重稀土铥(Tm)提纯专用风机技术解析:以D(Tm)2156-1.85型高速高压多级离心鼓风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铥提纯，离心鼓风机，D(Tm)2156-1.85，风机配件，风机修理，工业气体输送，稀土冶炼专用设备

引言

在重稀土元素的分离与提纯，尤其是铥(Tm)等战略资源的冶炼工艺流程中，气体输送与精确压力控制是核心环节之一。从矿石浮选、焙烧、酸解到后续的萃取、结晶等工序，均需依赖高性能、高可靠性的气体输送设备，为工艺过程提供稳定、洁净且参数可控的气流（如空气、氮气、氧气或特定工业气体）。离心鼓风机作为提供气源动力的关键设备，其性能直接影响到生产线的效率、产品纯度及能耗水平。本文旨在结合稀土提纯，特别是铥(Tm)提纯的特殊工况，系统阐述相关离心鼓风机的基础知识，并以典型型号D(Tm)2156-1.85型高速高压多级离心鼓风机为核心，深入剖析其技术特点、配件构成、维修要点，并对输送各类工业气体的风机选型与应用进行说明。

第一章：稀土提纯工艺与风机选型概述

重稀土铥的提纯是一个复杂且精密的化学冶金过程，通常涉及浮选、焙烧、浸出、溶剂萃取、离子交换、还原等多个单元操作。这些工艺对配套风机的需求主要体现在：

压力与流量要求多样：如浮选工序需要中低压、大流量气体进行充气搅拌；而某些加压反应或气体保护工序则需要较高压力的稳定气源。

气体介质复杂性：输送介质可能为空气、惰性气体（如N₂、Ar）、反应性气体（如O₂）、或特定工艺气体（如CO₂、H₂等），要求风机具备相应的材料兼容性与密封安全性。

运行稳定性与可靠性要求极高：稀土生产线连续运行周期长，任何关键设备的意外停机都可能导致巨大的经济损失和物料损失。

洁净度要求：防止润滑油污染工艺气体，或工艺气体泄漏污染环境。

为满足上述多元化需求，风机行业开发了针对稀土冶炼的系列化专用产品，如文中提及的：

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中压、较大流量的稳定送风场景。

“CF(Tm)”与“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对浮选工艺优化，强调流量调节范围和抗工况波动能力。

“D(Tm)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点，专为需要较高出口压力的提纯环节设计。

“AI(Tm)”、“S(Tm)”、“AII(Tm)”型系列单级加压风机：分别适用于不同支撑形式和压力等级的加压输送。

第二章：D(Tm)2156-1.85型高速高压多级离心鼓风机详解

2.1 型号解读
型号 D(Tm)2156-1.85蕴含了该风机的关键技术参数与应用指向：

“D(Tm)”：表示此为D系列高速高压多级离心鼓风机，专为铥(Tm)及相关重稀土提纯工艺设计和优化。系列化命名便于归类选型。

“2156”：代表风机在标准进口状态（通常为进口压力一个标准大气压，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。即该风机设计流量为2156 m³/min。这是一个非常巨大的流量，表明其适用于大规模工业化稀土提纯生产线的主流程气体输送。

“-1.85”：表示风机设计的标准出口表压为1.85个大气压（约合0.185 MPaG）。结合大流量参数，说明该风机能为系统提供大量中高压力的气体。

进/出口压力标注惯例：型号中若无其他压力前缀，通常默认进口压力为一个标准大气压。若需特殊进口压力条件（如负压进口或加压进口），会在型号或技术协议中另行标明。

2.2 设计特点与技术优势
D(Tm)2156-1.85作为高速高压多级离心鼓风机，其核心设计旨在高效、可靠地满足大流量增压需求：

多级压缩：通过多个叶轮串联，气体逐级增压，从而在单台风机内实现较高的压比（出口绝对压力与进口绝对压力之比），同时保持较高的等熵效率。每级后通常设置导流器或扩压器，将动能有效转化为压力能。

