金属铁(Fe)提纯矿选风机:D(Fe)2236-2.65型高速高压多级离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：矿物提纯、离心鼓风机、铁矿选型、D(Fe)2236-2.65、风机维修、工业气体输送、轴瓦、碳环密封、转子总成

引言：矿物提纯与风机技术的重要性

在矿业冶炼领域，铁的提纯是一个复杂而关键的工艺过程，涉及破碎、磨矿、分选、浮选、浓缩等多个环节。在这些工序中，离心鼓风机作为提供气源动力的核心设备，其性能直接影响到选矿效率、能耗指标和最终产品质量。特别是对于铁(Fe)单质的提纯，需要根据铁矿物的物理化学特性，选择专门设计的风机设备。本文将围绕矿业冶炼中铁提纯专用的D(Fe)2236-2.65型高速高压多级离心鼓风机，系统阐述其基础知识、型号解析、配件组成、维修要点以及工业气体输送特性，为从事相关领域的技术人员提供参考。

一、矿业冶炼铁提纯工艺对风机设备的技术要求

铁矿石提纯是一个典型的物理化学分离过程，主要目的是提高铁品位，降低杂质含量。在这一过程中，风机设备主要应用于以下几个关键环节：

浮选工艺：利用矿物表面物理化学性质的差异，通过气泡将目标矿物与脉石分离。这一过程需要稳定、可调节的气源，对风机的压力稳定性和气体纯净度有较高要求。

跳汰选矿：根据矿物密度差异，在水介质中进行重力分选。风机提供的气源用于产生脉动水流，其频率和振幅直接影响分选效果。

气力输送：将粉碎后的矿石粉末在管道中输送，需要风机提供连续稳定的气流。

烟气处理与气氛控制：在冶炼环节，需要控制炉内气氛，输送特定工业气体，这要求风机具有良好的密封性和材料兼容性。

针对这些工艺需求，风机设备必须具备以下特性：高压力输出能力、流量可调范围广、运行稳定性高、耐磨耐腐蚀、密封性能优异、维护方便等。D(Fe)型系列高速高压多级离心鼓风机正是为满足这些苛刻条件而设计的专业化设备。

二、D(Fe)2236-2.65型高速高压多级离心鼓风机型号解析与结构特点

2.1 型号命名规则与技术含义

D(Fe)2236-2.65型风机的完整型号包含了丰富的信息：

“D”：表示该风机属于高速高压多级离心鼓风机系列，该系列专为高压力要求的工业应用设计。

(Fe)：表示该风机主要针对铁(Fe)矿物提纯工艺优化设计，在材料选择、密封设计、内部流道等方面考虑了铁矿工艺的特殊要求。

“2236”：内部编码，通常包含风机尺寸、叶轮级数、设计版本等信息。在此型号中，“22”可能表示风机进口直径或基础尺寸类别，“36”可能表示叶轮级数或设计变型。

“2.65”：表示风机出风口压力为2.65公斤力每平方厘米（kgf/cm²）或约0.265兆帕（MPa）。根据行业惯例，如果没有特别标注进口压力，则表示进口压力为1个标准大气压。

2.2 主要技术参数与性能特点

D(Fe)2236-2.65型风机是专为铁矿选矿工艺中的高压气体需求设计的，其主要技术特点包括：

多级压缩设计：通过多级叶轮串联，实现气体逐级压缩，最终达到2.65 kgf/cm²的高出口压力。这种设计在保持高效率的同时，避免了单级压缩比过高导致的温升过大和效率下降问题。

高速运转能力：采用高速电机或齿轮增速装置，使叶轮转速可达每分钟数千转甚至上万转，从而实现高压输出。高速设计也减小了风机整体尺寸，节约安装空间。

铁矿工艺适应性：针对铁矿选矿过程中可能存在的粉尘、湿气等工况，在内部流道设计、材料选择（如耐磨涂层）和密封系统方面进行了特殊优化。

高效气动设计：叶轮和扩压器采用三元流设计理念，应用计算流体动力学优化，使风机在设计工况点具有较高的等熵效率和较宽的高效运行范围。

稳定性与可靠性：针对矿业连续生产的特点，加强了转子动力学设计，确保在第一、第二临界转速以上安全运行，并具有良好的抗扰动能力。

2.3 与跳汰机配套选型要点

在铁矿选矿中，跳汰机是重要的重选设备，其分选效果很大程度上取决于脉动水流的特性，而这又由配套风机的性能决定。D(Fe)2236-2.65型风机与跳汰机配套时，需注意以下要点：

