重稀土铥(Tm)提纯专用风机技术详解:以D(Tm)1172-1.51型号为核心

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重稀土铥(Tm)提纯专用风机技术详解:以D(Tm)1172-1.51型号为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铥提纯、离心鼓风机、D(Tm)1172-1.51、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心风机、稀土冶炼专用设备

引言

在稀土分离冶炼工业中，重稀土元素铥(Tm)的提纯是高端材料制备的关键环节。铥作为重要的功能性稀土元素，在激光材料、医疗设备、核反应控制等领域具有不可替代的作用。其提纯过程对气体输送设备的稳定性、密封性和耐腐蚀性提出了极高要求。离心鼓风机作为提供工艺气源的核心动力设备，其性能直接影响到提纯效率、产品纯度及生产成本。本文将围绕重稀土铥提纯专用风机，重点解析D(Tm)1172-1.51型号高速高压多级离心鼓风机的技术特性，并系统阐述风机关键配件、维护修理要点及工业气体输送的适配性。

一、稀土冶炼工艺对风机的特殊要求

重稀土铥的提纯通常采用溶剂萃取、离子交换或真空蒸馏等工艺，这些流程中常需输送特定压力与流量的空气、惰性气体或工艺尾气。风机在系统中承担着气体循环、物料输送、气氛保护等关键功能。由于稀土化合物多具腐蚀性，且部分工艺涉及高温、高纯环境，因此专用风机必须具备以下特性：

极高的密封性：防止高价值稀土物料泄漏及外界杂质渗入。 优异的耐腐蚀能力：接触气体可能含有酸性或碱性组分。 稳定的压力与流量控制：确保工艺条件恒定，提高提纯精度。 低污染设计：避免润滑油等污染物进入工艺气流。 适应多种气体介质：根据工艺段需求，可能需切换输送不同气体。

二、D(Tm)1172-1.51型号风机技术规格解析

（一）型号命名规则

根据企业标准，型号“D(Tm)1172-1.51”中各部分含义如下：

“D”：代表D型系列高速高压多级离心鼓风机。该系列采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压实现较高出口压力，特别适用于需中高压气源的稀土分离工序。 “(Tm)”：表示该风机专为重稀土铥(Tm)提纯工艺设计，在材料选择、密封配置及结构细节上进行了针对性优化。 “1172”：表示风机设计流量为每分钟1172立方米。此流量是根据铥提纯生产线中气体循环量、系统阻力及安全系数综合计算确定，能够匹配主流规模的生产装置。 “-1.51”：表示风机出口绝对压力为1.51个大气压（即表压约0.51公斤力每平方厘米）。此压力能满足跳汰、气流输送等环节的动力需求。根据命名规则，若无“/”符号，则表示进口压力为标准大气压（1个大气压）。

作为对比，同系列中“D(Tm)300-1.8”表示流量为每分钟300立方米，出口压力1.8个大气压的型号，适用于较小规模或高压需求的工段。

（二）设计特点与性能参数

D(Tm)1172-1.51风机基于离心力原理工作：电机驱动主轴带动多级叶轮高速旋转，气体由进气口进入，经叶轮逐级加速增压，动能通过扩压器转换为压力能，最终以稳定压力输出。

关键设计参数：

流量范围：可在设计点±15%内稳定运行，适应工艺波动。 工作压力：出口压力1.51绝对大气压，进口为常压。 主轴转速：根据气动设计，通常在8000~15000转每分钟范围内，具体取决于驱动配置。 驱动功率：根据风机效率及工况，配套电机功率通常在200~350千瓦之间。 气体介质：标准设计为洁净空气，但通过材料调整可适配多种工业气体（详见第五部分）。

气动设计要点：
该型号采用后弯型叶轮，其流量-压力曲线较为平缓，有利于系统稳定。多级设计使得单级压比控制在合理范围（通常1.05~1.3之间），兼顾效率与安全性。级间设置导叶，引导气流以最佳角度进入下一级，减少冲击损失。

