重稀土铥（Tm）提纯专用风机:D(Tm)910-2.69型高速高压多级离心鼓风机技术详解

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重稀土铥（Tm）提纯专用风机:D(Tm)910-2.69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、D(Tm)910-2.69离心鼓风机、风机配件与修理、工业气体输送、稀有金属冶炼风机、多级离心鼓风机技术

引言：稀土提纯与专用风机的重要性

在稀有金属冶炼，特别是重稀土元素如铥（Tm）的提纯分离过程中，工艺气体（如空气、氮气、特定惰性气体或混合气体）的稳定、精确、高压输送是核心环节之一。这一环节直接关系到分离效率、产品纯度及生产成本。离心鼓风机作为提供气动力的关键设备，其性能必须与严苛的稀土提纯工艺深度匹配。针对铥（Tm）及其他稀土元素提纯的特殊需求，发展出了系列化、专业化的离心鼓风机产品线。本文将以重稀土铥（Tm）提纯专用风机:D(Tm)910-2.69型高速高压多级离心鼓风机为核心，系统阐述其技术基础，并对关键配件、维修要点以及输送各类工业气体的风机选型进行详细说明。

第一章：稀土提纯工艺对风机的特殊要求与风机系列概览

重稀土铥的提纯通常涉及复杂的化学或物理分离过程，如溶剂萃取、离子交换、真空蒸馏或特定气氛下的高温反应。这些工艺对配套风机提出了独特要求：

高压与精确压力控制：许多分离单元（如萃取塔、色谱柱、跳汰机等）需要稳定的气体压力来推动或维持工艺过程，压力需求从不足1个大气压到数个大气压不等，且要求可调、稳定。 气体介质多样性：流程中可能涉及空气、惰性保护气（N₂, Ar）、反应气（O₂, H₂）或工艺尾气，要求风机具备良好的介质兼容性。 高可靠性与连续性：稀土生产是连续流程，风机必须能长期稳定运行，故障率极低。 材质与密封的特殊性：处理某些腐蚀性或高纯度气体时，过流部件材质和密封形式需特殊设计，防止污染和泄漏。

为此，形成了专为稀土（Tm）提纯设计的离心鼓风机系列：

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中压、大流量工况，结构成熟，可靠性高。 “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优化，注重特定压力流量曲线匹配。 “D(Tm)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点，采用高转速、多叶轮串联设计，是获得高压力的核心机型，广泛应用于需要较高压头的萃取、加压输送等环节。 “AI(Tm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、流量适中的加压或循环。 “S(Tm)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Tm)”型系列单级双支撑加压风机：转子稳定性好，适用于要求振动小、转速较高的中压场合。

这些风机可安全输送的空气、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）及混合无毒工业气体。

第二章：D(Tm)910-2.69型风机深度解析

D(Tm)910-2.69是该系列中的一款典型高压型号，其命名规则解读如下：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机。 “(Tm)”：标识此风机为铥（Tm）及其他稀土提纯工艺专用设计，在材质选择、间隙控制、防腐处理等方面可能有特殊考量。 “910”：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℃）下的额定体积流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机设计流量为910 m³/min。这是一个关键工艺参数，需与后端用气设备（如特定配置的跳汰机、反应器或气力输送系统）精确匹配选型。 “-2.69”：表示风机出口的绝对压力值为2.69个标准大气压（ata）。根据命名规则，若无“/”符号标明进口压力，则默认为进口压力是1个标准大气压。因此，该风机产生的压升（压比）为出口压力除以进口压力等于2.69。其产生的压力增量（表压）约为1.69个大气压（即约0.169 MPa）。这个压力参数对于克服稀土提纯工艺流程中的系统阻力至关重要。