压力匹配：跳汰机所需风压通常在0.2-0.4 MPa之间，D(Fe)2236-2.65型风机的2.65 kgf/cm²（约0.26 MPa）出口压力正处于这一范围内，能够满足大多数铁矿跳汰工艺的要求。

流量调节能力：跳汰工艺需要根据矿石粒度、密度差异调整脉动频率和振幅，这就要求风机具有良好的流量调节能力。D(Fe)2236-2.65型风机通常配备进口导叶调节或变频调速装置，可在60%-105%的额定流量范围内高效运行。

压力稳定性：跳汰机对风压稳定性要求较高，压力波动会导致床层不稳定，影响分选效果。该型风机通过精密的多级平衡设计和先进的控制系统，可保持出口压力波动在±1%以内。

抗负荷变化能力：在给矿量变化时，跳汰机阻力特性会发生变化，要求风机具有良好的抗干扰能力和自适应调节性能。

三、D(Fe)2236-2.65型风机关键部件详解

3.1 风机主轴设计与制造

主轴是离心鼓风机传递动力的核心部件，D(Fe)2236-2.65型风机的主轴设计考虑了高速高压工况的特殊要求：

材料选择：通常采用高强度合金钢，如42CrMo或35CrMoV，经过调质处理，使材料具有高强度、高韧性和良好的抗疲劳性能。

结构设计：采用阶梯轴设计，通过精确计算确定各轴段直径，确保足够的刚度和强度。同时，考虑临界转速避让，使工作转速远离临界转速区域，通常设计为工作转速高于第一临界转速但低于第二临界转速。

加工精度：主轴各配合面的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度要求极高。例如，轴承安装处的圆柱度误差不超过0.005mm，表面粗糙度Ra不超过0.4μm。

动平衡要求：主轴在装配前需进行单独动平衡，平衡精度达到G2.5级或更高，确保高速运转时的稳定性。

3.2 风机轴承系统与轴瓦技术

D(Fe)2236-2.65型风机采用滑动轴承（轴瓦）支撑系统，与滚动轴承相比，滑动轴承更适合高速重载工况：

轴瓦材料：通常采用巴氏合金（白合金）作为轴承衬材料，这种材料具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，能够容忍少量异物进入润滑间隙而不损伤轴颈。

轴承结构：采用可倾瓦轴承或固定瓦轴承设计。可倾瓦轴承由多个独立瓦块组成，每个瓦块可绕支点轻微摆动，形成最佳油膜形状，具有优异的稳定性，可有效抑制油膜振荡。

润滑系统：配备强制循环压力润滑系统，润滑油经冷却器降温、过滤器净化后进入轴承，确保形成稳定的流体动压油膜。油膜厚度通常在20-50μm之间，油膜压力分布遵循雷诺方程描述规律。

间隙控制：轴瓦与轴颈之间的径向间隙是关键技术参数，一般为轴颈直径的0.001-0.002倍。间隙过小会导致润滑不良、温度升高；间隙过大会引起振动增大。

3.3 风机转子总成与动平衡

转子总成是风机中旋转部件的组合体，包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等：

叶轮设计与制造：D(Fe)2236-2.65型风机采用后弯式叶轮，叶片型线经过气动优化，效率高、工作范围宽。叶轮材料通常为高强度铝合金或不锈钢，采用精密铸造或五轴加工中心制造，确保型线精度。

转子装配：叶轮与主轴的配合采用过盈配合，通过加热叶轮或冷缩主轴的方式装配，过盈量经过精确计算，确保在高速旋转时不产生松动。

动平衡校正：转子总成装配完成后，必须在高速动平衡机上进行整体动平衡。平衡精度通常要求达到G1.0级，残余不平衡量按公式“允许不平衡量等于平衡精度等级乘以转子质量再除以角速度”计算。

临界转速分析：通过转子动力学分析，计算转子的各阶临界转速，确保工作转速避开临界转速区，通常要求工作转速与临界转速的分离裕度大于20%。

3.4 密封系统：气封、油封与碳环密封

密封系统是确保风机高效、安全运行的关键，D(Fe)2236-2.65型风机采用多重密封组合：

迷宫密封（气封）：在叶轮与机壳之间、级间等位置设置迷宫密封，利用多次节流膨胀原理降低气体泄漏。迷宫齿数、齿形和间隙经过优化设计，泄漏量可控制在总流量的1%-3%之间。

油封：在轴承箱两端设置接触式或非接触式油封，防止润滑油泄漏。常用的是骨架油封或迷宫式油封，要求泄漏量极低，同时摩擦阻力小。

碳环密封：在高速轴伸端等重要部位采用碳环密封，这是本型风机的一大特点。碳环密封由多个碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套表面，实现动态密封。碳材料具有良好的自润滑性和耐磨性，即使在少量干摩擦情况下也能正常工作。

