重稀土镝(Dy)提纯专用离心鼓风机技术详解:以D(Dy)2670-1.29型风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土提纯、镝(Dy)提纯风机、D(Dy)2670-1.29、离心鼓风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心鼓风机

一、重稀土镝提纯工艺对鼓风机的特殊技术要求

重稀土元素镝(Dy)作为钇组稀土中的重要成员，在现代高性能永磁材料、磁致伸缩材料及特种合金领域中具有不可替代的作用。其提纯工艺涉及复杂的化学处理、气体输送和物理分离过程，对配套的鼓风设备提出了极为严苛的要求。

在镝的湿法冶金提纯过程中，鼓风机主要承担以下关键职能：为萃取分离工序提供稳定气源动力、为氧化焙烧环节输送工艺气体、为气动输送系统提供压力源、为车间环境控制系统提供通风保障。这些应用场景要求风机必须具备高压力输出、气体介质兼容性、耐腐蚀特性、运行稳定性和精确可调性等多重技术特性。

针对这些特殊需求，我国风机行业专门开发了“Dy”系列专用离心鼓风机，形成了完整的产品谱系，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以及AII(Dy)型系列单级双支撑加压风机等。这些风机根据不同的工艺环节和气体介质特点进行针对性设计，构成了重稀土提纯生产线的“气动心脏”。

二、D(Dy)2670-1.29型高速高压多级离心鼓风机全面解析

1. 型号命名规则与技术参数解读

风机型号“D(Dy)2670-1.29”遵循重稀土提纯专用风机的统一命名规范：

2. 设计特点与结构优势

D(Dy)2670-1.29型风机采用多级离心压缩技术，通常包含4-6级叶轮串联布置。每级叶轮的设计均采用后弯式叶片，流道经过计算流体动力学优化，确保在宽流量范围内保持高效率。与常规工业鼓风机相比，该型号在以下方面进行了特殊强化：

气体适应性设计：考虑到镝提纯过程中可能接触多种工艺气体（包括空气、氮气、氩气等保护性气体以及少量工艺废气），风机过流部件采用316L不锈钢或更高等级的耐蚀材料制造，表面进行特殊硬化处理，提高抗腐蚀和抗冲刷能力。

精密压力控制：1.29个大气压的出气压力通过精确的叶轮级数匹配和转速控制实现。风机配备进口导叶调节装置或变频调速系统，可根据生产线实际需求在80%-105%的额定压力范围内连续调节，适应不同生产阶段的气压变化。

热管理优化：在多级压缩过程中，气体温度会逐渐升高。该型号在级间设置了高效冷却通道，通过风冷或水冷方式控制温升，确保最终排气温度不超过工艺允许范围（通常控制在环境温度+15℃以内）。

振动与噪声控制：针对稀土车间对设备稳定性的高要求，风机转子进行了高精度动平衡校正（达到G2.5级标准），轴承系统采用阻尼减振设计，整机噪声水平控制在85分贝以下。

三、核心部件技术解析与配件体系

1. 关键部件功能详解

风机主轴：作为整个转子系统的核心承载件，D(Dy)2670-1.29的主轴采用42CrMoA合金钢整体锻造，经过调质处理和精密磨削，表面硬度达到HRC50-55。主轴设计充分考虑多级叶轮安装的定位精度要求，采用阶梯轴结构，各级叶轮安装位置加工有高精度键槽和定位台阶，确保装配同心度。主轴临界转速经过计算，被设定在工作转速的1.3倍以上，有效避开共振区。

风机轴承与轴瓦系统：该型号采用滑动轴承结构，具体为可倾瓦块式径向轴承和金斯伯雷型止推轴承组合。轴瓦基体为铸钢，内衬巴氏合金（锡锑铜合金），厚度3-5mm。巴氏合金层具有良好的嵌入性和顺应性，能在少量杂质进入润滑油时保护轴颈。瓦块背部设有球面支点，使瓦块能随载荷变化自动调整倾斜角度，形成最佳油楔。润滑油系统采用强制循环方式，配备双联过滤器、油冷却器和蓄能器，确保轴承在任何工况下都能形成完整油膜。

