重稀土钇(Y)提纯专用风机技术详解：以D(Y)2916-1.75型离心鼓风机为核心

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重稀土钇(Y)提纯专用风机技术详解：以D(Y)2916-1.75型离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土钇提纯、D(Y)2916-1.75型离心鼓风机、稀土矿提纯、离心鼓风机结构、风机维修保养、工业气体输送、多级离心鼓风机

一、重稀土钇提纯工艺对风机的特殊要求

重稀土钇(Y)作为重要的战略资源，广泛应用于航空航天、电子信息、新能源等高新技术领域。其提纯过程需要经过矿石破碎、浮选、焙烧、浸出、萃取、结晶等多个工序，其中多个环节需要风机设备提供稳定可靠的气体输送和压力支持。特别是萃取分离和结晶干燥工序，对气体的纯度、压力稳定性、耐腐蚀性和密封性有着极高的要求。

在重稀土提纯过程中，风机主要承担以下任务：为浮选机提供均匀稳定的空气流，确保矿物颗粒有效分离；为焙烧炉提供助燃空气并控制炉内气氛；输送保护性气体（如氮气、氩气）防止产品氧化；提供工艺气体输送动力等。这些工况要求风机必须具备高压比、高可靠性、优良的密封性能和材料耐腐蚀性。

针对这些特殊要求，我公司专门研发了“D(Y)”型系列高速高压多级离心鼓风机，其中D(Y)2916-1.75型风机是专为重稀土钇提纯工艺设计的核心设备之一。

二、D(Y)2916-1.75型高速高压多级离心鼓风机详解

2.1 型号命名规范与技术参数解析

根据我公司离心鼓风机型号命名规则，“D(Y)2916-1.75”的含义如下：

“D”表示该风机属于D系列高速高压多级离心鼓风机，专为高压、大流量工况设计； “(Y)”表示该风机针对钇(Y)及其他重稀土元素的提纯工艺进行了专门优化； “2916”中前两位“29”表示叶轮公称直径的厘米数，即叶轮直径约为290mm；后两位“16”表示风机设计流量为每分钟1600立方米； “-1.75”表示风机出口设计压力为1.75个大气压（表压），相当于约0.75kgf/cm²的升压；进风口压力默认为标准大气压（如无特殊标注），即进口压力为1个大气压。

该型号风机设计工作点参数如下：

额定流量：1600立方米/分钟（可根据工况在±10%范围内调节）出口压力：1.75个大气压（表压）进口压力：标准大气压设计转速：根据具体配置，通常在8000-12000转/分钟范围内配套功率：根据系统效率计算，通常配置280-355kW电机适用气体：空气、氮气、氩气等保护性气体

2.2 工作原理与性能特点

D(Y)2916-1.75型风机采用多级离心压缩原理，气体沿轴向进入首级叶轮，在高速旋转的叶轮作用下获得动能，随后在扩压器中将动能转换为压力能。经过多级串联压缩后，最终达到设计压力。其性能特点包括：

高压比设计：通过多级叶轮串联（通常为3-5级），实现1.75倍大气压的升压能力，满足钇提纯工艺中气体输送和系统加压需求； 高效率运行：采用后弯型叶片设计，减小流动损失，级间设置回流器优化气流方向，整机效率可达82%-85%； 宽广的调节范围：通过进口导叶调节或变频控制，流量调节范围可达额定流量的60%-110%，适应工艺参数变化； 高稳定性：转子经过严格的动平衡校正，残余不平衡量小于G2.5级，确保高速运转下的振动值低于2.8mm/s； 专用材料选择：与重稀土介质接触部分采用不锈钢或特殊涂层处理，防止腐蚀和污染。

2.3 气动性能曲线与选型要点

D(Y)2916-1.75型风机的性能曲线表现为流量-压力曲线呈下降趋势，即随着流量增加，出口压力逐渐降低；流量-功率曲线呈上升趋势；流量-效率曲线呈抛物线形状，存在最高效率点。

选型时需重点考虑：

工艺系统所需的最大和最小流量、压力参数；气体介质成分、温度、湿度及腐蚀性；安装场地限制，包括空间尺寸和基础条件；当地气候条件，特别是海拔高度对风机性能的影响（海拔每升高1000米，风机实际流量约下降10%）；系统阻力特性，确保工作点落在风机稳定工作区域内。

