重稀土铥(Tm)提纯专用风机技术详解:以D(Tm)1797-2.6型高速高压多级离心鼓风机为核心

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重稀土铥(Tm)提纯专用风机技术详解:以D(Tm)1797-2.6型高速高压多级离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铥(Tm)提纯、稀土矿提纯、离心鼓风机、D(Tm)1797-2.6、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、碳环密封

引言：稀土提纯工艺与风机技术的耦合

重稀土铥(Tm)，作为激光、超导、核医疗等尖端领域不可或缺的关键战略材料，其提取与纯化过程对工艺装备，尤其是气体输送与压力控制设备，提出了极为苛刻的要求。稀土提纯流程，如溶剂萃取、离子交换、真空蒸馏或特定气氛保护下的高温反应等，往往需要持续、稳定、纯净且压力精准可控的工业气体（如氮气N₂、氩气Ar等保护气或反应气）作为工艺介质。离心鼓风机在此扮演着“工艺肺脏”的核心角色，其性能直接关乎提纯效率、产品纯度与生产安全。

为满足铥(Tm)等重稀土元素高纯化、低耗能的严苛生产需求，专用的风机系列应运而生。其中，“D(Tm)”型系列高速高压多级离心鼓风机以其卓越的压力生成能力、稳定的长周期运行特性，成为重稀土分离线高压气体输送环节的关键设备。本文将围绕该系列中的典型型号:D(Tm)1797-2.6型高速高压多级离心鼓风机，系统阐述其技术基础、型号释义、核心配件、维护修理要点，并延伸探讨输送各类工业气体的风机技术考量。

第一章：D(Tm)1797-2.6型风机技术解析与型号释义

1.1 “D(Tm)”型系列风机定位
“D(Tm)”型系列属于高速高压多级离心鼓风机，专为需要较高出口压力（通常在1.5至3.0个大气压或更高范围）的稀土提纯工艺设计。其“高速”指转子工作转速高，通常通过齿轮箱增速驱动，以获得更高的单级压头；“多级”指将多个叶轮串联在同一主轴或分段轴上，气体逐级加压，从而在紧凑结构下实现较高的总压升。该系列适用于大规模、连续化的重稀土分离与提纯生产中的气体增压输送。

1.2 完整型号D(Tm)1797-2.6的详细解读
该型号编码蕴含了风机的关键性能参数：

“D”：代表“D型”高速高压多级离心鼓风机的基本系列。 “(Tm)”：明确指出此风机为重稀土铥(Tm)提纯工艺专用或优化设计。这意味着在材料选择、密封配置、防腐处理以及运行参数范围上，都针对铥提纯工艺环境中可能存在的特殊介质（如微量酸性气体、有机溶剂蒸汽等）和工艺要求进行了特别考量。 “1797”：表示风机在标准进气状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%）下的额定容积流量，单位为立方米每分钟。即，该风机设计的输送能力为每分钟1797立方米的气体。 “-2.6”：此标注至关重要。它表示风机出口法兰处的设计绝对压力为2.6个大气压（绝对压力）。这为工艺系统提供了1.6个大气压（表压）的有效压升，足以克服后续反应塔、管道、阀门及净化装置的系统阻力，确保气体以所需压力和流量稳定供应。 关于进口压力的说明：根据参考信息，型号中若未以“/”符号明确标注进口压力，则默认为标准进气条件，即进口压力为1个标准大气压（绝对压力）。因此，D(Tm)1797-2.6风机是在进口1个大气压、输送特定介质（如空气或指定惰性气体）的条件下，达到流量1797立方米每分钟、升压至2.6个大气压的性能指标。

第二章：D(Tm)系列风机核心配件深度剖析

一台高效稳定的D(Tm)1797-2.6风机，依赖于其精密设计和制造的核心部件协同工作。

2.1 动力之源：风机主轴与转子总成

风机主轴：作为传递扭矩、支撑旋转部件的核心构件，采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造而成，经调质处理获得优异的综合机械性能。其加工精度极高，各轴段（安装叶轮、轴承、齿轮处）的同轴度、圆度、表面粗糙度均严格控制，确保高速运转下的动平衡与低振动。针对输送可能具有腐蚀性的工业气体，与气体接触的轴颈部位可能采用喷涂耐蚀涂层（如碳化钨）或套装耐腐蚀衬套进行保护。 风机转子总成：这是风机做功的核心组件，由主轴、多级叶轮、平衡盘（鼓）、定距套、锁紧螺母等组装而成。每个叶轮都经过精密动平衡校正，整个转子总成在高速动平衡机上完成最终平衡，将残余不平衡量控制在极低水平（如G2.5级或更高），这是保证风机平稳运行、轴承长寿命的基础。对于D(Tm)系列，叶轮材质常选用马氏体不锈钢（如410）或双相不锈钢（如2205），以兼顾强度与耐蚀性。

2.2 稳定支撑：风机轴承与轴瓦
在高速重载的D系列风机中，滑动轴承（轴瓦）因其承载能力强、阻尼性能好、适合高速运行等优点而被广泛应用。

轴瓦结构：通常为剖分式，瓦衬采用巴氏合金（锡基或铅基）等高减摩材料，浇铸在钢制瓦背上。巴氏合金良好的嵌入性和顺应性，能容忍微小的异物或短暂的润滑不良。 润滑与冷却：轴瓦依靠强制循环油润滑系统。压力油在轴颈与轴瓦间形成稳定的动压油膜，将金属表面隔开，实现液体摩擦，极大降低磨损。润滑油同时带走摩擦产生的热量，通过油冷却器维持轴承温度在安全范围（通常≤65℃）。油温、油压的连续监测是保护轴承的关键。