风机转子总成：转子系统由主轴、多级叶轮、平衡盘、联轴器等组成。叶轮采用高强度铝合金ZL114A或沉淀硬化不锈钢17-4PH精密铸造，经五坐标数控机床加工，叶片型线误差控制在±0.1mm以内。各级叶轮间设置级间密封，减少内部泄漏。平衡盘安装于末级叶轮后，通过平衡管与进气口相连，自动平衡转子轴向力，使止推轴承只承受残余轴向力（通常设计为转子总轴向力的10%-15%）。

密封系统：包括气封、油封和碳环密封三个子系统：

轴承箱：为整体铸钢结构，内部分为润滑油室和轴承座两部分。箱体设计有足够的刚性，固有频率远高于风机工作频率，避免共振。箱体与底座采用三点支撑，允许设备受热时自由膨胀而不产生附加应力。轴承温度监测点直接布置在轴瓦巴氏合金层附近，实时反映轴承真实工作温度。

2. 易损件与常规配件

D(Dy)2670-1.29型风机的常规维护配件包括：

这些配件建议保持合理库存，特别是密封件和过滤器，应根据运行时间定期更换，而非等到失效后再更换。

四、风机维护修理规程与故障处理

1. 日常维护要点

运行监测：每日记录风机进出口压力、流量、轴承温度、振动值、电流等参数，建立趋势图。特别注意振动值的变化，振动速度有效值不应超过4.5mm/s，轴承温度不超过75℃。

润滑管理：使用ISO VG46透平油或同等品质的专用润滑油。首次运行500小时后进行第一次换油，之后每运行4000-6000小时或每年更换一次。定期取样进行油质分析，监测水分含量、酸值变化和金属磨粒情况。

密封检查：每月检查一次轴端密封有无泄漏迹象，每季度检查一次迷宫密封的磨损情况，通过监测级间压力异常判断密封效果。

2. 定期检修内容

小修（每运行8000小时）：主要包括更换润滑油和过滤器、检查联轴器对中情况（允许误差：径向≤0.05mm，端面≤0.03mm）、紧固地脚螺栓和管道连接、清洁冷却器表面。

中修（每运行24000小时）：除小修内容外，还需拆卸进气室检查首级叶轮腐蚀情况，检查所有密封间隙并调整至设计值，检查轴承间隙（径向轴承顶隙应为轴径的1.2‰-1.5‰），对转子进行现场动平衡校验。

大修（每运行48000小时或根据状态监测结果）：全面解体风机，检查所有叶轮的裂纹和腐蚀（采用着色渗透检测），测量主轴直线度（全长弯曲度≤0.02mm），检查轴承箱结合面状况，必要时更换所有密封组件，大修后需进行整机性能测试。

3. 常见故障诊断与处理

振动异常增大：可能原因包括转子积垢破坏平衡、轴承磨损间隙过大、联轴器对中偏差、地脚螺栓松动或基础刚性不足。处理步骤：首先检查紧固件和基础，其次检查对中情况，然后进行在线动平衡，最后考虑解体检查轴承和转子。

轴承温度过高：可能原因有润滑油品质劣化、供油不足、冷却器效率下降、轴承间隙过小或过大、轴承载荷异常。处理：检查油质和油量，清洗冷却器，检查轴承间隙，监测轴向力平衡系统是否正常。

排气压力不足：可能原因包括进气过滤器堵塞、密封磨损导致内泄漏增大、转速下降、工艺系统阻力变化。处理：检查过滤器压差，测试各级压力判断泄漏位置，检查驱动电机和变频器，复核工艺管道阻力。

异常噪声：不同频率的噪声对应不同故障：高频嘶鸣声通常为密封摩擦，中频轰鸣声可能为旋转失速，低频轰鸣声可能为喘振。针对喘振，应立即开大放空阀或减小进气量，使工作点脱离喘振区，长期解决需调整防喘振控制系统参数。

