重稀土铥（Tm）提纯专用离心鼓风机技术全解:以D(Tm)80-1.99型号为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铥提纯、稀土矿物加工、D(Tm)80-1.99离心鼓风机、多级离心鼓风机、风机配件维修、工业气体输送、稀有气体风机

引言

在战略性矿产资源:稀土，尤其是重稀土的分离与提纯工艺中，气体输送与动力供给是至关重要的环节。重稀土元素铥（Tm），因其独特的磁学和光学性质，在高科技领域应用广泛，但其提取过程对配套装备提出了极其严苛的要求。传统的通用风机在耐腐蚀性、压力稳定性、密封性及材料相容性方面往往难以满足需求。为此，专为稀土矿，特别是铥（Tm）元素提纯工艺链开发的特种离心鼓风机应运而生。本文将系统阐述此类风机的基础知识，并重点剖析一款典型型号D(Tm)80-1.99高速高压多级离心鼓风机的技术特性、核心配件构成、维护修理要点，同时对输送各类工业气体的风机选型与应用进行说明。

第一章 重稀土提纯工艺对风机的特殊要求

重稀土铥的提纯通常涉及焙烧、酸浸、萃取、煅烧等多个工序，过程中可能接触酸性气体、水蒸气、以及作为保护气或反应气的各类惰性、活性工业气体。因此，配套风机必须满足：

卓越的耐腐蚀性：接触介质可能含氟、氯、硫等腐蚀性成分，风机过流部件需采用特殊不锈钢、镍基合金或施加特种涂层。

极高的运行稳定性与压力精度：提纯反应对气体流量和压力波动敏感，要求风机输出压力平稳，调节灵敏。

绝对的密封可靠性：防止工艺气体外泄造成环境污染、产品损失，或空气渗入影响工艺纯度。

材料相容性：与输送的特殊气体不发生反应，特别是输送氧气、氢气等时的安全性。

紧凑高效的性能：工艺流程复杂，设备布局紧凑，要求风机在有限空间内提供高压力比。

第二章 稀土提纯专用风机系列概览

针对不同工艺环节的压力、流量及介质需求，发展出了完整的特种风机系列：

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等流量、中高压力的工艺气体输送，常用于物料输送或反应釜曝气。

“CF(Tm)”型与“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土浮选工序设计，特别优化了气量调节范围和泡沫动力学特性，确保浮选效率。

“D(Tm)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点，采用高转速设计，通过多级叶轮串联实现高压输出，是铥元素高压分离、提纯等核心环节的关键动力设备。

“AI(Tm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于小流量、需一定加压的辅助工序。

“S(Tm)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速、单级高压，稳定性好，用于对振动要求严格的环节。

“AII(Tm)”型系列单级双支撑加压风机：经典的双支撑结构，运行平稳可靠，适用于中等压力的气体循环或输送。

第三章 核心机型深度解析：D(Tm)80-1.99高速高压多级离心鼓风机

3.1 型号释义与基本参数
型号 D(Tm)80-1.99解读如下：

D：代表“D(Tm)”型系列高速高压多级离心鼓风机。

(Tm)：明确此型号为铥（Tm）及相关重稀土提纯工艺专用设计，在材料、密封等方面进行了特殊适配。

80：表示风机在标准进气状态下的额定流量为每分钟80立方米（m³/min）。这是风机选型的核心参数之一，需根据工艺计算精确匹配。

-1.99：表示风机的出口绝对压力为1.99个大气压（atm）。通常，若无特殊标注“/”符号分隔进、出口压力，则默认进口压力为1个标准大气压。因此，该风机的压升（压比）约为1.99 - 1 = 0.99个大气压，或表示为升压99千帕（kPa）左右。此压力能满足多数高压气提、穿透或精密气体输送的需求。

3.2 设计特点与结构原理
D(Tm)80-1.99属于多级离心式鼓风机。其核心原理是通过高速旋转的转子（由多个叶轮串联组成），对气体做功，将机械能转化为气体的压力能和动能。气体每经过一级叶轮和配套的扩压器、回流器，压力就得到一次提升，多级串联后最终在出口获得所需的高压。

高速设计：通常采用齿轮箱增速或直连高速电机驱动，转子工作转速可达每分钟数万转，这是实现单机高压比的关键。

多级压缩：内部通常集成2-6级或更多的压缩级，每级结构相似，级间通过隔板分隔，形成连续的压缩流道。

紧凑性：多级集成于一个机壳内，结构紧凑，减少了管道连接和泄漏点。

第四章 风机核心配件详解

D(Tm)80-1.99等精密风机的可靠性建立在关键配件的高性能之上：

风机主轴：作为转子的核心支撑与动力传递部件，采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造，经调质热处理和精密磨削。必须具备极高的刚性和动平衡精度，以承受高速旋转下的离心力和弯矩。

风机转子总成：包括主轴、各级叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器等部件的组合体。叶轮是核心做功元件，通常为闭式后向叶型，采用高强度铝合金或不锈钢（如316L、904L）乃至钛合金精密铸造或五轴加工而成，并经过严格的超速试验和动平衡校正（精度达G2.5或更高）。

风机轴承与轴瓦：高速风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为锡基巴氏合金，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。油楔动力学设计至关重要，确保在高速下形成稳定的润滑油膜，支撑转子并阻尼振动。

密封系统：是防止气体泄漏和油品污染的核心。

气封与油封：通常在轴贯穿机壳的部位设置迷宫密封或碳环密封，利用多道曲折间隙形成流动阻力，减少气体工质沿轴向泄漏。油封则用于轴承箱两端，防止润滑油外泄。

碳环密封：一种高性能的接触式或微间隙非接触式密封。由多个分割的碳环在弹簧力作用下轻贴于轴套表面，形成有效密封。其优点在于自润滑、耐磨损、适应高速，尤其适用于清洁、贵重或稍有腐蚀性的气体。

