重稀土钬(Ho)提纯专用风机技术全解：以D(Ho)426-1.65为例

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重稀土钬(Ho)提纯专用风机技术全解：以D(Ho)426-1.65为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土钬提纯专用风机，D(Ho)426-1.65，离心鼓风机，风机配件修理，工业气体输送，稀土分离，多级离心鼓风机

引言：稀土提纯与专用风机的关键作用

稀土元素是现代高新技术产业不可或缺的战略资源，其中重稀土钬（Ho）因其独特的光学、磁学性质，在光纤激光器、核控制材料、磁致伸缩合金等领域具有不可替代的作用。钬的提纯工艺复杂，涉及矿石分解、萃取分离、还原熔炼等多个环节，在这些流程中，离心鼓风机作为提供气动动力、输送关键工艺气体的核心设备，其性能直接关系到产品的纯度、产出率及生产成本。

针对重稀土钬提纯的特殊工况:如处理腐蚀性介质、维持精确稳定的压力与流量、连续长周期运行等，通用风机难以胜任。为此，开发了“Ho”系列专用离心鼓风机。本文将系统阐述该类风机的基础知识，并重点对重稀土钬(Ho)提纯专用风机型号D(Ho)426-1.65进行深度解析，同时对风机关键配件、维修要点以及输送各类工业气体的技术考量进行详细说明。

第一章：重稀土钬提纯工艺对风机的特殊要求

钬的提纯，尤其是从混合重稀土中分离出高纯氧化钬或金属钬，常涉及氯化、氟化、真空蒸馏、气体传输等过程。这些过程对配套风机提出了严峻挑战：

介质多样性：需处理空气、氮气（N₂）、氢气（H₂）、氩气（Ar）等保护性或反应性气体，以及可能含有微量酸性组分的工业烟气。气体性质差异巨大，对风机的密封、材质、防爆性能要求各不相同。 高精度压力与流量控制：在萃取塔的气体提升或流态化床的气体分布中，要求风机提供的压力与流量极其稳定，波动小，以确保分离效率。 耐腐蚀与洁净度：处理过程中可能出现腐蚀性气态产物，要求过流部件具备优异的耐腐蚀性。同时，避免润滑油污染工艺气体，确保产品纯度。 高可靠性与长周期运行：提纯生产线停机成本高昂，要求风机具备极高的运行可靠性和维护便利性。

为此，衍生出包括“C(Ho)”、“CF(Ho)”、“D(Ho)”等在内的多个专用风机系列，以适应不同工艺段的需求。

第二章：D(Ho)系列高速高压多级离心鼓风机详解

“D(Ho)”型系列是专为重稀土提纯中的高压气体输送、气体循环及反应器加压等环节设计的高速高压多级离心鼓风机。其特点是采用多级叶轮串联结构，通过高速旋转逐级提高气体压力，最终获得远高于单级风机的压升。

2.1 型号编码规则解读

以重稀土钬(Ho)提纯专用风机型号D(Ho)426-1.65为例，其编码含义如下：

D：代表“D系列高速高压多级离心鼓风机”。 (Ho)：代表该风机专为钬（Holmium）提纯工艺设计，在材质选择、密封形式、结构细节上进行了针对性优化。 426：表示风机在标准进口状态（通常为1个标准大气压，20摄氏度）下的额定流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机设计流量为426 m³/min。 -1.65：表示风机出口的设计表压（相对压力）为1.65个大气压（即约165 kPa）。需要注意的是，此压力标注通常默认进口压力为1个标准大气压（绝对压力）。若进口压力非标，型号中会有特殊标注。

