差异

重稀土提纯过程中涉及多种工业气体，每种气体特性不同，对风机设计有特殊要求：

氧气输送风机：必须确保绝对禁油，采用不锈钢或无铜材料，润滑系统与气体完全隔离，采用磁力密封或干气密封。所有零件装配前需进行脱脂清洗。

氢气输送风机：考虑氢脆现象，材料选择避免高强度钢，采用低碳奥氏体不锈钢。密封要求极高，通常采用双端面干气密封。设计时考虑氢气的低分子量特性，叶轮需特殊设计以获得足够压比。

二氧化碳输送风机：考虑CO₂在高压下的相变问题，确保工作点远离液化区。材料需耐碳酸腐蚀，通常采用不锈钢或内涂层。

工业烟气风机：重点考虑腐蚀和磨损，叶轮和机壳需采用耐磨涂层或整体耐磨材料。进口设置喷水降温装置时，需考虑液滴分离和材料耐水蚀能力。

6.2 防爆与安全设计

输送易燃易爆气体（如氢气、某些挥发性溶剂蒸气）时，风机需符合防爆要求：电机、仪表选用防爆型；叶轮和机壳采用碰擦时不产生火花的材料（如铝青铜）；轴承温度监测和报警系统完善；设置泄漏检测和紧急停机系统。

对于有毒气体，需采用双重甚至三重密封系统，设置负压隔离室，确保任何情况下气体不外泄至大气。密封气体通常使用氮气，且排放至安全处理系统。

6.3 气体纯度保持措施

在半导体级高纯气体输送中，风机内部所有与气体接触的表面需进行电解抛光或化学抛光，减少气体吸附和杂质释放。采用无油润滑轴承（如磁悬浮轴承）和干气密封，彻底消除油污染。管路系统在安装前需进行严格的清洗和钝化处理。

七、重稀土提纯风机的发展趋势

7.1 智能化与状态监测

现代重稀土提纯风机正朝着智能化方向发展，配备在线监测系统，实时采集振动、温度、压力、流量等参数，通过大数据分析预测故障，实现预测性维护。智能控制系统可根据工艺需求自动调节风机工况，始终保持在高效区运行。

7.2 新材料应用

新型复合材料如碳纤维增强塑料开始应用于风机叶轮，具有重量轻、强度高、耐腐蚀的优点。表面工程技术如热喷涂陶瓷涂层、激光熔覆耐磨合金层等，显著提高了易损件的使用寿命。

7.3 节能技术

采用三元流叶轮设计，效率可比传统设计提高3-5%。变频调速与工艺控制系统集成，实现按需供气，节能效果可达20-30%。余热回收系统利用风机压缩热，提高能源综合利用效率。

八、结论

重稀土镝(Dy)提纯风机作为关键工艺设备，其性能直接影响到稀土产品的质量和生产成本。D(Dy)1775-1.84型高速高压多级离心鼓风机针对镝提纯工艺的特殊需求设计，在材料选择、密封技术、调节性能等方面都有专门优化。正确的选型、安装、维护和维修是保证风机长期稳定运行的关键，需要工程技术人员深入理解风机工作原理和结构特点。

随着稀土产业的不断升级和环保要求的提高，风机技术也在持续进步，智能化、高效化、长寿命化是未来发展方向。作为风机技术人员，我们需要不断学习新知识、掌握新技术，为重稀土提纯工业提供更可靠、更高效的装备支持，助力我国稀土产业的高质量发展。