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重稀土铥(Tm)提纯专用风机:D(Tm)2610-2.59型高速高压多级离心鼓风机技术详解

作者:王军(139-7298-9387)

关键词: 重稀土铥提纯、离心鼓风机、D(Tm)2610-2.59、风机配件、风机修理、工业气体输送、稀土冶金专用设备

一、引言:重稀土提纯工艺与离心鼓风机的关键作用

重稀土元素铥(Tm),因其独特的磁学与光学性质,在高科技领域,如固态激光器、光纤通信、核医学成像以及新型永磁材料中,扮演着不可替代的角色。铥的提纯过程复杂而精密,通常涉及化学萃取、离子交换、真空蒸馏及高纯度气体氛围控制等多个环节。在这一系列工艺中,尤其是涉及气体输送、氛围加压、气力搅拌或尾气处理时,高性能、高可靠性的专用离心鼓风机成为保障连续生产、产品纯度及经济效益的核心动力设备。

针对稀土提严酷的工况(如可能存在的腐蚀性介质、对气体纯净度的严格要求、连续稳定的压力需求等),通用风机难以胜任。为此,发展了以“Tm”为标识的系列专用离心鼓风机。本文将以重稀土铥(Tm)提纯专用风机的核心型号之一:D(Tm)2610-2.59型高速高压多级离心鼓风机为例,系统阐述其技术基础、型号解析、关键配件构成、维护修理要点,并对输送各类工业气体的风机选型与应用进行概括说明。

二、稀土提纯专用离心鼓风机系列概览

在深入探讨D(Tm)系列之前,有必要了解为适应不同提纯工艺段而设计的完整风机系列:

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机:适用于中等流量和压力,运行稳定可靠,常用于提供稳定的工艺气流。 “CF(Tm)”与“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机:专为稀土矿浮选工艺设计,注重抗微颗粒磨损和特定压力-流量曲线匹配,以优化浮选气泡生成与矿粒吸附效率。 “AI(Tm)”型系列单级悬臂加压风机:结构紧凑,适用于流量相对较小但需一定加压的场合,如局部气氛补充或小型反应器供气。 “S(Tm)”型系列单级高速双支撑加压风机:转速高,单级压比大,采用双支撑刚性轴设计,适用于对体积和效率有较高要求的加压流程。 “AII(Tm)”型系列单级双支撑加压风机:相比AI系列,双支撑结构承载力更强,运行更平稳,适用于中等流量的稳定加压输送。

而本文重点所述的 “D(Tm)”型系列高速高压多级离心鼓风机,则是该家族中针对大流量、高压力需求的旗舰产品。它通过多级叶轮串联,在高速转子的驱动下,逐级提升气体压力,最终提供远高于单级风机的出口压力,是重稀土提纯中高压氧化、吹扫、循环及某些苛刻分离工艺段的理想动力源。

三、核心型号深度解析:D(Tm)2610-2.59

型号是风机技术参数的浓缩语言。对于重稀土铥(Tm)提纯专用风机 D(Tm)2610-2.59,其解读如下:

“D”:代表该风机属于“D型系列高速高压多级离心鼓风机”。该系列特点为转子转速高(常通过齿轮箱增速或电机直驱高速电机实现),机壳内包含两个或以上串联的叶轮级,以实现高压输出。 “(Tm)”:特指该风机为“铥(Tm)提纯工艺”专用设计或优化。这意味着在材料选择(如接触介质部分的耐腐蚀材料)、密封形式(如极高气密性要求)、润滑系统(防止污染工艺气体)以及结构设计上,都充分考虑了铥提纯工艺的特殊性,例如可能接触酸性气体、卤化物蒸气或需要极高的运行可靠性以避免工艺中断。 “2610”:表示风机在标准进口状态(通常指进口压力为1个标准大气压,温度20℃,相对湿度50%,介质为空气)下的额定容积流量,单位是立方米每分钟(m³/min)。因此,D(Tm)2610-2.59的设计流量为每分钟2610立方米。这是一个相当大的流量,表明其服务于规模化的提纯生产线或高气耗工艺环节。 “-2.59”表示风机的出口绝对压力为2.59个标准大气压(ata)。这是风机最重要的压力参数,意味着它能够将进口常压气体压缩至2.59倍大气压后输出。根据型号命名规则,由于此处未使用“/”符号分隔进口压力,隐含默认进口压力为1个标准大气压。因此,该风机的压比(出口绝对压力与进口绝对压力之比)为2.59,升压(出口表压)约为1.59个大气压(约0.161 MPa)