高速转子：采用高转速设计（通常由齿轮箱增速驱动），以缩小叶轮直径，减小风机体积，同时提高单级压升能力。这要求转子具有极高的动平衡精度和临界转速远离工作转速。

高效气动设计：叶轮、扩压器、蜗壳等通流部件采用先进的三元流理论进行设计优化，减少流动损失，确保在大流量工况下仍有较宽的高效区。

针对稀土工艺的优化：在材料选择（如耐腐蚀涂层）、间隙控制、密封形式等方面，考虑可能接触的微量酸性气体或特定工艺介质，提升环境适应性。

2.3 关键性能参数与运行
除了流量和压力，理解该风机还需关注：

轴功率：驱动风机所需的功率，与流量、压升、风机效率及机械效率相关。可通过“功率等于流量乘以压升除以效率”的基本关系式估算。对于D(Tm)2156-1.85这样的大型风机，轴功率可达数百甚至上千千瓦。

效率：包括气动效率（等熵效率或多变效率）和整机效率。高效率意味着更低的运行能耗，是评价风机经济性的关键。

工作曲线：风机在恒定转速下，出口压力与流量之间的特性曲线，以及效率曲线、功率曲线。稳定运行点位于风机曲线与管网阻力曲线的交点。

第三章：风机核心配件与子系统解析

以D(Tm)系列风机为例，其可靠性建立在高品质的配件和子系统之上：

风机主轴：作为转子的核心承载件，传递全部扭矩并承受径向、轴向载荷。通常采用高强度合金钢锻造，经精密加工、热处理，具有极高的强度、刚性和疲劳寿命。其轴颈部位的光洁度和尺寸精度直接影响轴承运行。

风机转子总成：包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器等旋转部件的组合体。叶轮多采用高强度铝合金、不锈钢或钛合金，通过过盈配合或键连接固定在轴上。转子在装配后需进行高速动平衡，确保残余不平衡量在极低范围内，这是保证高速稳定运行、低振动的根本。

风机轴承与轴瓦：对于大型高速多级风机，常用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为巴氏合金，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。依靠形成的压力油膜将转子“浮起”，实现低摩擦、高阻尼的运行。润滑油系统的清洁与稳定是轴承长寿的关键。

密封系统

气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封，利用一系列节流齿隙形成流动阻力，减少级间窜气和轴端气体泄漏。齿隙设计需精确计算。

碳环密封：在要求更高的场合使用，由多个碳环组成，紧贴轴颈，实现更有效的径向接触式密封，尤其适用于防止贵重或有害气体泄漏。

油封：位于轴承箱两端，主要防止润滑油沿轴向外泄，并阻挡外部杂质进入轴承箱。常用形式包括骨架油封、迷宫油封或组合式密封。

轴承箱：容纳和支持主轴轴承的部件，为轴承提供精确的定位和稳定的润滑环境。箱体需有足够的刚性，防止变形影响轴承对中。

润滑系统：独立的强制循环润滑油系统，包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、稳压阀及遍布各轴承、齿轮箱的油路。确保轴承和齿轮（若有）处于良好的润滑和冷却状态。