三、风机核心部件详解

3.1 风机转子总成

转子是离心鼓风机的核心运动部件，D(Y)2916-1.75型的转子总成包括：

主轴：采用42CrMo高强度合金钢，经调质处理和精密加工，确保在高速旋转下的强度和刚度。表面经过硬化处理，提高耐磨性。主轴与叶轮采用过盈配合加键连接，确保传递扭矩的可靠性。叶轮：每级叶轮采用后弯型叶片设计，数量12-16片不等。材料根据输送介质选择：输送空气时采用高强度铝合金；输送腐蚀性气体时采用不锈钢或钛合金。叶轮经过五坐标数控机床精密加工，表面粗糙度Ra≤1.6μm，并进行超速试验（试验转速为设计转速的115%）。 平衡盘：设置在高压端，用于平衡转子轴向力。平衡盘与固定部件之间保持0.2-0.3mm的间隙，通过压力差产生反向推力，使转子轴向力减小到轴承可承受范围内。

3.2 轴承系统与润滑

D(Y)2916-1.75型风机采用滑动轴承支撑系统，主要包括：

径向轴承：采用椭圆瓦或可倾瓦结构，具有良好的抗振性和稳定性。轴瓦材料为巴氏合金（锡锑铜合金），厚度3-5mm，与主轴配合间隙为轴径的0.15%-0.2%。轴承内表面开设油槽，确保润滑油的均匀分布。 推力轴承：采用金斯伯雷型或米切尔型可倾瓦推力轴承，可自动调整瓦块倾角，形成最佳油膜。推力轴承承载能力需大于转子残余轴向力的1.5倍。 轴承箱：采用铸铁或铸钢制造，分为上下两半，便于安装和检修。箱体设置观察窗和温度计插孔，实时监控轴承运行状态。 润滑系统：采用强制循环油润滑，包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、过滤器、油箱等。润滑油选用ISO VG32或VG46透平油，油压维持在0.15-0.25MPa，进油温度35-45℃，温升不超过15℃。

3.3 密封系统

密封性能直接关系到风机的效率和安全性，D(Y)2916-1.75型配备多级密封：

气封：在叶轮进口和级间设置迷宫密封，利用多次节流效应减少内部泄漏。密封齿片采用铜合金或不锈钢，与转子间隙控制在0.2-0.4mm。 碳环密封：在轴端采用碳环密封，用于密封轴承箱与大气之间的间隙。碳环具有良好的自润滑性和耐磨性，与轴套间隙0.05-0.1mm。每组碳环由多个环片组成，每个环片由弹簧提供径向压力，确保密封效果。油封：在轴承箱两端采用骨架油封或机械密封，防止润滑油泄漏。对于高速部位，通常采用双唇口油封或端面机械密封。

3.4 壳体与固定部件

机壳：采用铸铁或球墨铸铁制造，水平剖分式结构，便于检修。气体流道经过精密加工和打磨，表面光滑，减少流动损失。机壳设置进气室、出气室、级间流道和扩压器。 进口导叶：用于调节风机流量，通过改变进入首级叶轮的气流预旋角度，实现高效调节。导叶叶片采用机翼型设计，由执行机构统一控制角度。 扩压器：每级叶轮后设置无叶或有叶扩压器，将气体动能转换为压力能。扩压器流道采用逐渐扩张设计，扩张角8-12度，避免气流分离。

四、风机维护与常见故障处理

4.1 日常维护要点

运行监控：每日记录风机振动、轴承温度、油压、油温等参数；监听运行声音是否异常；检查油位和油质变化。 定期检查：每周：检查密封部位泄漏情况，紧固地脚螺栓；每月：分析润滑油样，检测水分和金属颗粒含量；每季度：清洗油过滤器，检查联轴器对中情况；每年：全面检查，包括轴承间隙、密封间隙、叶轮磨损等。 关键部件寿命：轴承：正常使用寿命3-5年；密封：碳环密封寿命1-2年；润滑油：首次运行500小时后更换，以后每年或运行8000小时更换；过滤器滤芯：每3-6个月更换。

4.2 常见故障与处理

振动超标：原因：转子不平衡、对中不良、轴承损坏、基础松动；处理：重新进行动平衡校正，检查对中情况，更换轴承，紧固地脚螺栓。 轴承温度过高：原因：润滑不良、冷却不足、轴承间隙不当、负载过大；处理：检查油路和冷却系统，调整轴承间隙，检查系统阻力。 流量压力不足：原因：进口过滤器堵塞、密封间隙过大、转速不足、气体密度变化；处理：清洗过滤器，调整密封间隙，检查驱动系统，核实气体参数。 异常噪音：原因：喘振、旋转失速、部件摩擦、松动；处理：调整工作点避开喘振区，检查动静部件间隙，紧固松动部件。