选型意义:该型号风机能为铥提纯工艺提供每分钟超过2600立方米、压力提升约1.6个大气压的强大、稳定气流。例如,可用于大型流化床反应器的底部鼓风、高压气提塔的气体供应,或为整个车间提供洁净的加压工艺空气。其选型是基于特定工艺流程的气体消耗量、系统阻力(管网、反应器、净化装置等的压降)以及必要的安全余量,通过严谨的计算确定的。

四、D(Tm)系列风机核心配件详解

一台高性能的D(Tm)风机,是其精密部件协同工作的结果。以下对关键配件进行说明:

风机主轴:作为整个转子系统的核心承力与传动部件,D(Tm)风机主轴通常采用高强度合金钢(如42CrMo)锻造而成,经过精密加工、热处理(调质)和动平衡校正。它必须具有极高的刚性、疲劳强度和良好的轴颈表面硬度,以承受高速旋转下的交变应力与扭矩。 风机转子总成:这是风机的“心脏”,由主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘(如有)、联轴器等部件组装而成。每级叶轮都经过空气动力学优化设计,采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或五轴铣削而成,并逐级进行动平衡。总成完成后,要进行高速动平衡试验(G2.5或更高等级),确保在工作转速下振动极小,这是风机长期平稳运行的根本。 风机轴承与轴瓦:D(Tm)系列高速高压风机常采用滑动轴承(即轴瓦),而非滚动轴承。滑动轴承在高速重载工况下,具有承载能力大、运行平稳、阻尼性能好、寿命长的优点。轴瓦通常为剖分式,内衬巴氏合金(白合金),该材料具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴颈与轴瓦间形成稳定的油膜,实现液体摩擦。 轴承箱:是容纳轴承、轴瓦并提供润滑回路的铸件或焊接件。它要求有足够的刚度和精度,确保轴承座的同心度。内部设计有合理的油路,确保润滑油能充分供应并带走摩擦热。轴承箱通常配备温度传感器,监测轴承运行状态。 密封系统:防止气体泄漏和油进入流道的关键。 气封:通常指级间密封和轴端迷宫密封。利用一系列梳齿状间隙,形成节流效应,极大减少高压侧气体向低压侧的泄漏。在D(Tm)风机中,气封材料需考虑介质的腐蚀性。 油封:位于轴承箱两端,防止润滑油沿轴向外泄。常用唇形密封或机械密封。 碳环密封:在要求绝对无油、零污染或密封易燃易爆、贵重气体时,会采用碳环密封作为轴端密封。它由一组弹簧加载的碳环组成,与轴形成极窄的端面或径向间隙,允许极微量的密封气(如洁净氮气)通过,既阻止工艺气体外泄,也防止轴承箱油气进入机壳,是高端工艺风机的标配。 其它关键配件:包括齿轮箱(如需增速)、润滑油站、进口导叶或出口扩压器、进出口消音器、控制系统(监测振动、温度、压力)等,共同构成了完整的风机机组。

