重稀土铥(Tm)提纯专用风机：D(Tm)2898-1.67型高速高压多级离心鼓风机技术详析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铥提纯，离心鼓风机，D(Tm)2898-1.67，风机配件，风机维修，工业气体输送，稀土冶金

摘要

本文旨在系统阐述应用于重稀土铥（Tm）提纯工艺的专用离心鼓风机的基础知识，并以核心设备:D(Tm)2898-1.67型高速高压多级离心鼓风机为例，进行深度技术剖析。文章将围绕该型号风机的设计特点、性能参数进行说明，并详细解析其关键配件构成，讨论维护与修理要点。同时，将关联介绍在稀土及关联工业中输送各类工业气体的风机选型系列，为相关领域技术人员提供全面的理论参考与实践指导。

第一章：引言:稀土提纯与专用风机的重要性

稀土元素，特别是重稀土如铥（Tm），是现代高科技产业不可或缺的战略资源，广泛应用于永磁材料、激光晶体、核医学、超导材料等领域。铥的提纯工艺复杂，常涉及萃取、离子交换、真空蒸馏、氧化还原反应等多个高压、高温或对气氛环境有严苛要求的单元操作。在这些工艺环节中，用于提供动力气流、循环工艺气体、创造特定气氛或进行气力输送的离心鼓风机，其性能的稳定性、可靠性及与工艺的匹配度直接关系到最终产品的纯度、回收率及生产成本。

因此，针对重稀土铥提纯的极端工况（如可能涉及腐蚀性介质、高压力需求、纯净气体要求等），开发了一系列专用风机型号。这些风机在材料选择、密封技术、结构设计和运行控制方面均进行了特殊优化，形成了诸如“C(Tm)”、“CF(Tm)”、“CJ(Tm)”、“D(Tm)”、“AI(Tm)”、“S(Tm)”、“AII(Tm)”等系列。其中，D(Tm)系列高速高压多级离心鼓风机因其出色的压升能力和较宽的流量调节范围，在需要高压气源的铥提纯关键工序中扮演着核心角色。

第二章：核心设备深度解读:D(Tm)2898-1.67型风机

2.1 型号命名解析
参照提供的命名规则，型号“D(Tm)2898-1.67”可解构为：

“D”：代表该风机属于D型系列，即高速高压多级离心鼓风机。其设计特点是采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压，从而在单台设备内实现较高的压比（出口绝对压力与进口绝对压力之比）。

“(Tm)”：明确标识此风机为铥（Tm）提纯工艺专用或优化设计版本，通常在材料兼容性、密封等级或内部洁净度方面有特殊考量，以适应铥提纯过程中可能接触的特定介质（如氯气、氟化氢等卤素气体，或其混合气体环境）。

“2898”：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℃，相对湿度50%的清洁空气）下的额定流量，单位为立方米每分钟。因此，D(Tm)2898-1.67的额定流量为2898立方米每分钟。这是一个非常重要的选型参数，直接关联到工艺系统的气体处理能力。

“-1.67”：此标注表示风机的出口表压为1.67个大气压（即约0.167 MPaG）。需要特别注意，根据规则，若型号中未出现“/”符号，则默认进口压力为1个标准大气压（约0.1 MPaA）。因此，该风机的压比可通过“出口绝对压力除以进口绝对压力”计算，即 (1.67 + 1) / 1 = 2.67。这表明风机能够将气体压力提升约2.67倍。

2.2 设计特点与性能概要
D(Tm)2898-1.67型风机专为满足重稀土铥提纯中需要稳定、高压气源的工序设计，例如特定氧化或还原反应的气氛加压供给，或用于驱动高压气动输送系统。

结构形式：采用多级壳体（筒型或水平剖分式），内部包含多个精密制造的叶轮和导叶组件，串联安装于同一根主轴上。这种结构能高效地将机械能转化为气体的压力能。

驱动方式：通常由高速电动机通过齿轮箱增速驱动，或由汽轮机等原动机直接驱动，以达到叶轮所需的高转速（通常在每分钟数千转至上万转），这是实现高压力的关键。

材料选择：过流部件（如叶轮、机壳、导叶）根据可能输送的介质（如空气、惰性气体或特定工艺气体）选用不锈钢（如304、316L）、双相钢、哈氏合金甚至钛材，以确保耐腐蚀性。对于铥提纯专用型号，材料兼容性评估尤为重要。

性能曲线：其性能表现为流量-压力曲线相对陡峭，即在流量变化时，压力波动较大。稳定运行点需避开喘振区（小流量不稳定工况）和阻塞区（大流量效率急剧下降工况）。额定点（2898 m³/min, 1.67 atm G）位于高效区内。

第三章：风机关键配件详解

D(Tm)2898-1.67型风机的可靠运行依赖于一系列高性能关键配件。

3.1 风机转子总成
这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、平衡盘（用于平衡轴向力）、联轴器部件等组成。主轴需具有极高的强度、刚度和动平衡精度，常采用高强度合金钢锻造而成。叶轮是关键做功部件，多为闭式后弯或径向叶片设计，通过三维流动仿真优化，采用五轴联动数控加工中心精密铣制，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），以确保在高速下的稳定性和效率。

3.2 轴承与润滑系统

轴承（轴瓦）：D(Tm)系列高压高速风机常采用滑动轴承（轴瓦），而非滚动轴承。这是因为滑动轴承具有承载能力大、阻尼性能好、运行平稳、寿命长等优点，更适合高速重载工况。轴瓦通常为巴氏合金衬里，运行中依靠形成的稳定油膜支撑主轴。轴承箱为轴承提供稳固的支撑和密封环境。