2.3 密封命脉：气封、油封与碳环密封
密封系统是防止气体泄漏、润滑油污染以及维持风机内部压力稳定的关键，在输送贵重、有毒或危险性工业气体时尤为重要。

气封（级间密封与轴端密封）：主要用于阻止高压气体向低压区泄漏。在D(Tm)系列多级风机中，碳环密封是常见且高效的选择。它由多个分割的碳环组成，凭借碳材料自润滑、耐高温、化学性质稳定且摩擦系数低的特性，紧密贴合在转轴上，形成迷宫式密封效应，极大减少级间窜气和轴端向外泄漏。针对腐蚀性气体，碳环材料可选用浸渍特殊树脂或金属的增强型碳。油封：主要安装在轴承箱两端，防止润滑油沿轴泄漏到箱体外，同时阻止外部杂质进入轴承箱。常用形式包括唇形密封、机械密封或填料密封，选择取决于油品特性、轴速和压力。 轴承箱：作为容纳轴承、密封并提供润滑油路的铸件或焊件，其结构刚性、冷却水道设计、以及与机壳的对中精度，都直接影响轴承的运行环境和整机可靠性。

第三章：D(Tm)系列风机修理与维护要点

基于上述核心配件，风机的预防性维护和针对性修理至关重要。

3.1 日常巡检与状态监测

振动与温度监测：每日监测轴承箱振动值（速度或加速度）和轴承温度、润滑油温度，记录趋势。振动异常增大往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或部件松动的早期征兆。 润滑油系统检查：确保油位正常，油压稳定，油冷却器工作有效，定期进行油质化验，监测水分、酸值、金属磨粒含量。 密封泄漏检查：观察轴端是否有明显气体泄漏或油渍，碳环密封的泄漏量应在设计允许范围内。

3.2 定期大修与关键部件检修

转子总成的检查与再平衡：大修时需抽出转子总成。检查叶轮冲刷、腐蚀、裂纹情况（可采用着色渗透探伤）；检查主轴直线度、表面磨损。若更换叶轮或发现动平衡超标，必须在高速动平衡机上重新校正。 轴瓦的评估与更换：检查巴氏合金层是否存在疲劳剥落、烧熔、划伤或过度磨损。测量轴瓦间隙（通常采用压铅法），超过设计允许值必须更换或重浇合金。同时检查轴颈的圆度和表面状态。 密封系统的更新：碳环密封属于易损件，大修时应全部更换。检查密封腔内壁是否光滑无沟槽，弹簧弹力是否正常。安装新碳环时需注意方向，保证开口错开，且与轴的对中良好。 对中复查：大修后重新安装电机、齿轮箱、风机时，必须使用精密激光对中仪进行冷态和热态（或考虑热胀）对中校正，确保各转子轴线同心，这是避免联轴器损坏和异常振动的关键步骤。

第四章：输送各类工业气体的风机技术泛论

稀土提纯不仅限于空气，常涉及多种特种气体。风机设计需根据气体特性进行特殊调整。

4.1 气体性质对风机设计的影响

密度与分子量：气体密度直接影响风机压比和功率。例如，输送轻质的氢气H₂时，需要更大流量设计才能达到相同的质量流量，且密封要求极高。输送重质的二氧化碳CO₂时，压头需求可能更高。 腐蚀性：如氧气O₂在高压高温下对油脂和某些金属（如普通碳钢）有强氧化促进作用，要求风机的流道、密封材料必须禁油、采用铜合金或不锈钢，并进行严格的脱脂处理。工业烟气可能含硫化物、水分，需选用耐酸腐蚀材料（如316L不锈钢）和防腐涂层。 危险性：如氢气H₂、氧气O₂具有燃爆风险。风机设计需满足防爆标准（如隔爆型或增安型电机，避免火花产生），氢气风机的轴密封通常采用干气密封等零泄漏或微泄漏密封。 纯净度与毒性：输送氦气He、氖气Ne、氩气Ar等惰性保护气时，气体昂贵，要求风机内部高度清洁，密封泄漏率极低，碳环密封或更先进的干气密封是优选。对于有毒气体，密封可靠性是首要安全指标。

4.2 各系列风机在气体输送中的适应性

“C(Tm)”/“CF(Tm)”/“CJ(Tm)”系列：多用于浮选或中低压工艺环节，处理流量较大但压力要求相对较低的气体输送。 “AI(Tm)”单级悬臂式：结构紧凑，适用于中低压、中小流量的纯净或轻度腐蚀性气体加压。 “S(Tm)”单级高速双支撑与“AII(Tm)”单级双支撑：双支撑结构刚性更好，适用于转子较重、中等压力的工况，S(Tm)系列的高速特性使其在单级下也能获得较高压头，适合多种工业气体。 “D(Tm)”系列：如前所述，是应对重稀土铥(Tm)提纯等需要较高且稳定压力的工艺环节的主力机型，尤其适合氮气、氩气等保护气的增压循环，或需要克服高系统阻力的反应气体输送。

结论

在重稀土铥(Tm)的高纯化提取这一精密工业链条中，D(Tm)1797-2.6型高速高压多级离心鼓风机绝非普通动力设备，而是深度融入生产工艺、保障其高效稳定运行的核心装备。从对其型号编码的精确理解，到对主轴转子、轴瓦轴承、碳环密封等关键配件技术细节的把握，再到基于状态监测的预防性维护和针对气体特性的选型适配，构成了一套完整的风机技术管理体系。唯有深入掌握这些基础知识，才能确保这台“工艺肺脏”强健有力地搏动，为我国战略稀土资源的高质化利用提供坚实可靠的技术装备支撑。随着提纯工艺的不断进步，对风机效率、智能控制和适应性也提出了更高要求，这将继续推动着专用风机技术向更高效、更可靠、更智能的方向演进。

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