作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铥提纯、离心鼓风机、D(Tm)1887-2.96、稀土矿提纯、多级离心风机、工业气体输送、风机维修、风机配件、高速高压风机

第一章 稀土矿提纯与离心鼓风机技术概述

1.1 重稀土铥(Tm)提纯工艺对风机的特殊要求

重稀土元素铥（Tm）作为高新技术产业的关键材料，其提纯过程对气体输送设备提出了极高要求。铥的分离提纯通常采用溶剂萃取、离子交换或高温还原等工艺，这些工艺环节需要精确控制气体压力、流量和纯度，任何气体参数的波动都可能影响最终产品的纯度和产出率。

在铥提纯过程中，风机主要承担以下关键任务：

提供萃取过程所需的氧化或还原性气体环境

维持反应容器内的压力稳定

输送保护性气体防止稀土材料氧化

实现尾气循环利用，提高经济性

这些工艺要求决定了铥提纯专用风机必须具备高稳定性、强耐腐蚀性、精确可调性和长周期运行能力。

1.2 离心鼓风机在稀土提纯中的应用优势

与传统风机相比，离心鼓风机在稀土提纯中展现出独特优势：

流量压力特性匹配：离心鼓风机的性能曲线能够很好地匹配稀土提纯工艺中变工况需求，通过转速调节即可实现流量压力的精确控制。

气体纯净度保障：采用先进密封技术的离心鼓风机可最大限度减少润滑油与工艺气体的接触，避免产品污染。

能效比高：多级离心设计使风机在高压比工况下仍保持较高效率，降低能耗成本。

维护周期长：转子动力学设计的优化使风机振动值极低，适合连续化生产的需要。

第二章 重稀土铥(Tm)提纯专用风机完整型号解析

2.1 铥提纯专用风机系列概览

针对重稀土铥提纯的特殊工艺要求，开发了系列化专用风机产品：

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中低压、大流量工况，常用于萃取工序的气体搅拌和循环。

“CF(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土浮选工艺设计，具备优异的防堵设计和耐磨损特性。

“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机：紧凑型设计，适用于空间受限的改造项目。

“AI(Tm)”型系列单级悬臂加压风机：用于辅助工序的小流量加压，结构简单，维护方便。

“S(Tm)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速设计，适用于需要快速响应的工艺环节。

“AII(Tm)”型系列单级双支撑加压风机：传统可靠设计，适用于条件恶劣的初级提纯环节。

2.2 重点型号：D(Tm)1887-2.96型高速高压多级离心鼓风机详解

2.2.1 型号命名规则解析

以D(Tm)1887-2.96为例，其命名遵循以下规则：

“D”：表示D系列高速高压多级离心鼓风机，该系列专为高压比、高精度气体输送设计。

“(Tm)”：表示该风机针对重稀土铥提纯工艺进行了特殊设计和材料选择。

“1887”：表示风机在设计工况下的额定流量为1887立方米每分钟，这是根据铥提纯工艺中气体循环量的典型需求确定的。

“-2.96”：表示风机出口压力为2.96个绝对大气压（约0.196MPa表压）。需要注意的是，当型号中只标注出风口压力时，默认进风口压力为1个标准大气压。若型号中出现斜杠“/”，如D(Tm)1887-2.96/1.2，则表示进风口压力为1.2个大气压。