三、风机关键配件详解

（一）核心旋转部件

风机主轴：材料：采用高强度合金钢（如42CrMo），调质处理至硬度HRC28-32，兼具高强度和韧性。设计：阶梯轴结构，各级叶轮、平衡盘等部件过盈配合加键连接，确保传递扭矩。临界转速远高于工作转速（通常1.5倍以上），避免共振。 加工精度：轴承档、密封档等关键部位圆柱度、圆度误差小于0.005毫米，表面粗糙度Ra0.4以下。 风机转子总成：组成：包括主轴、多级叶轮、平衡盘、轴套、锁紧螺母等。叶轮：每级叶轮采用铝合金或不锈钢（如304、316L）精密铸造，动平衡等级达到G2.5（ISO1940标准），单级残余不平衡量小于1克毫米每公斤。叶片型线为三元流设计，效率可达85%以上。 平衡盘：位于高压端，利用两侧压差产生轴向力，平衡大部分转子轴向推力，减少推力轴承负荷。 风机轴承与轴瓦：配置：D系列多采用滑动轴承（轴瓦），因其承载力大、阻尼特性好，适合高速重载。 轴瓦材料：巴氏合金（锡锑铜合金）衬层，厚度1~3毫米，与钢背结合牢固。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性，可容忍少量杂质。润滑：强制循环油润滑，油压通常0.1~0.3兆帕，进油温度控制在35~45摄氏度，设有温度、压力监测报警。

（二）密封系统

气封（迷宫密封）：位置：级间、轴端，防止内泄漏（高压侧向低压侧泄漏）和外泄漏。结构：蜂窝式或梳齿式，材料为铝或铜合金，与轴形成微小间隙（0.2~0.5毫米）。密封效应基于多次节流膨胀，使泄漏量最小化。 碳环密封：应用：在输送特殊气体（如氢气、氦气）或要求零油污染时，采用碳环密封作为主轴密封。原理：由多个碳环组成，靠弹簧力抱紧轴颈，形成动密封。碳材料具有自润滑、耐高温、化学稳定特点。 维护要点：定期检查碳环磨损量，磨损极限通常为原厚度20%。油封：作用：位于轴承箱端部，防止润滑油外泄。类型：骨架橡胶油封或机械密封，根据轴径线速度选择。

（三）静止部件

轴承箱：结构：铸铁或铸钢件，分上下半，通过中分面螺栓连接。内设油槽、回油孔，确保润滑油分布均匀。 对中要求：与风机壳体定位止口同心度误差小于0.05毫米。 机壳与隔板：材料：铸铁（HT250）或焊接钢（Q235），内表面可能涂覆防腐涂层。 气道设计：蜗壳流道型线光顺，减少涡流损失。级间隔板设有导流器，引导气体平顺转向。

四、风机维护与修理要点

（一）日常维护

运行监测：记录轴承温度（不应超过75摄氏度）、振动值（轴承处振动速度有效值不大于4.5毫米每秒）。监测进出口压力、流量、电机电流，发现异常波动及时排查。检查润滑油质，定期取样分析，水分含量应低于0.05%，杂质颗粒度不超过NAS 10级。 定期保养：每三个月检查密封间隙，迷宫密封半径间隙超过设计值50%应考虑更换。每年清洗润滑油路，更换滤芯。检查地脚螺栓紧固情况，联轴器对中偏差应不超过0.05毫米（径向、端面）。

