轻稀土钷(Pm)提纯风机技术详解：以D(Pm)932-2.91型离心鼓风机为核心的全面剖析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钷提纯 离心鼓风机 D(Pm)932-2.91 风机配件与修理工业气体输送 高速高压多级离心风机 气封与密封系统

引言：稀土提纯工艺与关键风动设备

在稀土矿产资源，特别是轻稀土的分离与提纯过程中，气体输送与气氛控制是至关重要的工艺环节。钷（Pm）作为轻稀土元素之一，其提纯对设备的可靠性、密封性及气体介质的精确控制提出了极高要求。离心鼓风机作为提供气源动力与工艺气体的核心设备，其性能直接影响到提纯效率、产品纯度与系统安全。本文将围绕适用于轻稀土钷提纯工艺的D(Pm)932-2.91型高速高压多级离心鼓风机展开深度技术阐述，并系统介绍其关键配件、维护修理要点，以及相关工业气体输送风机的选型与应用知识。

第一章 钷(Pm)提纯工艺对离心鼓风机的特殊要求

轻稀土钷的提纯常涉及萃取、焙烧、还原、气体传输等多个工序，所需风机需满足：

高纯度气体输送：需输送氮气（N₂）、氩气（Ar）等惰性保护气体或特定工艺气体，要求风机具备极佳的密封性，防止外部空气渗入或工艺气体泄漏。

稳定的压力与流量：提纯化学反应往往对气体压力、流量的稳定性敏感，要求风机具备良好的调节特性与运行平稳性。

耐腐蚀与防污染：某些工艺环节可能产生腐蚀性介质，风机过流部件需选用兼容材料，同时内部清洁度要求高，防止污染高纯稀土产品。

高可靠性：稀土生产线连续运行成本高，要求风机具备长周期、免维护或易于维护的特性。

第二章 D(Pm)系列高速高压多级离心鼓风机深度解析

2.1 型号命名规则与D(Pm)932-2.91性能参数

依据行业惯例，型号D(Pm)932-2.91解读如下：

D(Pm)：表示D系列高速高压多级离心鼓风机，专为钷（Pm）相关工艺或其气体环境设计。D系列通常采用多级叶轮串联结构，通过高速旋转逐级增压，以获得较高的出口压力。

932：表示风机在设计工况下的进口体积流量为每分钟932立方米。这是风机选型的核心参数，需根据工艺流程的气体消耗量、管网阻力计算后确定，并留有适当裕量。

2.91：表示风机的出口相对压力为2.91个大气压（即表压约为1.91 kgf/cm²或约0.191 MPa）。此压力值满足钷提纯中某些需要加压渗透、气体循环或克服高效过滤系统阻力的环节。

进口气压默认：型号中未标注进口压力，默认为1个标准大气压（绝压）。若进口非标况，需在选型时特别说明。

D(Pm)932-2.91的设计点即在此流量和压力下达到最佳效率。其性能曲线（流量-压力曲线）通常较为陡峭，适合用于管网阻力相对稳定、要求压力恒定的场合。调节方式多采用进口导叶调节或变速调节，以适配工艺变化。

2.2 核心结构与工作原理

D(Pm)932-2.91为多级离心式结构，核心工作原理是：电机通过增速齿轮箱（或直联）驱动风机主轴高速旋转，轴上串联的多级叶轮对气体做功。气体从进口吸入，经每级叶轮加速扩压，动能转化为压力能，逐级累积后以高压状态从出口排出。

其核心结构组件包括：

机壳：通常为水平剖分式，便于检修。材质根据气体性质可选铸铁、铸钢或不锈钢，确保强度与耐腐蚀性。

转子总成：作为心脏部件，包括主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘及联轴器等。叶轮采用高强度合金钢或特种不锈钢，经精密动平衡校正，确保高速下的稳定。

轴承系统：采用滑动轴承（轴瓦），承载能力强，阻尼特性好，适合于高速重载工况。轴承箱内设有强制润滑系统。

密封系统：这是保障输送气体纯度、防止油污进入流道的关键，主要包括气封、油封及碳环密封。

润滑与冷却系统：独立的油站提供循环润滑油，对轴承、齿轮进行润滑和冷却，确保温升在许可范围内。

第三章 关键配件与密封系统专项说明

3.1 风机主轴与轴承（轴瓦）

主轴：采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻制，经调质处理，具有优异的综合机械性能。轴颈表面通常进行高频淬火或氮化处理，提高硬度与耐磨性。其临界转速需远高于工作转速，避免共振。

轴承与轴瓦：采用可倾瓦滑动轴承或椭圆瓦轴承，具有良好的稳定性与抗振性。轴瓦衬里材料为巴氏合金（如锡锑巴氏合金），具有良好的嵌藏性与顺应性。轴承间隙需严格按照装配标准调整，并确保润滑油膜的形成。

3.2 风机转子总成

包括所有旋转部件。叶轮是关键，其型线设计直接影响风机效率与压力。多级叶轮间设有扩压器与回流器，引导气体有序进入下一级。平衡盘用于自动平衡转子轴向力，减少止推轴承的负荷。转子组装后必须进行高速动平衡（G2.5级或更高），确保残余不平衡量在允许范围内。

3.3 密封系统：气封、油封与碳环密封

气封（迷宫密封）：安装在机壳与转子之间，气体流道两侧。通过一系列环形齿隙形成节流效应，极大减小级间泄漏和轴向泄漏。齿隙需严格控制，过大会导致内泄漏增大，效率下降；过小易发生摩擦。