2.2.2 D(Tm)1887-2.96技术参数与性能特点

设计工况参数：

介质：氮气（N₂）与氩气（Ar）混合保护气体

进口温度：20-40℃

进口压力：标准大气压（可定制正压或负压进口）

出口压力：2.96 bar（绝对压力）

额定流量：1887 m³/min（可根据工艺调节）

转速：7890 rpm（采用增速齿轮箱设计）

轴功率：约1850 kW

等熵效率：≥82%

结构特点：

多级叶轮设计：采用7级后弯式叶轮串联，每级压比适中，确保整机高效稳定

高速齿轮箱：采用单斜齿人字齿轮设计，精度等级达到AGMA 13级，确保传动平稳

整体铸造机壳：材料为耐腐蚀高强度铸铁，水平剖分式设计便于维护

轴向力平衡：采用平衡盘与止推轴承联合设计，有效平衡多级叶轮产生的轴向力

材料选择特殊性：
针对铥提纯过程中可能接触的腐蚀性介质，D(Tm)1887-2.96关键部件采用特殊材料：

叶轮：沉淀硬化不锈钢17-4PH，兼具高强度与耐腐蚀性

主轴：42CrMoA合金钢，表面进行渗氮处理增加耐磨性

机壳内壁：喷涂碳化钨涂层，防止气体中微量酸性成分腐蚀

第三章 风机关键配件技术详解

3.1 转子总成系统

转子总成是离心鼓风机的核心运动部件，D(Tm)1887-2.96的转子总成设计体现了高速高压风机的先进理念。

主轴设计与制造：
主轴采用42CrMoA合金钢整体锻造成型，经过调质处理和精密加工，确保其机械性能均衡。主轴的设计充分考虑临界转速避让，一阶临界转速设计为工作转速的1.4倍以上，避免共振风险。主轴与叶轮的连接采用过盈配合加键连接的双重固定方式，确保高速旋转下的可靠传递。

叶轮组技术：
7级叶轮全部采用三元流设计，应用计算流体力学进行叶片型线优化。叶轮制造采用五轴联动数控加工中心一次装夹完成，保证形位公差在0.02mm以内。每个叶轮在装配前都经过高速动平衡测试，剩余不平衡量小于G1.0级。

平衡盘装置：
平衡盘直径与末级叶轮相匹配，采用蜂窝密封结构减少泄漏。平衡盘背面与平衡腔形成压力差，自动平衡转子轴向力，将残余轴向力控制在止推轴承承载能力的30%以内。

3.2 轴承与润滑系统

轴瓦轴承技术：
D(Tm)1887-2.96采用滑动轴承（轴瓦）设计，相比滚动轴承具有更高的承载能力和阻尼特性，更适合高速重载工况。

径向轴承采用四油叶可倾瓦结构，每块瓦背设有球面支点，允许瓦块随转速和载荷自动调整倾角，形成最佳油膜。瓦面材料为巴氏合金（SnSb11Cu6），厚度3mm，通过精密浇铸与钢背结合。

止推轴承采用米歇尔式双面结构，两侧各8块可倾瓦，可承受双向轴向力。止推盘与主轴过盈配合，表面硬度达到HRC55以上。

轴承箱设计：
轴承箱为铸铁整体铸造，内部油路经过流体仿真优化，确保各润滑点供油充足。轴承箱与机壳之间设置隔热腔，减少热传导对轴承温度的影响。

3.3 密封系统

气封系统：
级间密封和轴端密封均采用迷宫密封设计，密封齿数为35-45齿，齿尖厚度0.1-0.2mm，与轴套间隙控制在0.2-0.3mm。密封材料为铜合金，具有良好的跑合性和紧急工况下的防摩擦性能。

碳环密封技术：
在高压端轴封处，除了迷宫密封外，还增设了碳环密封作为辅助密封。碳环密封由多个碳环串联组成，每个碳环在弹簧作用下保持与轴套的轻微接触。碳环材料为浸锑石墨，具有良好的自润滑性和耐高温性，可密封压力差达0.5MPa。