作为对比，参考型号D(Ho)300-1.8表示：D系列钬提纯专用风机，流量300 m³/min，出口压力1.8个大气压。

2.2 D(Ho)426-1.65风机技术特点

D(Ho)426-1.65作为该系列中的一款典型设备，凝聚了多项针对高压与工艺气体输送的设计：

多级叶轮与蜗壳：通常采用3-6个后弯式高效叶轮，每个叶轮及其匹配的扩压器、回流器构成一个“级”。气体每经过一级，压力和速度得到一次提升。蜗壳负责收集末级气体并将动能进一步转化为压力能。叶轮材质根据输送气体选用不锈钢、合金钢或特种合金。 高速转子动力学设计：主轴转速极高（可达每分钟数万转），以在紧凑结构内实现高压比。转子经过严格的动平衡校验（精度达到G2.5或更高），确保高速下的平稳运行，振动值远低于国家标准。 高效与工况适应性：气动设计针对426 m³/min和1.65 atm的工况点进行优化，确保在设计点附近具有最高效率。通过进口导叶或转速调节，能在一定范围内适应工艺流量变化。 紧凑集成化结构：各级蜗壳通常采用垂直剖分或水平剖分式，将所有级集成在一个坚固的机壳内，结构紧凑，泄漏点少，刚性好。

第三章：风机核心配件与子系统剖析

以D(Ho)426-1.65为例，其高性能依赖于以下关键配件与子系统的协同工作：

3.1 风机主轴与转子总成

主轴：作为整个转子系统的核心承载与动力传递部件，采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过调质处理，具有极高的抗疲劳强度和韧性。所有配合轴径经过精密磨削，保证尺寸精度和表面光洁度。 转子总成：包括主轴、所有级叶轮、平衡盘（用于抵消部分轴向力）、联轴器轮毂等。叶轮与主轴采用过盈配合加键连接，或使用液压装拆的胀紧套连接，确保高速下传递巨大扭矩而不松动。整个转子总成在高速动平衡机上进行整体平衡，是风机稳定性的基石。

3.2 轴承与轴承箱

轴承（轴瓦）：对于高速高压的D系列风机，滑动轴承（轴瓦）比滚动轴承更具优势。它采用动压润滑原理，在高速旋转时形成稳定的油膜，具有承载能力强、阻尼特性好、寿命长的特点。轴瓦常采用巴氏合金衬层，具有优良的嵌藏性和顺应性。润滑油由独立的润滑油站供给，确保压力、温度和清洁度。 轴承箱：是安装轴承、密封并容纳润滑油的铸件。其设计需保证足够的刚性，防止变形影响轴承对中。内部油路设计合理，确保润滑油能充分冷却轴承并带走摩擦热。

3.3 密封系统

密封是防止气体泄漏和润滑油进入流道的关键，尤其在输送贵重、有毒或易燃工业气体时至关重要。

气封与油封：在轴穿过机壳的部位，设置迷宫密封或碳环密封作为气封，通过多道曲折间隙极大增加泄漏阻力，减少工艺气体外泄或空气内漏。在轴承箱两端，设置接触式油封（如骨架油封）或非接触式迷宫油封，防止润滑油外漏。 碳环密封：在D(Ho)426-1.65这类对密封要求极高的场合，常采用碳环密封。它由多个分裂的碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套表面，形成径向接触密封。碳材料具有自润滑、耐高温、摩擦系数低的特点，能实现极低的泄漏率，且对轴的磨损小。根据工艺需要，可向碳环密封中通入缓冲气（如氮气），进一步阻隔介质气体。

3.4 轴承箱与润滑系统

轴承箱不仅是轴承的座体，也集成部分油路。完整的润滑系统包括主、辅油泵、油冷却器、双联过滤器、蓄能器、温控阀及复杂的仪表控制系统。它能保证在风机启动、运行、停机全过程为轴承提供清洁、冷却、压力稳定的润滑油，是风机安全运行的“生命线”。

第四章：风机维护、常见故障与修理要点

重稀土钬(Ho)提纯专用风机的稳定运行离不开科学维护和精准修理。

4.1 日常维护与巡检

振动与温度监测：每日定时记录轴承箱振动（速度值或位移值）和轴承温度、油温。振动异常升高通常是转子不平衡、对中不良、轴承磨损的早期征兆。 润滑油管理：定期检查油位、油质。按周期取样化验，检测粘度、水分、酸值和金属磨粒含量。定期更换滤芯。 密封系统检查：检查气封、油封是否有泄漏迹象。对于碳环密封，监测缓冲气的压力和流量是否正常。