五、风机维护与修理要点

为确保重稀土铥(Tm)提纯专用风机长期可靠运行,预防性维护和计划性修理至关重要。

日常与定期维护润滑系统:定期检查润滑油油位、油质(定期化验,检测水分、酸值、金属颗粒),更换滤芯。确保油温、油压正常。 振动与温度监测:持续监控轴承振动(位移、速度值)和轴承温度、润滑油温。建立趋势图,任何异常升高都需预警。 密封系统检查:检查碳环密封气的压力和流量是否稳定。观察是否有异常气体或油泄漏。 性能监测:记录进口过滤器压差、进出口压力和流量,评估风机性能是否衰减。 常见故障与修理振动超标:可能原因包括转子结垢(需清洗)、叶轮磨损或腐蚀(需修复或更换)、动平衡破坏(需重新做动平衡)、对中不良(重新找正联轴器)、轴承磨损(更换轴瓦)、基础松动等。修理需严格按照规程,拆卸后对转子进行全面的无损探伤和尺寸精度检查。 轴承温度高:可能因润滑油问题(油质差、油量不足、冷却不佳)、轴承间隙不当、轴瓦刮研不良或负载过大引起。需检查油路、调整间隙或更换轴瓦。 性能下降(压力、流量不足):常见原因是进口过滤器堵塞、密封间隙因磨损过大导致内泄漏严重、叶轮流道腐蚀或积垢。需清洗过滤器,测量并调整或更换密封件,必要时对叶轮进行修复或更换。 碳环密封失效:表现为泄漏量增大或密封气耗量异常。需停机更换碳环组,并检查轴套的磨损和表面粗糙度。

大修:通常按运行小时或状态监测结果决定。大修需将风机完全解体,对所有转子部件(叶轮、主轴)、静止部件(机壳、扩压器、回流器)、轴承、密封进行彻底清洗、检查、测量和评估。更换所有易损件(如密封、轴瓦),修复或更换磨损超差的部件,重新组装并进行严格的对中和整机测试。大修是恢复风机“青春”的关键工程,必须由专业团队执行。

六、输送工业气体的风机应用说明

稀土提纯过程中,风机输送的介质远不止空气。D(Tm)2610-2.59及其系列风机经过特殊设计,可安全高效输送多种工业气体:

惰性气体:如氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)。常用于创造惰性保护氛围,防止铥及其化合物在高温下氧化。风机材料需与这些气体兼容,密封要求极高以防空气渗入。 反应性气体:如氧气(O₂)(用于氧化步骤)、氢气(H₂)(用于还原步骤)。输送氧气时,所有接触氧气的部件必须彻底除油防油脂,采用禁油设计和材料,以防爆燃。输送氢气时,需特别注意其低密度、高泄漏性,对密封(常采用干气密封或特殊碳环密封)和防爆电气有严格要求。 工艺尾气/工业烟气:可能含有酸性成分(如HCl、HF)、水蒸气或颗粒物。风机需采用耐腐蚀材料(如哈氏合金、双向不锈钢内衬或涂层),并可能设计冲洗接口,防止结垢和腐蚀。二氧化碳(CO₂)也在此类考虑范围内。 稀有气体:如氖气(Ne),与惰性气体类似,但更贵重,对密封泄漏率要求极端严格。 混合无毒工业气体:根据具体成分,评估其热力学性质(密度、比热容)、腐蚀性和安全性,进行风机选型修正(主要是功率和性能曲线)。

选型与改造关键:当输送介质非空气时,风机的气动性能(压力、流量、功率)会随气体物性(分子量、绝热指数等)变化,必须进行重新计算和选型。同时,材料相容性、密封形式、安全防护(泄爆、氮气吹扫、气体检测)都必须进行针对性设计。一台标为(Tm)的专用风机,在订单阶段就已根据用户提供的具体气体介质和工况进行了这些定制化考量。

七、结语

重稀土铥(Tm)提纯专用风机 D(Tm)2610-2.59,作为高端冶金装备的代表,其背后是精密机械设计、材料科学、流体动力学与特定工艺知识的深度融合。理解其型号含义、掌握其核心配件的功能与互动关系、实施科学的维护与精准的修理,并明晰其在不同工业气体输送场景下的应用要点,对于保障重稀土铥提纯生产线的稳定、高效、安全运行,提升我国战略资源加工的技术水平,具有重要的现实意义。随着稀土提纯技术向更高纯度、更低能耗、更智能控制方向发展,对专用风机的要求也将不断提升,推动着这一关键设备持续向更高效、更可靠、更智能的方向演进。

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