油封系统：
轴承箱油封采用复合式设计：内侧为甩油环加迷宫组合，防止润滑油向机内泄漏；外侧为骨架油封加唇形密封组合，防止外部杂质进入和润滑油外泄。

第四章 输送工业气体的特殊考量

4.1 不同气体介质的特性与风机适应性

重稀土铥提纯过程中涉及多种工业气体，每种气体对风机设计都有特殊要求：

空气：作为最常用介质，常规设计即可满足，但需注意空气中可能含有的杂质和湿度。

工业烟气：通常含有腐蚀性成分和固体颗粒，需要耐磨耐腐蚀涂层和前置过滤装置。

二氧化碳(CO₂)：高密度气体，需重新核算转子临界转速和轴承负荷，密封要求较高。

氮气(N₂)和氧气(O₂)：惰性和氧化性气体，需严格控制润滑油污染，对密封系统要求极高。

稀有气体(He、Ne、Ar)：分子量差异大，需重新进行气动计算，调整叶轮型和转速。

氢气(H₂)：低分子量、高渗透性气体，需特殊密封设计和防爆措施。

混合无毒工业气体：需根据实际组分比例确定物性参数，进行定制化设计。

4.2 D(Tm)1887-2.96的多气体适应性设计

针对铥提纯工艺中可能使用的多种气体，D(Tm)1887-2.96采取了以下适应性设计：

模块化叶轮组：叶轮直径和叶片角度可根据气体分子量进行调整，风机厂提供多种叶轮配置方案。

可调密封系统：迷宫密封间隙设计为可调式，通过更换密封条厚度适应不同气体的泄漏特性。

材料兼容性：所有与气体接触的部件材料都经过与工艺气体的兼容性测试，避免化学腐蚀和氢脆等问题。

安全防护设计：对于易燃易爆气体，增加气体检测探头和自动停机保护；对于有毒气体，采用双壳体设计防止泄漏。

第五章 风机维护与故障处理

5.1 日常维护要点

振动监测：
安装在线振动监测系统，连续监测轴承座振动速度值。正常运行时，振动速度有效值应小于4.5mm/s，位移峰值应小于50μm。建立振动趋势图，当振动值连续上升超过基线20%时应预警。

温度控制：
轴承温度是风机健康的重要指标。正常运行时，径向轴承温度应低于75℃，止推轴承温度应低于85℃。润滑油进油温度控制在35-45℃，回油温度不超过65℃。

润滑油管理：
使用ISO VG32或VG46透平油，每月取样化验，监测粘度变化、水分含量和金属颗粒。每运行8000小时或每年更换一次润滑油，清洗油箱和油路。

5.2 常见故障诊断与处理

振动异常处理：

工频振动过大：可能由不平衡引起，检查叶轮结垢或腐蚀情况

二倍频振动突出：可能对中不良，检查联轴器对中数据

高频振动伴随异响：可能轴承损坏，检查巴氏合金层是否有疲劳剥落

性能下降分析：

流量压力同时下降：可能密封磨损间隙过大，检查迷宫密封和碳环密封状态

压力正常流量下降：可能进口过滤器堵塞或叶轮流道积垢

功耗异常增加：可能机械摩擦增大或内部泄漏严重

轴承故障预防：
轴瓦轴承的损坏通常是渐进式的，通过油液分析可提前预警。巴氏合金层厚度减少到1mm时应考虑修复或更换。轴承间隙应定期检查，径向轴承间隙一般为轴径的0.12%-0.15%。

5.3 大修周期与内容

D(Tm)1887-2.96建议大修周期为连续运行3-4年或24000-32000小时，大修主要内容包括：

转子总成全面检查：

叶轮无损探伤（磁粉和超声）

主轴直线度检测，允许最大弯曲0.02mm

动平衡重新校正，目标不平衡量小于1g·mm/kg

密封系统更换：

迷宫密封条全部更换，保证设计间隙

碳环密封检查磨损量，磨损超过1/3厚度即更换

检查轴套密封面，必要时进行喷涂修复

轴承评估与修复：

测量轴瓦间隙和接触角，接触角应为60-90°

检查巴氏合金层结合质量，进行着色探伤

必要时重新刮瓦，保证接触斑点每平方厘米不少于2-3点

对中调整：

使用激光对中仪，确保电机与风机、风机与齿轮箱的对中精度

径向偏差小于0.05mm，角度偏差小于0.05mm/m

第六章 铥提纯工艺与风机选型指南

6.1 工艺环节与风机匹配

初级萃取环节：
气体需求：大流量、中低压氮气环境
推荐风机：C(Tm)系列多级离心鼓风机
流量范围：500-3000 m³/min
压力范围：1.3-2.0 bar

