重稀土铥(Tm)提纯专用风机技术详解：以D(Tm)2991-2.60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：重稀土铥提纯 离心鼓风机 D(Tm)2991-2.60 风机配件风机修理 工业气体输送 稀土专用风机

引言

在稀土元素分离与提纯，特别是对重稀土元素铥（Tm）的精细化生产过程中，气体输送与流体动力设备扮演着至关重要的角色。铥作为重要的战略资源，其高纯度产品在激光晶体、光纤通讯、核医学及高端永磁材料等领域具有不可替代的应用价值。其提纯工艺流程，无论是溶剂萃取、离子交换还是高真空蒸馏，往往涉及多级、高压、精确控制的气体输送需求，包括工艺气体的供给、循环、抽压及尾气处理等环节。这对为其服务的鼓风机提出了极其严苛的要求：高压力、高可靠性、优异的密封性能以及对特定介质的良好适应性。

为满足这些专业化需求，一系列专为稀土冶炼，特别是重稀土铥提纯设计的离心鼓风机应运而生，形成了以“C(Tm)”、“CF(Tm)”、“CJ(Tm)”、“D(Tm)”、“AI(Tm)”、“S(Tm)”、“AII(Tm)”等为代表的专用风机系列。其中，D(Tm)型系列高速高压多级离心鼓风机凭借其卓越的压力生成能力和稳定的运行特性，成为铥提纯工艺中高压气体输送环节的核心装备。本文将围绕重稀土铥(Tm)提纯专用风机:D(Tm)2991-2.60型高速高压多级离心鼓风机，系统阐述其基础知识、型号释义、关键配件构成、维护修理要点，并扩展介绍输送各类工业气体的通用技术要求。

第一章：D(Tm)系列风机与D(Tm)2991-2.60型号详解

1.1 稀土提纯专用风机系列概览

为应对稀土分离提纯各环节的不同气体动力需求，开发了多个专用风机系列：

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机：通常用于中压、大风量工况，适合工艺循环气体输送。

“CF(Tm)”、“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对稀土矿浮选工艺特殊设计，强调抗腐蚀性和特定压力-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，专为高压需求设计，采用多级叶轮串联和高速转子结构，是获取高压力的关键设备。

“AI(Tm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中小流量、中低压力的加压或循环。

“S(Tm)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速、单级高压比设计，适用于特定高压小流量场合。

“AII(Tm)”型系列单级双支撑加压风机：结构稳固，适用于流量和压力范围较宽的一般性工艺气体输送。

这些系列均以“(Tm)”标识其针对铥（及其他稀土）提纯工艺优化的属性，体现在材料选择、密封形式、轴承设计和防腐处理等方面。

1.2 风机型号编码规则解析

以D(Tm)2991-2.60为例，其编码遵循清晰的规则，传达了核心性能参数：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机。这意味着该风机采用多级叶轮（通常两个以上）串联在同一个转子上，通过逐级增压，并在高转速下运行，以实现较高的出口压力。

“(Tm)”：明确标识此风机为重稀土铥(Tm)提纯工艺专用或优化型号。这通常意味着风机在内部材料（如与介质接触部分可能采用特殊不锈钢或涂层）、密封系统（如加强型密封防止贵重或有害气体泄漏）以及润滑方案上进行了特殊配置，以适应可能存在的腐蚀性、毒性或高纯度的工艺环境。

“2991”：表示风机在标准进口状态（通常为进口压力1个标准大气压，温度20℃，介质为空气）下的额定流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。因此，D(Tm)2991-2.60的额定流量约为每分钟2991立方米。这是一个相当大的流量，表明其服务于大规模或主流程的气体输送。

“-2.60”：表示风机的出口表压（相对于标准大气压）为2.60公斤力每平方厘米（kgf/cm²），约等于0.255 MPa或2.55个标准大气压（绝压约为3.55个大气压）。这指明了其高压输出的特性。根据规则，若未标注进口压力，则默认为1个标准大气压（绝压）。

作为对比，参考型号D(Tm)300-1.8表示：D系列高速高压多级离心鼓风机，铥提纯专用，流量300 m³/min，出口压力1.8个大气压（表压），默认进口为1个大气压。