密封系统集成：各种密封方式不是孤立工作，而是形成系统。例如，在轴承箱与机壳之间，可能采用“迷宫密封+碳环密封+充气密封”的组合，确保无介质互串。

3.5 轴承箱设计与润滑系统

轴承箱是支撑转子、容纳轴承和密封的关键部件：

结构设计：采用高强度铸铁或铸钢制造，具有良好的刚性和减振性能。箱体设计考虑热膨胀因素，确保在各种工况下轴承对中良好。

冷却设计：轴承箱设置冷却水套或散热片，通过循环水冷却，控制轴承工作温度在60-70℃以下，确保润滑油性能和轴承寿命。

监测系统：配备轴承温度传感器、振动传感器和油位视镜，实时监控轴承运行状态。温度升高或振动增大往往是故障的先兆。

四、风机常见故障诊断与维修技术

4.1 振动异常分析与处理

振动是离心鼓风机最常见的故障现象，可能原因包括：

转子不平衡：由于叶轮磨损、结垢或部件松动导致质量分布不均。可通过振动频谱分析判断，特征为转速频率处振动峰值突出。处理方法是清洁叶轮或重新进行动平衡。

对中不良：风机与电机对中误差过大，产生附加力矩。振动特征为轴向振动较大，且2倍频成分明显。需重新进行激光对中，确保联轴器对中误差在允许范围内。

轴承故障：轴瓦磨损、巴氏合金脱落或润滑不良。振动频谱中会出现高频成分，并伴随温度升高。需检查轴承间隙、油膜状况，必要时更换轴瓦。

共振现象：工作转速接近临界转速或基础固有频率。振动幅值会突然增大，且对转速变化敏感。需改变工作转速或加固基础。

4.2 性能下降原因与恢复措施

风机运行一段时间后可能出现风量不足、压力下降等问题：

内部间隙增大：叶轮与机壳、密封件磨损导致内部泄漏增加。可通过性能测试计算内效率下降程度，必要时调整或更换密封件。

流道积垢：铁矿粉尘在叶轮和机壳表面沉积，改变流道形状，降低气动效率。需定期清洁，严重时可采用喷砂或化学清洗。

叶轮磨损：含尘气体造成叶轮冲蚀磨损，特别是叶片进口边和出口边。可检查磨损情况，采用耐磨焊条堆焊修复或更换叶轮。

4.3 密封系统维护与更换

密封系统失效会导致气体泄漏、润滑油污染等问题：

迷宫密封检修：检查迷宫齿磨损情况，齿顶变圆或间隙超过设计值1.5倍时应更换。安装时确保径向间隙均匀，轴向间隙符合要求。

碳环密封更换：碳环磨损后与轴套间隙增大，当泄漏量超标时需要更换。安装新碳环时注意方向，分瓣碳环的接缝应错开，弹簧压力均匀。

油封维护：定期检查油封唇口磨损情况，如有硬化、裂纹或严重磨损应及时更换。安装时注意方向，防止弹簧脱落。

4.4 轴承系统检修要点

轴承系统检修是风机大修的核心内容：

轴瓦检查与刮研：拆检轴瓦，检查巴氏合金与瓦背结合情况，有无裂纹、脱壳现象。测量轴瓦间隙，如不符合要求需刮研调整。刮研时接触角控制在60-90°，接触点均匀分布。

轴颈检查与修复：检查轴颈表面有无划伤、磨损，圆度、圆柱度误差应不超过0.01mm。轻微损伤可用油石修磨，严重时需进行磨削修复。

润滑系统清洗：彻底清洗润滑油箱、油管、冷却器，更换润滑油。检查油泵、过滤器工作状态，确保润滑系统清洁、畅通。

五、铁提纯工艺中工业气体的安全输送

5.1 不同工业气体的输送特性与风机选型

在铁提纯和冶炼过程中，除了空气外，还需要输送多种工业气体，不同气体对风机的要求各异：

氧气(O₂)输送：氧气是强氧化剂，与油脂接触可能引发爆炸。输送氧气必须使用脱脂风机，所有与气体接触的部件需彻底脱脂处理，并采用防静电设计。通常选择“AII(Fe)”型系列单级双支撑加压风机，材料选用不锈钢，避免铁锈产生。

氢气(H₂)输送：氢气密度小、渗透性强、爆炸范围宽。输送氢气的风机需特别注重密封设计，采用干气密封或双端面机械密封，防止泄漏。电机需防爆设计，通常选择“C(Fe)”型系列多级离心鼓风机的特殊变型。