高温还原环节：
气体需求：小流量、高纯氩气保护
推荐风机：AI(Tm)系列单级悬臂加压风机
流量范围：50-300 m³/min
压力范围：2.0-3.5 bar

精馏分离环节：
气体需求：精确控制、变工况混合气体
推荐风机：D(Tm)系列高速高压多级离心鼓风机
流量范围：800-2500 m³/min
压力范围：2.0-4.0 bar

6.2 选型计算要点

气体参数修正：
当输送气体非空气时，需进行参数换算：
流量换算公式：实际气体流量等于空气流量乘以空气密度与实际气体密度比值的平方根
压力换算公式：实际气体压比等于空气压比乘以实际气体多变指数与空气多变指数比值

功率计算：
轴功率基本计算公式：轴功率等于质量流量乘以多变压缩功除以机械效率
多变压缩功计算公式：多变压缩功等于气体常数乘以进口绝对温度乘以压比的多变指数分之一次方减一再除以多变效率

其中多变指数计算公式：多变指数等于等熵指数乘以多变效率除以多变效率减一等熵指数加一

安全系数选取：
流量：1.05-1.10倍最大工艺流量
压力：1.10-1.15倍最大工艺压力
功率：1.15-1.20倍计算轴功率

第七章 技术创新与发展趋势

7.1 智能控制技术应用

现代铥提纯专用风机正朝着智能化方向发展：

自适应控制系统：
基于工艺参数实时调整风机转速和导叶角度，保持气体参数稳定在设定范围内。采用预测控制算法，提前响应工艺变化，减少波动。

数字孪生技术：
建立风机虚拟模型，实时映射物理风机的运行状态，提前预警潜在故障。通过历史数据分析，优化维护计划，减少非计划停机。

物联网集成：
风机运行数据通过工业互联网平台上传，实现远程监控和专家诊断。移动终端应用使现场人员能够随时获取风机状态和维护指导。

7.2 新材料与新工艺

陶瓷涂层技术：
叶轮和流道部件应用氧化锆陶瓷涂层，耐磨损寿命提高3-5倍，特别适合输送含颗粒气体。

复合材料应用：
研发碳纤维增强复合材料叶轮，重量减轻40%，惯性减小使启停时间缩短，能耗降低。

增材制造技术：
复杂部件如叶片扩压器采用金属3D打印，实现优化流道型线，效率提升2-3个百分点。

7.3 能效与环保

余热回收系统：
在高压比工况下，气体出口温度可达150℃以上，通过热交换器回收热量用于工艺预热，综合能效提高8-12%。

低泄漏密封技术：
研发非接触式磁性流体密封，泄漏量比传统迷宫密封减少90%以上，特别适合贵重气体和有毒气体。

噪音控制：
采用阻抗复合消声器和隔声罩设计，使风机噪声降至85dB(A)以下，改善工作环境。

结语

重稀土铥提纯专用离心鼓风机作为高端装备制造的代表，其技术水平直接关系到稀土产品的质量和生产成本。D(Tm)1887-2.96型高速高压多级离心鼓风机通过精密的转子动力学设计、先进的密封技术和多气体适应性配置，满足了铥提纯工艺对气体输送设备的苛刻要求。随着稀土产业向高纯化、精细化方向发展，对专用风机的性能要求将进一步提高，推动风机技术向智能化、高效化和专用化方向持续演进。

正确选型、规范安装、精心维护是保障风机长周期稳定运行的关键。建议用户建立完善的风机管理体系，包括运行监测、预防性维护和故障分析，最大化设备生命周期价值。同时，与风机制造商保持技术交流，及时了解新技术、新工艺，实现设备性能的持续优化。