重稀土铥（Tm）提纯专用风机技术全解:以D(Tm)1836-2.45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)1836-2.45 风机配件维修 工业气体输送 多级离心鼓风机 稀土专用风机

引言

在战略性矿产资源:稀土的分离与提纯工艺中，特别是对于高价值、稀缺的重稀土元素如铥（Tm），高效、稳定、可靠的流体输送与气体加压设备是关键环节之一。离心鼓风机作为提供工艺气流（如空气、惰性气体等）的核心动力设备，其性能直接影响到提纯效率、产品纯度与系统能耗。针对重稀土铥提纯工艺中常涉及的高压、精密、有时需处理特殊介质的严苛要求，一系列专用风机应运而生。本文将系统阐述稀土矿提纯用离心鼓风机的基础知识，并重点对重稀土铥（Tm）提纯专用风机型号 D(Tm)1836-2.45进行深入解析，同时对其关键配件、维修要点以及输送各类工业气体的通用风机技术进行说明。

第一章 稀土提纯工艺与风机概述

稀土提纯，尤其是离子吸附型矿中重稀土（如铥、镱、镥）的分离，常采用溶剂萃取、离子交换、真空蒸馏等高精度化学物理过程。这些过程往往需要：

提供稳定压力的工艺空气或惰性气体（如N₂、Ar），用于物料输送、气氛保护、搅拌或气动控制。

为特定设备（如跳汰机、浮选柱）配套，提供特定流量与压力的气流。

处理工艺流程中可能产生的腐蚀性、或需严格密封的介质。

为此，风机技术需满足高压、小流量、高转速、耐腐蚀、高密封性等特殊要求。市场上形成了以“（Tm）”标识的铥提纯专用风机系列，涵盖了从低压大风量到高压小风量的多种需求：

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中压、较大流量的工艺气体输送。

“CF(Tm)”型与“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工艺设计，强调流量稳定性与抗工况波动能力。

“D(Tm)”型系列高速高压多级离心鼓风机：针对高压、小流量需求的核心机型，是重稀土高压分离环节的常用设备，本文重点型号D(Tm)1836-2.45即属此列。

“AI(Tm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压单点加压。

“S(Tm)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速，适用于中等压力，转子稳定性好。

“AII(Tm)”型系列单级双支撑加压风机：传统可靠结构，适用于多种工况。

第二章 D(Tm)1836-2.45型风机深度解析

重稀土铥（Tm）提纯专用风机型号 D(Tm)1836-2.45是一款典型的高速高压多级离心鼓风机，其型号解读与性能特点如下：

1. 型号释义：

“D”：代表D型系列高速高压多级离心鼓风机。

“(Tm)”：专用标识，代表适用于铥（Thulium）及相关重稀土提纯工艺，通常在材料选择、密封设计、清洁度方面有特殊考量。

“1836”：通常表示设计点流量，参照同系列规则，此处应为额定流量为每分钟1836立方米（1836 m³/min）。这是风机在标准进气状态下的容积流量。

“-2.45”：表示风机出口的表压为2.45个大气压（即绝压约为3.45 ata）。这是一个显著的高压参数，能满足需要高压气体驱动的提纯步骤（如高压气力输送、特定反应釜加压等）。根据注释，型号中未标注进口压力，因此默认进口压力为1个标准大气压（绝压）。

2. 设计特点与性能：

多级叶轮串联：通过多个叶轮逐级增压，是实现2.45atm出口高压的关键。级数可能达到6-10级或更多，具体取决于单级压比和效率设计。

高转速：为了在较小流量下获得高压，转子通常工作在每分钟数千转甚至上万转的高转速区间，这对转子的动平衡、轴承和临界转速设计提出了极高要求。

气体输送介质：默认以清洁空气为设计介质。若用于输送其他工业气体（如N₂、Ar），需根据气体密度、绝热指数等物理性质重新核算性能曲线（流量-压力-功率），因为风机产生的压头（以米柱表示）与介质密度无关，但压力（以帕或大气压表示）和功率与密度成正比。