技术特点与结构原理：
D(Tm)型风机通过“高速”与“多级”两项核心技术的结合实现高压输出。

高速：通常采用增速齿轮箱或高速电机直驱，将转子转速提升至每分钟数千转甚至上万转。根据离心式鼓风机的基本原理，叶轮对气体所作的功与叶轮圆周速度的平方成正比。因此，高转速是获得高单级压升的关键。多级：单级叶轮产生的压升有限。为达到2.69ata乃至更高的出口压力，需将多个叶轮串联安装在同一主轴或通过隔板分隔在同一机壳内。气体依次流经每一级叶轮和扩压器，压力被逐级提升。D(Tm)910-2.69的具体级数需根据其叶轮型式和设计转速确定，通常可能在2-6级之间。多级设计使得在高效区间内获得高压成为可能。

其工作原理是：电机驱动高速转子，气体从轴向进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮中获得动能和静压能；经扩压器将部分动能转化为静压能后，流入下一级叶轮入口，重复上述过程，直至最后一级排出，达到所需压力。

第三章：核心配件系统详述

一台高性能的D(Tm)型风机离不开精密的配件系统支撑，主要包含：

1. 风机主轴与转子总成

主轴：作为传递扭矩和支撑所有旋转部件的核心，必须具有极高的强度、刚性和动平衡精度。通常采用高强度合金钢锻造，经精密加工和热处理。其临界转速（系统固有频率对应的转速）必须远高于工作转速，以避免共振。 转子总成：指安装在主轴上的所有旋转部件的组合，包括叶轮、平衡盘（若有）、联轴器部件等。叶轮是核心做功元件，为闭式或半开式设计，采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或数控加工而成，并进行超速试验和严格的动平衡校正（通常要求达到G2.5或更高等级）。转子总成的平衡质量直接决定风机的振动水平。

2. 支撑与润滑系统：风机轴承与轴瓦
对于高速重载的D(Tm)系列风机，滑动轴承（轴瓦）比滚动轴承更为常见，因其承载能力大、阻尼性能好、适合高速运行。

轴瓦：通常为剖分式，衬层采用巴氏合金等高耐磨减摩材料。其内孔与主轴轴颈之间形成极薄的动压油膜，实现液体摩擦，磨损极小。油膜的建立依赖于主轴的旋转，其压力分布遵循流体动压润滑原理（雷诺方程描述）。轴瓦的间隙、油楔形状是设计关键。

3. 密封系统
密封用于防止气体泄漏和润滑油渗入流道，是保证效率和安全的关键。

气封与油封：气封：通常指级间密封和轴端密封（靠近叶轮侧），用于减少高压气体向低压区或大气的泄漏。在D(Tm)风机中，碳环密封是常见且可靠的形式。由多个预紧的碳环组成，在弹簧作用下与轴套保持微小间隙或轻微接触，利用节流效应实现密封。碳环具有自润滑、耐高温、磨损后自动补偿的优点。油封：位于轴承箱端部，主要防止润滑油外泄。常用迷宫密封与骨架油封组合，或采用高性能的唇形密封。 碳环密封：作为气封的一种，特别适用于高速旋转机械。其密封原理是依靠多个碳环形成的微小曲折间隙，使气体通过时产生多次节流膨胀，从而大幅降低泄漏量。它比传统迷宫密封效果更好，且对轴的磨损小。

4. 轴承箱
是容纳轴承（轴瓦）、提供润滑油路和冷却、安装监测仪表（如测温探头、测振探头）的壳体部件。要求刚性好，保证轴承座的同心度；内部油路设计需确保润滑油能稳定供给到轴瓦的各个润滑点，并有效带走摩擦热。

第四章：风机维护与修理要点

对D(Tm)910-2.69这类关键设备，预防性维护和专业化修理是保障其生命周期内可靠运行的基础。

1. 日常监测与维护

振动监测：持续监测轴承座振动速度或位移，是判断转子平衡、对中、轴承状况最有效的手段。振动值异常升高往往是故障先兆。 温度监测：密切关注轴承（轴瓦）温度，温升过快或超标可能指示润滑不良、磨损或冷却故障。 润滑油管理：定期检查油质、油位、油滤压差。按周期更换符合要求的润滑油，保持润滑系统清洁。 性能监测：记录进出口压力、流量、电流等参数，与基准曲线对比，可早期发现内部磨损、结垢或堵塞问题。