五、重稀土提纯中工业气体输送的特殊考量

1. 不同气体介质的输送要求

D(Dy)系列风机设计考虑了多种工业气体的输送需求，每种气体都有其特殊要求：

惰性气体（氦气He、氖气Ne、氩气Ar）：这些气体化学性质稳定，但对密封要求极高，因其分子量小易泄漏。输送时应加强密封系统，特别是轴端密封需采用多级碳环密封或干气密封。风机转速可能需调整以适应气体分子量变化带来的特性变化。

活性气体（氧气O₂、氢气H₂）：

工艺气体（二氧化碳CO₂、氮气N₂）：这些气体在特定温压下可能发生相变，需控制排气温度保持在安全范围。CO₂在高压下可能形成干冰，需防止节流部位温度过低。

混合无毒工业气体：需明确气体成分，特别是腐蚀性成分含量。风机材料应相应选择，并考虑可能的气体密度变化对性能曲线的影响。

2. 气体切换与适应性调整

当同一台风机需要输送不同气体时，必须进行以下调整：

性能换算：风机的基本特性（流量-压力曲线）是基于标准空气（20℃，1.013bar，相对湿度50%）测定的。输送不同气体时，需按照相似定律进行换算：压力比与气体绝热指数有关，流量与气体密度平方根成反比，功率与气体分子量成正比。

密封系统调整：根据气体特性更换密封形式，如从输送空气时的迷宫密封切换为输送氢气时的碳环密封组合。

安全防护调整：针对不同气体的危险特性，调整监测系统和安全阀设定值。例如，氧气系统需增加氧浓度监测和快速切断装置。

材料兼容性检查：确认风机材料与新输送气体兼容，特别是橡胶密封件、润滑剂残留等可能与新气体发生反应的部位。

3. 系统集成与工艺匹配

在重稀土提纯生产线上，D(Dy)2670-1.29型风机通常不是独立运行，而是与以下系统集成：

气体预处理系统：包括过滤器（去除颗粒物）、干燥器（控制露点）、加热/冷却器（调节进气温度），确保进入风机气体参数稳定。

压力调节系统：通过出口放空阀、回流阀或变频调速，维持出口压力稳定在工艺要求范围内，防止压力波动影响分离效率。

安全联锁系统：与工艺设备的压力、温度、气体浓度监测点联动，异常时自动执行预定的安全程序。

能量回收系统：对于大型生产线，考虑在风机出口设置膨胀机或余热回收装置，提高整体能效。

六、D(Dy)系列风机在重稀土提纯中的优化方向

基于实际运行经验，未来重稀土提纯专用离心鼓风机的发展将聚焦以下几个方面：

智能化运行：集成更多传感器，实现振动、温度、压力、密封泄漏等多参数在线监测，结合大数据分析预测故障，实现预知性维护。

能效提升：通过三元流叶轮设计、进气导叶优化、高效电机匹配等措施，将整机效率在当前基础上再提升3-5个百分点。

材料创新：开发新型耐蚀涂层（如陶瓷涂层、PVD涂层）应用于叶轮和流道表面，延长部件在腐蚀性气体环境中的使用寿命。

模块化设计：将风机设计为可快速更换的功能模块，如密封模块、轴承模块等，减少现场维修时间，提高设备可用率。

工艺适应性扩展：设计可调叶片间距或可更换叶轮系统，使同一台风机能够适应更广泛的气体介质和工艺参数变化，提高设备灵活性。

七、结语

D(Dy)2670-1.29型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土镝提纯工艺中的关键动力设备，其设计充分考虑了稀土行业的特殊需求，在压力控制、气体适应性、运行稳定性和维护便利性等方面达到了专业水准。通过深入了解其结构特点、掌握科学维护方法、熟悉不同气体输送要求，设备管理人员可以最大限度地发挥风机性能，保障重稀土提纯生产线的连续稳定运行，为我国战略稀土资源的高效利用提供可靠保障。

随着稀土工业技术不断进步，对配套风机的技术要求也将持续提高。作为风机技术人员，我们需要不断学习新知识、跟踪新技术，将先进的设计理念和实用的维护经验结合起来，推动我国特种工业风机技术向更高水平发展，为战略性新兴产业发展贡献专业力量。