轻稀土钷(Pm)提纯风机D(Pm)1853-2.62技术详解与运维指南

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土矿提纯离心鼓风机、轻稀土钷(Pm)、D(Pm)1853-2.62、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心鼓风机、轴瓦、碳环密封

一、稀土矿提纯工艺与离心鼓风机概述

稀土元素作为现代高新技术产业不可或缺的战略资源，其提取与提纯工艺对装备提出了严苛要求。在轻稀土钷(Pm)的提纯过程中，离心鼓风机扮演着核心动力输送角色，为浮选、分离、煅烧及气体保护等工序提供稳定、纯净且压力精确的气流。钷(Pm)作为一种具有放射性的轻稀土元素，其提纯环境常涉及惰性气体保护、特定压力条件下的化学反应以及对设备密封性、耐腐蚀性的极高标准，这直接决定了为其服务的鼓风机必须具备特殊的结构与材料特性。

目前，应用于稀土提纯领域的离心鼓风机已形成系列化产品，主要包括：“C(Pm)”型系列多级离心鼓风机，适用于中等流量和压力的稳定输送；“CF(Pm)”与“CJ(Pm)”型系列专用浮选离心鼓风机，专门针对浮选工艺中气泡发生与矿浆搅拌的气体需求进行了优化设计；“D(Pm)”型系列高速高压多级离心鼓风机，主打高压力、大流量输出，是核心提纯环节的关键装备；“AI(Pm)”型系列单级悬臂加压风机，结构紧凑，适用于局部加压或辅助流程；“S(Pm)”型系列单级高速双支撑加压风机，稳定性高，适用于对振动要求严格的工况；“AII(Pm)”型系列单级双支撑加压风机，则提供了更经济可靠的中低压解决方案。这些风机能够安全输送的气体介质多样，涵盖空气、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，其材料选择与密封设计均针对气体特性进行了特殊考量。

二、核心装备：D(Pm)1853-2.62高速高压多级离心鼓风机详解

（一）型号解读与技术规格

本次重点阐述的机型为轻稀土钷(Pm)提纯风机D(Pm)1853-2.62。依据命名规则：“D”代表该风机属于D系列高速高压多级离心鼓风机；“Pm”明确其主要用于钷(Pm)相关工艺的气体输送，其内部过流部件及密封材料需考虑放射性环境的特殊要求；“1853”表示风机在设计工况下的进口体积流量为每分钟1853立方米；“-2.62”则表示风机出口处的气体压力为2.62个绝对大气压（即相对于真空的绝对压力）。型号中未标注进口气体压力，默认为标准大气压（1个绝对大气压）。此型号风机通常与跳汰机、高压反应釜或气体循环系统配套使用，为钷的分离与提纯提供高压、洁净的气源。

该风机的主要设计特点是采用多级叶轮串联结构，通过高速旋转的转子逐级对气体加压，最终达到所需的2.62个大气压出口压力。其驱动方式通常为变频电机或汽轮机，通过增速齿轮箱将转速提升至每分钟上万转，以满足高压头需求。性能曲线陡峭，具有较宽的稳定工作区间，能够适应提纯工艺中负载的波动。

（二）关键部件结构与功能

风机主轴：作为整个转子系统的核心传动件，D(Pm)1853-2.62的主轴采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻制而成，经过精密加工、热处理（调质）和动平衡校正。其设计需充分考虑临界转速远高于工作转速，避免发生共振。主轴上的轴颈部位尺寸精度和表面粗糙度要求极高，是轴承的装配基准。

风机转子总成：这是鼓风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、平衡盘、轴套以及锁紧螺母等组成。叶轮多采用高强度铝合金、钛合金或不锈钢精密铸造或五轴联动加工中心铣制而成，型线为高效后弯式，以确保在高转速下具有足够的强度和优异的空气动力学性能。每级叶轮之间设有导流器（扩压器），用于将叶轮出口的气流动能有效地转化为压力能。平衡盘用于平衡大部分转子轴向力，剩余轴向力由推力轴承承担。整个转子总成在装配后必须进行高速动平衡，确保在工作转速下振动值远低于标准限值。

风机轴承与轴瓦：D系列高速风机常采用滑动轴承（轴瓦）以承受高转速带来的载荷。风机轴承用轴瓦通常为剖分式结构，瓦衬材料多为高锡巴氏合金，具有良好的嵌入性、顺应性和抗疲劳性能。径向轴承瓦支撑转子重量并保持径向定位；推力轴承瓦则承受残余轴向力，确保转子轴向位置稳定。轴承润滑为强制压力油循环润滑，润滑油兼有润滑、冷却和清洁作用。油膜的形成与稳定性对风机安全运行至关重要。

密封系统：

气封与油封：在各级叶轮之间以及轴端，设有迷宫密封或蜂窝密封作为气封，通过一系列节流齿隙来减少级间泄漏和轴端气体外泄，其间隙控制要求极为严格。油封主要布置在轴承箱与外界大气以及与风机流道相邻的部位，常见的有骨架油封、迷宫式油封等，防止润滑油外漏和气体/杂质侵入轴承箱。

碳环密封：对于输送如氮气、氩气等贵重或要求零泄漏的工艺气体时，碳环密封是更高级的选择。它由多个高纯度石墨环在弹簧力作用下紧密贴合在轴套上，形成几乎零泄漏的轴向端面密封。碳环具有自润滑、耐高温、化学性质稳定的优点，尤其适合稀土提纯中的特殊气体介质。

轴承箱：是容纳径向和推力轴承、保证润滑油路通畅的密闭壳体。它要求有足够的刚性以支撑转子，并设计有合理的进油口、回油口、油位计、测温孔等。箱体通常为铸铁或铸钢件，内腔需清洁无杂质。