润滑系统：独立的强制润滑油系统至关重要。它包括主辅油泵、油冷却器、过滤器、油箱及监控仪表（压力、温度、流量）。润滑油不仅润滑轴承，还带走摩擦产生的热量，并参与轴振动的阻尼。

3.3 密封系统
密封是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，尤其在输送昂贵、危险或高纯度工业气体时。

气封与油封：在轴穿过机壳的部位，设置有多级迷宫密封或碳环密封。碳环密封由多个碳石墨环组成，具有自润滑、耐高温、摩擦系数低、对轴损伤小等优点，能有效减少工艺气体向大气端或轴承箱的泄漏。油封则主要位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。

碳环密封：特别适用于D(Tm)这类风机。它属于接触式或半接触式密封，通过弹簧力使碳环轻微贴附在轴套上，形成动态密封面。其设计需考虑热膨胀、介质兼容性和磨损寿命。

3.4 轴承箱
作为转子系统的支撑基座，轴承箱承载着所有径向和部分轴向载荷。其结构刚性必须极高，以控制振动，内部油路设计需确保润滑油能均匀到达各润滑点。通常设有振动和温度探头安装孔，用于在线监测。

第四章：风机维护与修理要点

对D(Tm)2898-1.67这类关键设备，预防性维护和精准修理是保障连续生产的核心。

4.1 日常监测与维护

振动监测：持续监测轴承座处的振动速度或位移值，是判断转子平衡、对中、轴承状态最有效的手段。频谱分析有助于故障早期识别。

温度监测：轴承温度、润滑油进回油温度需严格监控，异常升温往往预示摩擦、润滑不良或冷却故障。

油品分析：定期取样分析润滑油的粘度、水分含量、金属颗粒物，可预测轴承磨损情况。

密封检查：监测工艺气体泄漏率，评估碳环等密封件的磨损状况。

4.2 常见故障与修理

转子不平衡：由于结垢、腐蚀或叶片损伤导致。需停机进行现场动平衡或返厂重新平衡校正。

轴承（轴瓦）磨损：表现为振动增大、温度升高。需刮研或更换新轴瓦，并确保油膜间隙符合设计标准。

密封失效：碳环过度磨损或断裂，导致泄漏超标。需更换全套密封组件，安装时注意间隙调整和弹簧预紧力。

对中不良：风机与驱动机对中偏移，引起周期性振动和联轴器、轴承损伤。需使用激光对中仪进行精密重新对中。

喘振：由于系统阻力过高或风机流量过低引起的不稳定剧烈振动。应立即开大出口阀门或启用防喘振控制回路，长期需检查系统管路或调整运行点。

4.3 大修要点
大修通常包括全解体检查、清洗、测量、修复或更换。重点在于：检查主轴有无弯曲或裂纹（磁粉探伤）；测量叶轮口环、密封间隙；检查机壳有无腐蚀或变形；全面检查齿轮箱（如有）；清洁润滑油系统；所有密封件原则上应更换新品；大修后必须进行单机试车，测试振动、温度、性能参数达标后方可重新投运。

第五章：输送工业气体的风机系列概览

在稀土冶炼与提纯全流程中，除高压环节外，还需要多种风机处理不同气体。

5.1 输送气体类型
风机可安全输送的气体包括：空气（用于燃烧、氧化、气动）、工业烟气（需防腐处理）、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)（用于惰性保护）、氧气(O₂)（用于氧化反应）、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)（惰性保护、载气）、氢气(H₂)（还原气氛，需防爆设计）以及各类混合无毒工业气体。选择风机时，气体密度、比热容、腐蚀性、爆炸极限、纯度要求都是决定性因素。

5.2 各系列风机应用定位

“C(Tm)”型多级离心鼓风机：通用型多级风机，适用于中等压力范围的工艺气体循环或输送。

“CF(Tm)”与“CJ(Tm)”型专用浮选离心鼓风机：专门为稀土矿浮选工艺设计，可能注重抗矿浆泡沫微滴腐蚀和流量调节特性。

“D(Tm)”型系列（如本文主角）：高速高压多级，适用于需要高出口压力的关键提纯反应、气体增压输送等。

“AI(Tm)”型单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中小流量、中低压力的气体输送，如局部气氛调节。

“S(Tm)”型单级高速双支撑加压风机：采用高速设计实现单级较高压升，双支撑转子稳定性好，适用于对占地面积和压力有综合要求的场合。

“AII(Tm)”型单级双支撑加压风机：经典的可靠设计，适用于大流量、中低压力的基础气体输送，如车间通风、冷却气流供给。

选型时，需根据具体的流量、压力、气体性质、效率要求、安装环境和成本预算，从上述系列中选取最合适的型号。

第六章：结论

D(Tm)2898-1.67型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动力设备，其高达2898立方米每分钟的流量和1.67个大气压的出口表压设计，能够满足特定高压工艺段的严苛需求。其可靠运行建立在精密制造的转子总成、高效稳定的滑动轴承（轴瓦）系统、先进的碳环密封技术以及坚固的轴承箱等核心配件之上。实施以状态监测为基础的预防性维护和精准化修理，是保障其长周期安全稳定运行、从而确保重稀土铥提纯生产线连续高效作业的根本。同时，了解涵盖从浮选到精深加工的全系列“Tm”专用风机及广泛的工业气体输送能力，有助于为整个稀土冶金流程配置最优化的气动解决方案，提升整体技术经济性。