齿轮箱（若为齿轮增速）：将电动机的转速提升至风机工作转速。采用高精度硬齿面齿轮，要求高传动效率、低噪音和长寿命。

第四章：风机的维护、常见故障与修理要点

对重稀土铥(Tm)提纯专用风机如D(Tm)2156-1.85的维护修理，需遵循预防为主、精准维修的原则。

4.1 日常维护与监测

振动监测：定期采集轴承座振动值（速度、加速度、位移），是判断转子平衡、对中、轴承状态最有效的手段。趋势性增长需预警。

温度监测：密切关注轴承温度、润滑油进回油温度，异常温升往往是故障前兆。

润滑油管理：定期化验油品，监测水分、酸值、颗粒污染度，按时更换滤芯，保证油质清洁。

性能监测：记录流量、压力、电流等运行参数，与设计曲线对比，效率下降可能预示着内部磨损或结垢。

4.2 常见故障分析与处理

振动超标：

原因：转子不平衡（结垢、部件松动、叶轮磨损）、对中不良、轴承磨损、联轴器故障、基础松动或共振。

处理：停机检查，重新动平衡转子，校正对中，更换损坏轴承，紧固地脚螺栓。频谱分析有助于精准定位故障源。

轴承温度高：

原因：润滑油量不足或油质差，冷却器效率低，轴承间隙不当，负载过大，对中不良。

处理：检查油路、油泵、冷却器，更换润滑油，调整轴承间隙，复查对中情况。

流量或压力不足：

原因：进口过滤器堵塞，密封间隙过大导致内泄漏严重，转速下降，管网阻力变化，叶轮磨损或腐蚀。

处理：清洗滤网，检查并调整或更换密封件，检查驱动系统，核实管网，必要时修复或更换叶轮。

异常噪音：

原因：轴承损坏，齿轮啮合不良，喘振（风机在不稳定区运行），部件松动摩擦。

处理：立即检查，避免喘振运行（确保流量不低于最小流量），紧固部件，更换损坏件。

4.3 大修与关键部件修理

大修周期：根据运行小时数或状态监测结果确定，通常为数万小时。

转子检修：抽出转子，检查叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀，必要时进行无损探伤。叶轮与轴的配合检查。必须进行高速动平衡校验，平衡精度需达到G2.5或更高等级。

密封更换：测量迷宫密封齿隙，超标则更换密封体或修整齿尖。碳环密封检查磨损量，更换失效环组。更换所有油封。

轴承/轴瓦检修：检查巴氏合金层有无剥落、磨损、划伤。测量轴承间隙（常用压铅法），超过允许值需刮研或更换轴瓦。轴颈若有磨损，可考虑镀铬修复或磨削处理。

对中复核：大修后，重新精细调整电机、齿轮箱、风机之间的联轴器对中，确保各轴心线同轴度在允许范围内。

试车：大修后必须进行空载和负载试车，全面监测振动、温度、压力、流量等参数，确认一切正常方可投入正式运行。

第五章：输送不同工业气体的风机技术考量

在重稀土提纯全流程中，风机可能输送多种气体，选型与设计需针对性调整：

共性要求：无论何种气体，都需要确定准确的分子量（影响压力与功率）、进口状态（压力、温度、湿度）、所需流量和压升。

特殊介质应对：

空气：最常用介质，按标准设计。注意过滤，防止灰尘进入。

工业烟气：可能含腐蚀性成分（SOx, NOx）、颗粒物。需选用耐腐蚀材料（如不锈钢316L、双相钢），考虑防腐涂层，设置高效除尘前置，密封需更严密。

二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne)：多为惰性或无毒气体。重点在于防止泄漏（尤其是贵重气体如He、Ne），确保密封系统高效。对于高密度气体（如CO₂），需核算对轴功率的影响。

氧气(O₂)：强氧化性，禁油！所有与氧气接触的部件必须进行严格的脱脂处理，轴承采用特殊润滑剂（如氟化油）或采用磁悬浮等无油支承，密封材料需防氧化，杜绝任何油分进入流道引发燃爆风险。

氢气(H₂)：密度小，易泄漏、易爆炸。风机设计需特别注重所有连接和密封的严密性，采用适用于氢气的密封技术（如干气密封）。电机需防爆。由于气体密度低，通常需要更高转速或更多级数来达到所需压头。

混合无毒工业气体：需明确混合气体的具体组分和比例，计算其平均分子量、比热比等物性参数，作为风机气动设计和强度计算的依据。

对于上述特殊气体，除了风机本体，其配套的管路、阀门、仪表、安全装置（如泄爆片、气体检测仪）也需符合相应的安全规范。

结论

在重稀土铥(Tm)提纯这一高技术、高附加值的产业中，专用离心鼓风机，特别是如D(Tm)2156-1.85型这样的大流量高压风机，扮演着“工业肺腑”的关键角色。深入理解其型号含义、设计原理、配件构成及维护修理要点，是保障其长期稳定、高效运行的基础。同时，针对不同工艺段输送气体的特性（如氧化性、易燃性、腐蚀性、贵重性），进行严格且有针对性的风机选型、材料选择和密封设计，是确保整个生产流程安全、环保与经济性的必要条件。随着稀土提纯技术的不断进步，对配套风机的效率、智能控制和可靠性也提出了更高要求，这将继续推动专用风机技术向更精细化、更集成化、更智能化的方向发展。作为设备技术维护人员，持续更新知识，掌握状态监测与预知维修技能，是实现风机全生命周期价值最大化的重要保障。