2. 关键部件修理与更换

转子总成动平衡：任何原因（如磨损、腐蚀、积垢）导致的不平衡，都必须离线在动平衡机上进行校正。这是修理后的核心步骤。 轴瓦检修：检查巴氏合金层有无磨损、划伤、裂纹、脱落或疲劳剥落。若磨损在允许范围内可刮研修复，严重则需重新浇铸加工。严格控制轴瓦间隙（通常按主轴颈直径的千分之一到千分之一点五估算）。 密封更换：碳环密封属于易损件，检查其磨损、碎裂情况。更换时需注意环的组配顺序和弹簧预紧力，确保各环能自由浮动但又贴合良好。 叶轮检查：检查叶片、轮盖、轮盘有无腐蚀、磨损、裂纹。轻微缺陷可补焊修复并重新平衡，严重损伤需更换叶轮。叶轮与轴的过盈配合需精确计算和加热装配。 对中复查：每次大修后，必须重新精确校正风机与驱动机（电机/齿轮箱）的同心度，使用双表或激光对中仪，确保达到精度要求。

修理工作必须由专业人员在洁净的环境下进行，遵循严格的装配工艺文件。

第五章：输送不同工业气体的风机考量

为重稀土铥（Tm）提纯工艺配套的风机，可能需输送多种气体，选型和设计需针对性调整：

空气、氮气（N₂）、氩气（Ar）：性质相对稳定，密度与空气接近（Ar略重），是风机的基本设计介质。D(Tm)系列可直接适用，但需注意氮气、氩气作为惰性气体时，对密封的严密性要求更高，防止空气渗入影响工艺气氛。 氧气（O₂）：强烈的助燃剂。风机所有过流部件（叶轮、机壳、密封）必须采用禁油设计和处理，避免使用可燃材料（如某些橡胶密封）。通常指定不锈钢材质，并进行严格的脱脂清洗。碳环密封在此处需评估其适用性，或改用特种材料密封。 氢气（H₂）：密度极小（约为空气的1/14），极易泄漏。输送H₂的风机，轴功率在相同压比下较输送空气时显著降低（功率近似与介质密度成正比）。设计重点在于极严密的密封（如采用干气密封或特殊设计的碳环密封组），防止泄漏和爆炸风险。转子动力学也需特别考虑，因为介质密度变化影响临界转速。 二氧化碳（CO₂）、工业烟气：可能含有水分或腐蚀性成分。需考虑选用耐腐蚀材料（如不锈钢316L），并对可能凝液的部位设置排放口。温度控制很重要，防止结露造成酸性腐蚀。 氦气（He）、氖气（Ne）：稀有惰性气体，价值高。核心要求是极低的泄漏率，密封系统设计是重中之重，往往采用串联式特殊密封。 混合无毒工业气体：需明确混合气体的具体组分、平均分子量（决定密度）、绝热指数等热物性参数，据此修正风机的性能曲线和功率计算。还需评估是否有冷凝、腐蚀或聚合可能。

通用选型原则：当输送介质不是清洁空气时，必须在选型时明确指出介质的完整成分、温度、湿度、进口压力等条件。制造商将根据气体性质重新计算性能（流量、压力、功率），并确定合适的材料、密封形式和安全措施。对于D(Tm)910-2.69这样的专用型号，其设计基准可能已针对稀土提纯流程中常见的某种或某几种气体进行了优化。

结论

重稀土铥（Tm）提纯专用风机，特别是像D(Tm)910-2.69型高速高压多级离心鼓风机这样的高端装备，是连接动力与精密冶金工艺的桥梁。其高转速、多级加压的设计，结合风机主轴、轴瓦、转子总成、碳环密封等精密配件系统的协同工作，实现了工艺所需的高压气体稳定输送。深入理解其型号含义、工作原理、配件系统及维护要点，并掌握其输送不同工业气体时的特殊考量，对于保障稀土提纯生产线的稳定、高效、安全运行具有决定性意义。正确的选型、精心的维护和专业的修理，是充分发挥D(Tm)910-2.69等专用风机性能，服务于国家重稀土战略资源高效提取的必由之路。

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