（二）常见故障与修理

振动超标：原因：转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动。处理：停车后检查叶轮结垢情况，清洗后做动平衡。校正联轴器对中。测量轴瓦间隙，顶隙通常为轴径0.1%~0.15%，侧隙为顶隙一半，超差需刮瓦或更换。 轴承温度高：原因：润滑油不足或变质、轴瓦刮研不良、冷却不足。处理：检查油压、油量，更换合格润滑油。检查轴瓦接触斑点，应均匀分布不少于60%面积。清洗油冷却器。 性能下降（压力、流量不足）：原因：密封间隙过大导致内泄漏增加、叶轮腐蚀或磨损、滤网堵塞。处理：测量并调整密封间隙。检查叶轮流道，腐蚀深度超过叶片厚度1/3应考虑修复或更换。清理进气滤清器。 气体泄漏：原因：碳环密封磨损、密封件老化、壳体裂纹。处理：更换碳环密封组件。检查壳体，补焊裂纹需预热并消除应力。

（三）大修流程

风机运行30000~40000小时或3~5年应进行解体大修：

拆解前测量各部位间隙数据。彻底清洗所有部件，检查裂纹、腐蚀、磨损。主轴检测：直线度误差应小于0.02毫米，必要时进行矫直或镀铬修复。叶轮无损检测（磁粉或超声），更换损伤叶轮。重新刮研轴瓦或更换新瓦。更换所有密封件、垫片。回装后按标准调整各部间隙，进行单机试车。

五、工业气体输送适配性说明

稀土提纯过程中，不同工段可能需要输送不同特性的气体。D(Tm)系列风机通过材料与密封的调整，可适配多种介质：

（一）可输送气体类型及注意事项

空气：标准介质，无需特殊处理。注意过滤粉尘、水汽。 惰性气体（氮气N₂、氩气Ar、氦气He、氖气Ne）：材料兼容性良好，但氦气、氖气分子小，泄漏倾向大，需加强密封（如采用双道碳环密封）。密度低于空气时，风机功率会下降，需核算电机负载率。 氧气O₂：严格禁油，轴承箱需采用隔离密封，防止润滑油蒸汽进入流道。所有过流部件需脱脂清洗，材料选择避免铜合金（火花风险）。 氢气H₂：密度极低，风机需重新进行气动设计（叶轮型线、转速调整）。防爆要求高，电机、仪表需防爆型，壳体接地良好。 二氧化碳CO₂：注意干燥，防止凝结水造成腐蚀。密度高于空气，功率需求增大，校核电机容量。 工业烟气、混合无毒工业气体：分析气体成分，特别是腐蚀性组分（如SO₂、Cl₂），选择耐蚀材料（如316L不锈钢、哈氏合金涂层）。可能含有颗粒物，考虑前置除尘或选用耐磨叶片涂层。

（二）系列风机选型指南

针对不同气体与工况，可参考以下系列选择：

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机：经济型多级风机，适用于中低压、大流量空气或惰性气体输送，成本较低。 “CF(Tm)”、“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土浮选工序设计，流量调节范围宽，抗负载波动能力强。 “AI(Tm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于空间受限、中低压力的纯净气体输送。 “S(Tm)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速单级增压，适用于中压、中小流量工况，维护简便。 “AII(Tm)”型系列单级双支撑加压风机：传统单级双支撑结构，坚固耐用，适合长期连续运行。

选型原则：

确定气体成分、密度、温度、湿度。计算工艺所需流量（考虑泄漏、裕量）和压力（系统阻力+出口背压）。根据气体特性选择风机系列及材料代码。核算轴功率，选择电机及驱动方式（变频调速推荐用于流量频繁调节场合）。确认密封方案（迷宫密封、碳环密封、机械密封等）。

结论

重稀土铥提纯专用风机D(Tm)1172-1.51作为工艺系统的“心脏”，其设计与制造集成了空气动力学、材料科学、机械密封等多领域技术。通过深入理解其型号含义、结构特点、配件功能及维护要求，用户可确保风机在苛刻的稀土冶炼环境中稳定高效运行，为铥的高纯提取提供可靠气源保障。未来，随着稀土提纯技术向更高纯度、更低能耗发展，离心鼓风机也将在智能化控制、新型密封技术、耐高温材料等方面持续创新，助力我国稀土战略产业的高质量发展。

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