性能曲线：其流量-压力曲线较陡峭，意味着在额定点附近，流量变化对压力影响较大，适用于需要稳定压力的系统。轴功率随流量增加而增加，需配套相应功率的变频或定频电机。

3. 在铥提纯工艺中的应用定位：
该型号风机可能用于：

高压气力输送系统：将稀土粉末或中间产物在高压惰性气氛下进行管道输送。

高压反应釜或分离塔的气体供给：为高压环境下的化学或物理分离过程提供稳定气源。

配套精密气体循环系统：在封闭循环中维持高压惰性气氛，防止产品氧化。

第三章 关键配件与系统详解

以D(Tm)1836-2.45为代表的重稀土铥（Tm）提纯专用风机，其可靠运行依赖于一系列高性能配件：

1. 风机主轴：

采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造而成，经过调质热处理，具有优异的综合机械性能（高强度、高韧性）。

精度要求极高，各安装轴段的径向跳动、各叶轮定位台阶的端面跳动需严格控制（通常要求在0.01mm量级）。

需进行精密的动平衡校正，确保在高转速下运行的平稳性。

2. 风机转子总成：

包含主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器部件等。叶轮多为闭式后弯叶片设计，采用不锈钢或高强度铝合金精密铸造或五轴铣削而成，以保证气动效率和强度。

动平衡是核心工艺，要求在工作转速下达到G2.5或更高等级（更小残余不平衡量）的标准，以最小化振动。

3. 风机轴承与轴瓦：

高速高压多级风机常采用滑动轴承（轴瓦），因其阻尼特性好，适合高转速运行，承载能力强。

轴瓦材料多为巴氏合金（锡基或铅基），具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。瓦背为铸钢或铜衬。

润滑油系统至关重要，提供形成油膜所需的压力油，并带走摩擦热。油温、油压需连续监控。

4. 密封系统：

气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封。在转子上车削出梳齿，与静止部件上的蜂窝或直齿形成一系列节流间隙，有效减少级间窜气和轴端泄漏。材料需考虑耐磨性，常用铝青铜或不锈钢。

碳环密封：在要求更高的轴端密封场合使用。由多个分瓣的碳环组成，依靠弹簧力抱紧轴颈，实现接触式密封。摩擦系数低，自润滑性好，能有效封堵气体，常用于防止工艺气体泄漏或空气吸入。

油封：位于轴承箱两端，主要用于防止润滑油外泄，通常采用骨架橡胶油封或机械密封。

5. 轴承箱：

是容纳轴承、轴瓦和部分润滑油路的铸件或焊接件。要求刚性足，保证轴承孔的同轴度与尺寸精度。

内部设计有合理的油路和回油槽，确保润滑油的顺畅循环与回流。

第四章 风机维修要点

重稀土铥（Tm）提纯专用风机的维修须遵循“预防为主，精准维修”的原则，尤其对于D(Tm)1836-2.45这类精密设备。

1. 日常维护与监测：

振动监测：使用在线振动监测系统，跟踪轴承座振动速度或位移值。振动超标往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或油膜振荡的先兆。

温度监测：密切监控轴承温度（特别是推力轴承和径向轴承）、润滑油进回油温度。异常升温可能指示润滑不良、磨损或过载。

性能参数记录：定期记录流量、进出口压力、电流，与原始性能曲线对比，判断内部通流部件（如叶轮、密封）是否磨损或结垢。

2. 定期检修项目：

转子检查与动平衡：大修时必须对转子总成进行清洗、无损探伤（磁粉或超声波）。检查叶轮叶片有无裂纹、冲蚀磨损。即使更换一个小部件，也必须对整个转子进行动平衡校正，直至达到标准。