油封：位于轴承箱与大气或机壳接口处，防止润滑油外泄。常用形式为接触式骨架油封或非接触式的迷宫油封与甩油环组合。

碳环密封：在输送特殊气体（如氢气、氮气）或要求零泄漏的场合，作为主轴向密封。由多个分割的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套表面，形成接触式密封。其优点是密封效果好，摩擦热低，有一定自润滑性。需定期检查碳环磨损情况并及时更换。

3.4 轴承箱

是容纳轴承、提供润滑空间的部件，要求刚性足、对中性好。设有油位计、测温点（铂热电阻）、油封等附件。其与机壳的连接定位精度直接影响转子对中。

第四章 D(Pm)系列风机常见故障与修理要点

风机修理应遵循“预防为主，计划检修”的原则。

4.1 常见故障诊断

振动超标：可能原因包括转子不平衡（结垢、叶轮磨损）、对中不良、轴承磨损、轴弯曲、基础松动或进入喘振区。需通过振动频谱分析定位故障源。

轴承温度高：润滑油质不佳、油量不足、冷却不良、轴承间隙不当、负载过大或安装问题。

性能下降（压力、流量不足）：内部泄漏增大（密封磨损）、进口过滤器堵塞、叶轮腐蚀磨损严重或转速下降。

异响：轴承损坏、转子与静止件摩擦、喘振或旋转失速。

4.2 核心部件修理与装配要点

转子修理：叶轮如有腐蚀或磨损，需堆焊修复或更换。修复后必须重新进行动平衡校正。平衡盘、推力盘工作面检查，无严重磨损与沟槽。

轴承与轴瓦修理：轴瓦巴氏合金层出现磨损、裂纹、剥落或严重划伤时应重新浇铸加工。轴颈如有磨损，可采用镀铬、喷涂等方式修复并磨削至原尺寸精度。

密封更换：迷宫密封齿顶磨损后间隙增大，需按标准间隙值更换新件。碳环密封更换时，需检查弹簧弹力，确保各环在槽内活动自如，装配后测量轴向间隙。

对中校正：风机与电机/齿轮箱的对中是检修关键。应采用双表法或激光对中仪进行冷态对中，并充分考虑热膨胀的影响，预留适当的冷态对中值。

试车：检修后必须分步试车：先点动检查转向与有无摩擦；再空载运行，监测振动、温度；最后逐步加载至工况点，全面检查性能参数。

第五章 钷提纯及相关工艺中其他系列风机简介

除D系列高压风机外，钷矿采选、冶炼、提纯全流程中，根据不同压力、流量及气体性质，还可能用到以下系列风机：

C(Pm)型系列多级离心鼓风机：中压范围，结构可靠，适用于气体输送、循环等环节，性价比高。

CF(Pm)型与CJ(Pm)型系列专用浮选离心鼓风机：专门为选矿浮选工艺设计，提供稳定、微正压的充气量，对流量调节范围和运行稳定性有特殊要求。

AI(Pm)型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、中小流量的气体加压或输送，如局部保护气供应。

S(Pm)型系列单级高速双支撑加压风机：采用高速设计，单级即可达到较高压比，双支撑结构刚性好，适用于中高压、流量适中的工艺。

AII(Pm)型系列单级双支撑加压风机：经典的双支撑结构，运行平稳，维护方便，适用于多种中低压气体输送场合。

第六章 工业气体输送风机的选型与应用要点

针对文中提及的空气、工业烟气、CO₂、N₂、O₂、He、Ne、Ar、H₂等气体，风机选型需特别注意：

气体性质考量：

密度：直接影响风机压头与轴功率。如输送氢气（H₂）时，因密度极小，需更高转速或更多级数以达到所需压力，同时电机功率相对较小。

毒性、爆炸性：如CO、H₂等，要求风机密封绝对可靠（优先采用干气密封、双端面机械密封等），防爆电机，并考虑安全泄放装置。

腐蚀性：如工业烟气、潮湿氯气，过流部件需选用耐蚀合金（如蒙乃尔、哈氏合金）或进行涂层处理。

纯度与清洁度：输送高纯O₂、N₂、Ar时，需确保风机内腔高度清洁、无油（采用无油润滑结构），材质与密封材料不发生“氧蚀”或污染气体。

稀有气体：如He、Ne，价值高昂，对泄漏率要求极严。

工况点匹配：以工艺所需的最大流量和对应压力为基础，在风机性能曲线图上标定工况点，应落在风机高效区的中间偏右位置（通常为最高效率点的90%-110%流量处），并留有适量裕度。

材料选择：根据气体特性选择兼容材料。例如，输送氧气时，禁油且接触材料需采用铜合金、不锈钢等不易产生火花的材料。

安全规范：严格遵守各类工业气体的安全输送规范，如氧气风机的禁油处理、氢气风机的防爆与接地要求等。

结论

D(Pm)932-2.91型高速高压多级离心鼓风机作为轻稀土钷提纯工艺中的关键动力设备，其高效、稳定、可靠的运行依赖于精准的选型设计、优质的核心配件（特别是转子与密封系统）以及科学的维护修理策略。深入理解其型号含义、结构原理、故障模式及修理标准，是保障稀土生产线连续稳定运行的技术基础。同时，面对复杂的工业气体输送任务，工程师必须综合考虑气体物化特性、工艺条件与安全规范，在C、CF、CJ、AI、S、AII等系列中选择最匹配的风机型号，并实施针对性的材料与密封配置，从而为整个稀土分离提纯工业提供坚实、安全、高效的气体输送解决方案。