氮气(N₂)与惰性气体：主要用于保护气氛，防止氧化。这些气体化学性质稳定，对风机材料无特殊要求，但需注意纯度保持，避免泄漏导致气氛破坏。

二氧化碳(CO₂)输送：二氧化碳在一定条件下可能形成干冰，造成流道阻塞；溶于水形成碳酸，对碳钢有腐蚀作用。输送CO₂的风机需保温设计，材料选用不锈钢或涂层保护。

工业烟气：温度高、含尘量大、成分复杂，可能含有腐蚀性成分。风机需耐高温设计，采用冷却轴承箱、热障涂层等措施，叶轮和机壳选用耐热、耐磨材料。

5.2 不同系列风机在气体输送中的应用选择

根据输送气体的性质和工艺要求，可选择不同的风机系列：

“C(Fe)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等压力、大流量的气体输送，如跳汰机用空气、烟气循环等。多级设计使其在较宽范围内保持高效率。

“CF(Fe)”与“CJ(Fe)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为浮选工艺优化，注重压力稳定性和微气泡生成能力，气体分散效果好。

“D(Fe)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点型号所属系列，适用于高压需求，如深床跳汰、气力输送系统等。

“AI(Fe)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、清洁气体输送，如保护气氛循环。

“S(Fe)”型与“AII(Fe)”型系列加压风机：双支撑设计，转子稳定性好，适用于较大功率、关键工艺环节。

5.3 安全注意事项与防护措施

输送工业气体时需特别注意以下安全事项：

兼容性检查：确保风机所有与气体接触的材料（金属、密封件、润滑油）与输送气体兼容，防止化学反应、腐蚀或溶解。

泄漏监测：对可燃、有毒、窒息性气体，必须安装泄漏监测报警系统，特别是轴承箱、密封腔等潜在泄漏点。

静电防护：输送易燃易爆气体时，确保风机良好接地，轴封处考虑静电导出装置，防止电荷积累。

应急措施：制定应急预案，包括紧急停机程序、气体置换流程、人员疏散方案等。

定期检测：对输送危险气体的风机，增加检查频次，特别是密封系统、监测仪表的有效性检查。

六、D(Fe)2236-2.65型风机的运行维护与优化

6.1 日常巡检要点

建立系统的日常巡检制度，及早发现潜在问题：

振动与温度监测：每日记录各轴承部位的振动值和温度，与基线数据对比，发现趋势性变化。

润滑系统检查：检查油位、油压、油温是否正常，油质是否清洁，有无乳化、杂质。

密封状况观察：检查各密封点有无泄漏迹象，碳环密封的泄漏量是否在允许范围内。

性能参数记录：定期记录风量、压力、电流等运行参数，计算效率变化，评估风机状态。

6.2 预防性维护计划

制定基于运行时间和状态的预防性维护计划：

月度维护：检查紧固件是否松动，清洁过滤器，测试安全装置。

季度维护：检查联轴器对中情况，清洁冷却器，分析润滑油品质。

年度维护：全面检查轴承间隙、密封磨损情况，进行振动频谱分析，评估转子状态。

大修周期：根据运行小时数或状态监测结果，计划性大修，通常每3-5年或运行24000-40000小时进行一次全面解体检查修复。

6.3 性能优化措施

通过技术改造和运行调整，持续提升风机性能：

叶轮升级：采用新型高效叶轮替换旧叶轮，可能提升效率3%-8%。

控制系统优化：升级为变频调速或进口导叶自动调节，使风机始终在高效区运行。

密封系统改进：将传统密封升级为蜂窝密封或刷式密封，减少内部泄漏。

状态监测升级：安装在线监测系统，实时采集振动、温度、性能数据，实现预测性维护。

结语

D(Fe)2236-2.65型高速高压多级离心鼓风机作为铁矿提纯工艺中的关键设备，其设计充分考虑了矿业生产的特殊要求。从高强度主轴到精密轴承系统，从多重密封设计到耐磨损材料应用，每一处细节都体现了专业化的工程思考。正确理解风机型号含义，掌握关键部件的工作原理，建立科学的维护体系，对于保障风机长期稳定运行、提高铁矿选矿效率具有重要意义。

随着铁矿提纯技术向精细化、高效化、智能化方向发展，对风机设备也提出了更高要求。未来，风机技术将更加注重能效提升、智能控制、状态预测和全生命周期管理。作为技术人员，我们应不断更新知识，掌握新技术，将理论与实践结合，为矿业高质量发展贡献力量。