三、风机配件管理、维护与典型故障修理

（一）关键配件管理与储备

针对D(Pm)1853-2.62风机的稳定运行，必须建立科学的备件管理体系。核心关键配件包括：

易损件：轴瓦（径向、推力）、碳环密封组件（弹簧、石墨环）、气封片（或密封套）、润滑油滤芯、联轴器弹性元件等。这些配件应根据运行小时数或状态监测结果定期更换。

核心部件：各级叶轮、主轴、齿轮箱齿轮与轴承（若有时）。虽然寿命较长，但建议根据设备大修周期或同类型风机历史故障情况，战略性储备或与制造商签订应急供应协议。

通用件：高质量润滑油、O型圈、标准紧固件、压力/温度传感器等。

所有配件，尤其是与工艺气体接触的部件，必须确保其材料与输送介质（如特定工业气体）相容，防止发生腐蚀、氢脆等问题。

（二）常见故障分析与修理要点

振动超标：

原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损、部件松动）；对中不良；轴瓦磨损、间隙过大；基础松动；喘振或旋转失速。

修理：停机检查对中情况；检查并紧固地脚螺栓；进行现场动平衡或返厂动平衡；检查更换轴瓦；调整工况点远离喘振区。修理后需严格按升速曲线启机。

轴承温度高：

原因：润滑油油质劣化、油压不足、油路堵塞；轴瓦刮研不良、间隙过小或过大；冷却系统故障。

修理：化验并更换润滑油；清洗油滤器、冷却器，检查油泵；检查轴瓦接触斑点与间隙，重新刮研或更换；确保冷却水畅通。

气体泄漏或压力不足：

原因：轴端碳环密封或迷宫密封磨损，间隙超标；级间气封损坏；进气滤网堵塞；叶轮流道腐蚀或积垢严重，效率下降。

修理：测量并调整密封间隙，更换磨损的碳环或气封片；清洗或更换进气过滤器；对叶轮进行清洗、防腐修复或更换。

润滑油泄漏：

原因：油封老化损坏；轴承箱结合面密封垫失效；油位过高或轴承箱回油不畅。

修理：更换失效的油封和密封垫；调整油位至规定范围；疏通回油管路。

任何修理工作，尤其是涉及转子、轴承、密封等核心部件的拆装，必须遵循制造商提供的维修手册，使用专用工具，并做好详尽的装配记录。修理完成后，应进行单机试车和性能测试，确认各项参数达标后方可投入工艺运行。

四、输送不同工业气体的风机选型与运行考量

在稀土提纯全流程中，不同工序需要不同的气体介质，这对鼓风机的选型和运行提出了差异化要求。

输送空气：主要用于跳汰、物料输送等。重点考虑防尘（高效进气过滤）、防潮，以及常规的防腐处理。C(Pm)或D(Pm)系列均可根据压力流量匹配。

输送氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：用于创造无氧反应或保护环境。密封性是第一要务，优先选用配备碳环密封或干气密封的D(Pm)、S(Pm)系列风机。壳体设计需考虑更高的气密性要求，材料应防止气体渗透。

输送氧气(O₂)：具有强氧化性和助燃性。风机所有过流部件（叶轮、壳体、密封）必须采用禁油设计，进行严格的脱脂处理，并选用与氧气相容的材料（如特定不锈钢、铜合金），避免高速摩擦产生火花。通常选用专用氧压机或严格处理的AII(Pm)、S(Pm)系列。

输送氢气(H₂)：分子量小，密度低，易泄漏、易爆炸。风机设计需特别注重防泄漏（采用多级串联干气密封等）、防静电，电机电器需防爆。由于氢气压缩温升明显，冷却系统需强化。D(Pm)系列在材料强度和密封上需特殊强化。

输送二氧化碳(CO₂)：可能遇水形成碳酸，具有弱腐蚀性。需注意材料的耐酸腐蚀选择，以及工况温度控制，防止干冰形成。

输送工业烟气：成分复杂，可能含尘、含腐蚀性介质。需前置高效净化装置，风机过流部件需采用耐磨耐腐蚀材料或涂层，如CF(Pm)、CJ(Pm)系列浮选风机常考虑此类工况。

通用运行原则：无论输送何种气体，都必须明确气体的纯度、湿度、腐蚀性成分等详细参数，作为风机设计选型的根本依据。运行中，需密切监控气体进出口温度、压力、流量以及风机振动、轴承温度等参数，确保其在设计工况范围内稳定运行。对于特殊气体，应设置气体泄漏检测报警装置。

五、结论

轻稀土钷(Pm)提纯风机D(Pm)1853-2.62作为高速高压多级离心鼓风机的典型代表，其高效、稳定的运行是保障钷提纯工艺连续性和经济性的基石。深入理解其型号含义、掌握其主轴、转子、轴瓦、碳环密封等关键部件的结构与功能，是进行科学维护和精准修理的基础。同时，面对稀土提纯中多样化的工业气体输送需求，必须根据气体特性审慎选择风机系列（如C、CF、D、S、AII等），并对材料、密封和运行方案进行针对性设计与管理。

未来，随着稀土提纯技术向更精细化、绿色化发展，对离心鼓风机的效率、智能化控制、可靠性及环境适应性提出了更高要求。作为风机技术人员，我们需不断跟踪新技术、新材料的发展，将状态监测与预测性维护深度融入设备管理体系，方能确保这些“工艺肺腑”始终强健有力，为我国稀土战略资源的开发利用提供坚实保障。