4.3 大修流程与标准

风机每运行3-5年或出现性能明显下降时应进行大修：

拆卸检查：按顺序拆卸联轴器、轴承箱、密封、转子等部件，标记各部件位置。 部件检测：主轴：检测直线度、轴颈圆度和表面粗糙度，直线度偏差应小于0.02mm；叶轮：检查叶片磨损、裂纹，测量口环处径向跳动，应小于0.05mm；轴承：测量轴瓦间隙，标准为轴径的0.15%-0.2%；密封：检查密封间隙，迷宫密封径向间隙0.2-0.4mm，碳环密封0.05-0.1mm。 修复更换：磨损部件修复或更换，转子重新进行动平衡校正，精度达到G2.5级。 组装调试：按反向顺序组装，保证各部件间隙符合标准，进行对中和试运行。

五、稀土提纯配套风机系列简介

除了D系列，我公司还为稀土提纯工艺提供多种专用风机：

5.1 “C(Y)”型系列多级离心鼓风机

特点：中压多级风机，压力范围0.5-1.2kgf/cm²，流量范围50-800m³/min；应用：适用于稀土矿石浮选、物料输送等中压环节。

5.2 “CF(Y)”和“CJ(Y)”型系列专用浮选离心鼓风机

特点：专门为浮选工艺设计，强调流量稳定性和调节精度；应用：稀土矿浮选工序，为浮选槽提供均匀稳定的充气。

5.3 “AI(Y)”型系列单级悬臂加压风机

特点：单级悬臂结构，结构紧凑，维护方便，压力范围0.1-0.5kgf/cm²；应用：小型系统气体加压、通风换气等低压力场合。

5.4 “S(Y)”型系列单级高速双支撑加压风机

特点：单级双支撑，转速高（可达20000rpm），压力范围0.5-1.5kgf/cm²；应用：需要较高压力但流量不大的工艺环节。

5.5 “AII(Y)”型系列单级双支撑加压风机

特点：单级双支撑，结构坚固，运行稳定，压力范围0.3-1.0kgf/cm²；应用：一般工艺气体加压和输送。

六、工业气体输送风机的特殊考量

重稀土提纯过程中涉及多种工业气体的输送，不同气体对风机有特殊要求：

6.1 不同气体的特性与风机适配

氮气(N₂)和氩气(Ar)：惰性气体，用于保护性气氛。需注意密封性要求高，防止空气渗入。材料选择普通碳钢或不锈钢即可。 氧气(O₂)：强氧化性气体，禁止油脂接触。风机需脱脂处理，采用铜合金或不锈钢材料，密封要求极高。 氢气(H₂)：密度小，易泄漏，易燃易爆。风机需防爆设计，采用特殊密封（如干气密封），严格控制间隙。 二氧化碳(CO₂)：具有一定腐蚀性，特别是含水时形成碳酸。需采用不锈钢材料，注意排水设计。 工业烟气：成分复杂，可能含有腐蚀性成分和颗粒物。需采用耐磨耐腐蚀材料，前置高效过滤器。

6.2 气体参数对风机性能的影响

气体密度变化：密度变化直接影响风机压力和功率，公式为：压力与密度成正比，功率与密度成正比。 气体温度变化：温度升高导致密度减小，相同转速下风机压力降低，所需功率减少。 气体湿度影响：湿度增加相当于气体分子量减小，密度降低。同时可能引起内部凝结，腐蚀部件。 气体压缩性：高压比时需考虑气体可压缩性，实际性能曲线与理想气体有偏差。

6.3 安全防护措施

防爆设计：输送易燃易爆气体时，风机采用防爆电机，消除火花可能； 泄漏监测：设置气体泄漏检测装置，特别是氢气等危险气体； 超压保护：出口设置安全阀，防止系统超压； 温度监控：轴承和气体温度连续监测，超温报警停机； 振动保护：振动监测装置，振动超标自动报警或停机。

七、重稀土提纯风机的发展趋势

随着稀土提纯技术的进步，对风机设备提出了更高要求：

智能化控制：采用变频驱动和智能控制系统，实现风量风压的精确调节，适应工艺参数波动； 高效节能：研发更高效的气动模型，采用三元流设计，效率提升3%-5%； 长周期运行：改进材料和处理工艺，延长大修周期至5-8年； 低维护设计：采用磁悬浮轴承、干气密封等无接触技术，减少维护需求； 模块化设计：标准模块组合，缩短交货周期，降低备件库存； 环保适应性：低噪音设计，振动值进一步降低，符合更严格的环保标准。

结语

D(Y)2916-1.75型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土钇提纯工艺中的关键设备，其设计和制造充分考虑了稀土提纯的特殊工况要求。通过优化的气动设计、合理的结构布局、专用的材料选择和精密的制造工艺，确保了风机在高压、高可靠性、高密封性方面的卓越表现。正确的选型、规范的安装、科学的维护和及时的修理，是保证风机长期稳定运行的关键。随着稀土产业的发展和技术进步，风机技术也将不断创新，为稀土资源的清洁高效利用提供更加强大的装备支持。

风机选型参考:F9-19№18.5D离心风机技术说明

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