轴承与轴瓦检查：测量轴瓦间隙（常用压铅法）和接触角。检查巴氏合金层有无疲劳剥落、裂纹、烧熔现象。轴颈表面检查有无划痕、磨损。

密封检查：检查迷宫密封齿的磨损情况，间隙是否超差。检查碳环密封的环体磨损是否均匀，弹簧弹力是否衰减。所有密封间隙需按厂家手册标准调整。

对中复查：重新安装时，必须使用激光对中仪等精密工具，确保电机与风机、风机各部件之间的同轴度，这是减少振动和部件异常磨损的关键。

润滑油系统清洗：彻底清洗油箱、油冷却器、油路，更换合格的润滑油和滤芯。

3. 常见故障与处理：

振动突然增大：优先检查对中、地脚螺栓，再查转子（是否有附着物脱落）和轴承。

轴承温度高：检查润滑油油质、油压、油路是否畅通，冷却器是否有效。其次检查轴承间隙和接触情况。

排气压力或流量下降：检查进口过滤器是否堵塞，密封间隙是否磨损过大导致内泄漏增加。

异常噪音：辨别是气动噪声（喘振、旋转失速）还是机械噪声（摩擦、碰撞）。喘振需立即调整工况点至稳定区，检查防喘振阀。

第五章 输送各类工业气体的风机技术要点

重稀土铥（Tm）提纯专用风机系列（C、D、AI等型）不仅用于空气，也广泛用于输送多种工业气体，设计选型时需特别注意：

1. 气体特性影响：

密度：风机产生的压头（米柱）与气体密度无关，但出口压力（帕）和所需轴功率与气体密度成正比。输送密度小的气体（如H₂、He）时，达到相同压力所需功率小，但体积流量大；输送密度大的气体（如Ar、CO₂）时则相反。

绝热指数（k值）：影响压缩过程的温升和多变功。例如，输送k值较大的气体（如He）温升较高，需关注材料的热膨胀和冷却需求。

腐蚀性与化学活性：如输送O₂需严格禁油，所有流道需做脱脂处理，材料用不锈钢或铜合金；输送腐蚀性工业烟气，需选用耐蚀材料（如双相不锈钢）或加衬里。

毒性或危险性：输送H₂、CO等气体，密封等级要求极高，常采用干气密封或串联式碳环密封，防止泄漏。轴承箱需保持微正压，防止危险气体渗入。

2. 选型与改造要点：

重新计算性能：必须根据实际输送气体的物性参数，由风机定律进行换算。流量一般按进口容积流量选择；压力和功率需按密度比例关系修正。公式可描述为：当转速不变时，风机对两种不同密度气体的压力比等于其密度比；所需功率比也等于其密度比。

材料兼容性：确保所有与气体接触的部件（叶轮、机壳、密封）材料能耐受气体的化学和物理作用。

密封特殊设计：针对贵重气体（如He、Ne）或危险气体，采用双重甚至三重密封，并配备泄漏检测端口。

安全附件：根据气体性质，配备防爆电机、安全阀、氮气吹扫接口、泄漏监测仪等。

结论

在重稀土铥（Tm）的精细化提纯产业链中，专用离心鼓风机扮演着“工业肺腑”的关键角色。D(Tm)1836-2.45型高速高压多级离心鼓风机作为高压应用场景下的代表机型，其高性能的实现依赖于精密的设计、高品质的配件（如主轴、转子、轴瓦、碳环密封）以及科学严谨的维修保养体系。同时，面对从空气到各种特性各异的工业气体的输送任务，风机技术需灵活应对，在选型、材料和密封上做出针对性调整。深入理解这些基础知识，对于保障稀土提纯生产线的稳定运行、提升产品品质与经济效益，具有重要的实践意义。随着稀土战略价值的日益凸显，对重稀土铥（Tm）提纯专用风机的技术要求也将不断向更高效率、更高可靠性、更智能化的方向发展。