D(Tm)2991-2.60这一型号综合描述了其作为大流量、高压力的多级离心式动力设备，专门为重稀土铥提纯工艺中的高压气体增压、循环或输送环节而设计。

1.3 性能特点与应用场景

D(Tm)2991-2.60风机在铥提纯工艺中可能承担的关键任务包括：

高压气体循环：在闭路循环工艺中，驱动工艺气体（如保护性气体、反应气体）克服系统阻力，维持高压循环。

原料气体增压：将来自气源（如制氮机、空分装置）的氮气（N₂）、氩气（Ar）等惰性保护气或反应气体加压至工艺所需压力。

尾气增压输送：将提纯过程中产生的尾气增压后，送往后续的净化、回收或处理系统。

其性能特点突出表现为：压力高（多级压缩实现）、流量大（满足主流程需求）、运行稳定可靠（专为连续生产的重工业环境设计），以及针对稀土工艺的适应性优化。

第二章：风机核心配件与系统解析

为确保D(Tm)2991-2.60这类高性能风机稳定运行，其内部关键配件起着决定性作用。以下对主要配件进行说明：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承载与动力传递部件，要求极高的强度、刚性和动平衡精度。通常采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻制，经精密加工、热处理（调质）和探伤。其轴颈部位（安装轴承处）的表面硬度、光洁度及尺寸精度要求极为严格，直接影响轴承寿命和振动水平。

风机转子总成：这是鼓风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘（鼓）、联轴器等部件组装而成。每个叶轮都需经过严格的动平衡校正，整个转子总成在高速下（可达每分钟数千至上万转）进行超速试验和动平衡，确保残余不平衡量在极低范围内，这是保证风机平稳、低振动运行的基础。叶轮材质根据输送气体性质选择，可能为不锈钢、铝合金或特殊合金。

风机轴承与轴瓦：对于D(Tm)系列高速高压风机，常采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承。滑动轴承在高转速、重载工况下具有更优的承载能力、阻尼特性和寿命。轴瓦通常采用巴氏合金（白合金）衬层，具有良好的嵌入性和顺应性。轴承系统需要压力油循环润滑，形成稳定的油膜以支撑转子。

轴承箱：是容纳轴承、密封并建立稳定润滑油环境的关键箱体结构。它要求良好的刚性、密封性和散热性。轴承箱内设有油路、油槽，确保润滑油能稳定供给到轴瓦的受力面。

密封系统：这是防止气体泄漏和油品污染的核心，尤其在输送贵重、有毒或高纯工业气体时至关重要。主要包括：

气封（迷宫密封或碳环密封）：安装在机壳两端和级间，用于减少高压气体向低压区或大气的泄漏。碳环密封是一种高性能接触式密封，由多个石墨环组成，具有良好的自润滑性和耐高温性，能有效密封多种气体，在D(Tm)系列中可能被应用于关键部位。

油封：位于轴承箱端部，主要防止润滑油沿轴向外泄漏。常用形式包括骨架油封、迷宫式油封或填料密封。

碳环密封：如前所述，作为一种高效的气体轴向密封，特别适用于不允许介质外泄或空气内吸的场合。它通过多个碳环在弹簧力作用下与轴套轻微接触形成多级节流密封，泄漏量远小于传统迷宫密封。

其它重要配件：包括进口口导叶或阀门（调节流量）、扩压器（将动能转化为压力能）、蜗壳（收集气体并进一步降速增压）、润滑油站（提供过滤和冷却后的压力油）、冷却系统（对气体、润滑油进行冷却）以及先进的监控系统（振动、温度、压力传感器）。

第三章：风机维护与修理要点

对于D(Tm)2991-2.60这类关键设备，预防性维护和规范修理是保障其长周期安全运行的生命线。

3.1 日常维护与监测

振动监测：定期使用便携式振动分析仪或在线监测系统，监测轴承座各方向的振动速度或位移值。振动异常升高往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或喘振的先兆。