轴承箱：容纳轴承（轴瓦）、润滑油及冷却系统的铸件或焊接件。设计要求刚性好，散热充分，能确保轴承工作温度稳定。内部油路设计需保证润滑油能充分润滑和冷却轴瓦。

第五章 风机的维护与修理要点

针对 D(Tm)80-1.99这类精密设备，预防性维护和规范修理是保障其长周期稳定运行的关键。

5.1 日常维护与监测

振动与温度监测：定期使用测振仪监测轴承座各方向的振动速度或位移值。使用红外测温枪监测轴承箱、机壳温度。异常升高往往是故障先兆。

润滑油系统维护：定期检查油位、油质（颜色、粘度、水分含量），按周期更换符合标准的润滑油。保持油滤清洁，确保油压稳定。

密封检查：检查气封、油封部位有无明显泄漏迹象。对于碳环密封，关注其磨损指示器（如有）或监测泄漏量。

性能监测：记录进出口压力、流量、电机电流，与原始数据对比，判断性能是否衰减。

5.2 常见故障与修理

振动超标：

原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢或磨损不均）、对中不良、轴承（轴瓦）磨损、基础松动。

修理：停机检查对中情况；检查轴瓦间隙（常用压铅法测量，顶间隙通常为轴径的千分之1.2至1.5）；若转子不平衡，需返厂或现场进行动平衡校正。平衡精度要求残余不平衡量满足“质量偏心距乘以角速度”的公式计算结果在标准允许范围内。

轴承温度高：

原因：润滑油不足或变质、油路堵塞、冷却不良、轴瓦刮研不当导致接触不良或间隙过小、负载过大。

修理：检查润滑系统；复查轴瓦接触斑点（应均匀分布于瓦心60-90度角内）和间隙；检查机组负载是否超设计。

风量或压力不足：

原因：进口过滤器堵塞、密封间隙磨损过大导致内泄漏增加、转速下降、工艺系统阻力变化。

修理：清洗过滤器；检查并更换磨损的迷宫密封齿或碳环；校核电机转速和变频器输出；复核系统管路。

气体泄漏：

原因：机械密封或碳环密封失效、壳体或管法兰密封件老化。

修理：停机更换失效的密封组件。更换碳环时需注意环的组配和弹簧力均匀。

大修注意事项：

大修需由专业人员进行。拆卸时应标记各部件位置。重点检查叶轮有无裂纹、磨损、腐蚀；主轴有无弯曲、裂纹；缸体、隔板有无变形或裂纹。

重新装配时，必须严格控制各级叶轮与隔板的轴向间隙、转子与气封的径向间隙，这些间隙值直接影响风机效率和安全性。

装配后，必须重新进行对中校正，并建议在条件允许时进行工厂或现场的机械运转试验。

第六章 输送不同工业气体的风机选型与应用说明

稀土提纯工艺中，风机输送的介质远不止空气。D(Tm)系列及其它 (Tm)系列风机可根据气体性质进行定制：

空气：最普遍介质，用于物料输送、氧化焙烧供风等。注意空气中可能含尘、湿气，需前置过滤器。

工业烟气：通常具腐蚀性、含尘。风机需采用重防腐材质（如哈氏合金涂层），并考虑防磨设计和较高的清灰便利性。

二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、氩气（Ar）：惰性或弱活性气体。重点在于密封性，防止气体外泄损失。材料兼容性要求一般。

氧气（O₂）：强氧化性，极度危险。所有过流部件必须采用禁油设计（脱脂处理），并采用铜合金或不锈钢等不易产生火花的材料。密封要求极高，通常采用干气密封或特殊设计的无油润滑密封。

氦气（He）、氖气（Ne）：稀有惰性气体，价值高昂。对风机密封性的要求达到极致，任何泄漏都是重大经济损失。碳环密封或干气密封是优选。

氢气（H₂）：密度小、易燃易爆、渗透性强。风机设计需防爆（Ex d或Ex p等级），结构上防止氢气积聚，轴密封常采用迷宫密封加氮气隔离气，或高性能干气密封。材料需考虑氢脆现象。

混合无毒工业气体：需明确具体成分、比例、露点、是否易聚合等，以确定材料选择、密封形式和是否需要加热夹套防止冷凝。

选型核心公式考虑：
选择风机时，除了流量、压力，必须进行气体密度换算。风机样本参数通常基于标准空气（密度为1.2千克每立方米）。当输送其他气体时，所需轴功率与气体密度成正比，关系可描述为：轴功率等于（质量流量乘以压升）除以（风机效率乘以机械传动效率）。其中质量流量是体积流量与实际气体密度的乘积。因此，输送密度小的气体（如氢气），在相同体积流量和压升下，轴功率大幅减小；反之，密度大的气体则需更大功率。同时，转速、叶轮直径等也需相应调整以满足气动性能。

结论

D(Tm)80-1.99高速高压多级离心鼓风机作为重稀土铥提纯工艺中的关键特种装备，其成功应用依赖于对工艺介质的深刻理解、精准的型号选型、高品质的核心配件以及科学规范的维护修理。从“C(Tm)”到“D(Tm)”等全系列特种风机的开发，标志着稀土冶炼装备正朝着专业化、精密化、高效化的方向深度发展。对于风机技术人员而言，掌握这些专用设备的知识，不仅有助于保障生产线的稳定运行，更是提升稀土资源提取效率与纯度、支撑国家高端制造与战略新兴产业发展的重要技术保障。在实际工作中，务必严格遵守操作规程，与风机供应商保持紧密技术沟通，实现设备全生命周期的最优管理。