4.2 常见故障分析与修理

振动超标 原因：转子结垢不平衡、叶轮磨损、主轴弯曲、联轴器对中偏移、轴承间隙过大、基础松动。修理：停机后，首先复查对中。然后揭盖检查转子，清理污垢。若叶轮腐蚀或磨损严重，需更换或做动平衡。检查主轴直线度。测量轴承间隙，超标则更换轴瓦。 轴承温度高 原因：润滑油不足或变质、油路堵塞、冷却器效果差、轴承负荷过大（如对中不良）、轴瓦刮研不良或损伤。修理：检查润滑系统压力、流量和冷却水。化验润滑油。若轴瓦巴氏合金层出现裂纹、剥落或严重磨损，需重新浇铸巴氏合金并机加工，或直接更换新轴瓦，并按要求精心刮研，保证接触面积和顶间隙、侧间隙。 气体泄漏量大 原因：迷宫密封齿磨损间隙过大、碳环密封磨损或弹簧失效、密封腔压力失衡。修理：检查并更换磨损的迷宫密封片或整套碳环密封组件。重新调整缓冲气的压力和流量设置。 性能下降（压力或流量不足） 原因：进口过滤器堵塞、叶轮通道积垢或腐蚀、机壳密封垫泄漏、转速下降。修理：清洗过滤器和叶轮。检查并更换所有剖分面密封垫。检查驱动电机和变频器。

大修流程：通常运行2-3年或根据状态监测结果进行大修。包括：完全解体、清洗所有部件、检查测量所有配合尺寸、更换所有易损件（密封、轴承、O型圈、垫片）、转子总成重新动平衡、重新对中组装、单机和联动试车。

第五章：输送各类工业气体的技术考量

重稀土钬(Ho)提纯专用风机并非仅输送空气，必须适应多种工业气体，这对风机设计选型提出了不同要求：

空气：最常用介质。注意进气过滤，防止粉尘磨损叶轮。D(Ho)426-1.65与跳汰机配套时，主要输送空气。 惰性气体（氮气N₂、氩气Ar、氦气He、氖气Ne）：化学性质稳定，重点在于密封性，防止贵重气体泄漏损失或外部空气渗入污染工艺。常采用更高等级的碳环密封或干气密封。 氢气（H₂）：密度小，粘度低，极易泄漏和渗透。要求风机具有超高的密封性能，同时所有电气部件需满足防爆要求（如Ex d IIC T4）。由于氢气密度低，相同压比下所需功耗较低，但叶轮设计需考虑气体特性。 氧气（O₂）：强氧化性，忌油。必须采用全无油润滑设计，包括使用不锈钢或无油润滑轴承（如陶瓷轴承），密封采用无油型，流道彻底脱脂清洗。防止高速摩擦产生局部高温引发风险。 二氧化碳（CO₂）：高密度，压缩时温升明显。需关注冷却设计。含水二氧化碳有弱酸性，可能腐蚀普通碳钢，过流部件需选用不锈钢。 工业烟气：成分复杂，可能含腐蚀性组分（SOx, NOx, HF等）和颗粒物。风机材质必须耐腐蚀（如采用双相不锈钢、哈氏合金或做防腐涂层），前置高效除尘、脱酸装置，并考虑可能的结垢清理方式。

选型与适配：针对不同气体，需重新计算风机的性能曲线。因为风机的压头和功率与气体密度成正比。例如，输送密度比空气小的氢气时，在相同转速和流量下，风机产生的压头和消耗的功率会成比例减少。公式表示为：压头与气体密度成正比，轴功率与气体密度成正比。因此，为氢气工况选型时，需要选择能提供足够“体积流量”的风机，但其“质量流量”和功耗会较低。

结论

重稀土钬(Ho)提纯专用风机，特别是如D(Ho)426-1.65这样的高速高压多级离心鼓风机，是稀土冶炼高端装备的重要组成部分。其精湛的设计、高质量的配件制造和严格的维修标准，共同保障了钬提纯工艺的稳定、高效与安全。深入理解其型号含义、结构原理、配件功能及针对不同工业气体的适应性，对于风机技术人员进行正确选型、操作维护和故障排除至关重要。随着稀土产业向高纯化、精细化发展，对专用风机的性能、可靠性和智能化水平将提出更高要求，这也将是风机技术持续创新的方向。

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