温度监测：密切关注轴承温度（特别是滑动轴承回油温度）、电机温度和润滑油温。异常高温可能指示润滑不良、冷却失效或摩擦加剧。

压力与流量监测：确保进口过滤器压差正常，润滑油压力稳定，系统流量和压力在额定曲线范围内运行，避免长时间在喘振区或阻塞区附近工作。

润滑油管理：定期化验润滑油品质，检查清洁度、粘度、水分和金属颗粒含量。按规定周期更换润滑油和滤芯。

密封检查：观察是否有异常气体泄漏或油泄漏迹象。

3.2 常见故障与修理

振动过大：

可能原因：转子积垢导致不平衡；叶轮磨损或腐蚀破坏平衡；联轴器对中偏移；基础松动；轴承（轴瓦）磨损；转子弯曲。

修理措施：停机检查对中；清洗转子（需做动平衡）；更换损坏叶轮并重做转子总成动平衡；检查并紧固地脚；修理或更换轴瓦；校直或更换主轴。

轴承温度高：

可能原因：润滑油量不足、油质劣化或油路堵塞；冷却器效率下降；轴瓦间隙过小或接触不良；负载过大。

修理措施：检查油路、滤网，更换合格润滑油；清洗冷却器；刮研修刮轴瓦至规定间隙和接触斑点；检查系统阻力是否异常。

性能下降（压力或流量不足）：

可能原因：进口过滤器堵塞；密封（迷宫密封、碳环密封）磨损严重，内泄漏增大；叶轮流道腐蚀或磨损，效率降低；转速下降。

修理措施：清洗或更换过滤器；检查并更换磨损的密封组件；检查叶轮，必要时修复或更换；检查驱动电机和变频器。

气体或润滑油泄漏：

可能原因：轴端密封（油封、碳环密封）老化或磨损；密封压盖松动；壳体或管道连接处密封失效。

修理措施：更换失效的油封或碳环；调整压盖紧力；紧固或更换密封垫片。

在进行任何修理，尤其是涉及转子、轴承、密封等核心部件时，必须由专业技术人员按照制造厂的维修手册进行。修理后应重新进行对中校正，必要时进行转子动平衡，并按规程进行试运行。

第四章：输送工业气体的通用技术要求

D(Tm)系列风机虽为铥提纯优化，但其设计与技术要求与输送各类工业气体的风机相通。针对不同的输送介质，风机设计需特别关注：

气体性质的影响：

密度：风机产生的压力与气体密度成正比。输送密度小于空气的气体（如氢气H₂、氦气He），在相同转速和尺寸下，出口压力会降低；反之，密度大的气体（如二氧化碳CO₂），压力会升高。选型时需进行性能换算。

腐蚀性：如工业烟气、潮湿氯气等，要求过流部件（叶轮、蜗壳、密封）采用耐腐蚀材料（如超级不锈钢、镍基合金、钛材）或防腐涂层。

毒性、易燃易爆性：如氢气、一氧化碳等，对密封的可靠性要求极高，需采用双端面机械密封、干气密封或磁力密封等零泄漏或极小泄漏密封形式，轴承箱也可能需要充氮保护。防爆设计（电机、仪表）必不可少。

纯度与清洁度：如输送高纯氧气（O₂）、氮气（N₂）、氩气（Ar）至半导体或光伏工艺，要求风机内部高度清洁、无油、材料兼容（氧工况下需脱脂并禁油），通常采用无油螺杆鼓风机或磁悬浮/空气悬浮离心鼓风机。对于D(Tm)这类油润滑风机，若用于高纯气体，则需极其严密的隔离密封防止油蒸汽污染。

温度与湿度：高温气体需考虑材料的热强度、热膨胀差异以及冷却措施。潮湿气体需防凝结腐蚀。

设计适应性：

材料选择：根据气体腐蚀性、温度和纯度确定。

密封技术：根据气体危险性、价值和纯度，从迷宫密封、碳环密封升级至干气密封、机械密封等。

润滑系统：对于忌油气体，采用无油润滑轴承（如磁浮、气浮）或将润滑油与气体完全隔离。

安全装置：针对易燃易爆气体，设置泄漏检测、超压泄放、惰性气体吹扫和火焰隔离等。

性能修正：设计或选型时必须基于实际气体的分子量、绝热指数等参数进行计算，不能直接套用空气性能曲线。

结论

重稀土铥(Tm)提纯专用风机:D(Tm)2991-2.60型高速高压多级离心鼓风机，是稀土冶金高端装备的典型代表。其型号编码精确传达了其大流量（2991 m³/min）、高压力（2.60 kgf/cm²）和多级高速的核心特征。深入理解其风机主轴、转子总成、滑动轴承（轴瓦）、轴承箱以及气封、油封、碳环密封等关键配件的原理与作用，是进行科学维护和精准修理的基础。规范的日常监测、及时的故障诊断与专业的修复手段，是保障这类关键设备长周期稳定运行，从而确保重稀土铥提纯生产线连续、高效、安全生产的关键。

同时，风机技术应用于输送空气、工业烟气、二氧化碳、氮气、氧气、氦气、氖气、氩气、氢气及各种混合无毒工业气体时，必须充分考虑气体密度、腐蚀性、毒性、易燃易爆性、纯度等物化性质对风机材料、密封、润滑及安全设计的特殊要求。将D(Tm)2991-2.60风机的专业知识置于更广阔的工业气体输送技术背景下，有助于风机技术人员举一反三，提升应对各种复杂工况的能力，为包括稀土提纯在内的众多工业领域提供可靠的气体动力解决方案。