臥式螺旋沉降離心機在PVC生產(chǎn)中的使用經(jīng)驗
行業(yè)動態(tài)
工業(yè)用離心機按結(jié)構(gòu)和分離要求，可分為過濾離心機、沉降離心機和分離機3類。
用懸浮法工藝生產(chǎn)的PVC漿料含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為30%，一般采用臥式螺旋沉降離心機脫水，得到含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～25%的濕固體物料。中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司（以下簡稱吉蘭泰公司）在PVC漿料脫水工藝中使用的是日本巴工業(yè)株式會社生產(chǎn)的TRH084型臥式螺旋沉降離心機，設(shè)計產(chǎn)能為15t/h，濾餅含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（22±3）%。
一、臥式螺旋沉降離心機工作原理
離心沉降是利用懸浮液（或乳濁液）中密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理，實現(xiàn)液-固（或液-液）分離。臥式螺旋沉降離心機是利用離心沉降原理分離懸浮液的設(shè)備。其轉(zhuǎn)鼓由電動機通過皮帶拖動，達(dá)到預(yù)定的工作轉(zhuǎn)速。懸浮液由進(jìn)料管導(dǎo)入螺旋體內(nèi)腔，經(jīng)周向分配口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)域，轉(zhuǎn)鼓帶動懸浮液一同旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，固相質(zhì)點的沉降力達(dá)到其重力的千余倍，從而加大了固相與液相之間的密度差，加速固液分離。密度大的固相物質(zhì)沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁外環(huán)，密度小的液相分布在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁內(nèi)環(huán)。由差速器產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差傳給螺旋推料器，使沉積在轉(zhuǎn)鼓上的固相物被強制推移至轉(zhuǎn)鼓錐段干燥區(qū)，進(jìn)一步脫液后排出轉(zhuǎn)鼓，而澄清的液相隨著懸浮液的繼續(xù)加入而經(jīng)溢流口排出。
二、離心機啟停注意事項
在離心機啟停的過程中，應(yīng)“緩”“穩(wěn)”，主要觀察電流、扭矩及振動值的變化。
在離心機啟動前，觀察并調(diào)整好PLAN54型液壓油站潤滑油流量、壓力及進(jìn)料管清洗水流量。通過調(diào)整控制閥，使供油量達(dá)到12L/min，供油壓力達(dá)到1.0MPa，清洗水流量達(dá)到700L/h左右。待上述條件穩(wěn)定后啟動離心機，緩慢打開進(jìn)料閥。此時注意電流值及進(jìn)料量，避免因漿料濃度大幅上升造成扭矩控制動作。
運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，機組的振動（主軸承位）正常值為35μm左右（≤80μm），如果振動值超過50μm，首先檢查電動機、皮帶及皮帶輪等傳動部件，其次考慮軸承磨損故障。這是因為該機組有供油壓力、扭矩值聯(lián)鎖保護(hù)，在正常使用情況下，機組軸承一般不會出現(xiàn)問題，容易出現(xiàn)和被忽視的問題往往是皮帶漲緊度、皮帶輪動平衡等遭到了破壞。
離心機停機前先關(guān)閉進(jìn)料閥，再打開轉(zhuǎn)筒內(nèi)部沖洗水閥，流量為20～30m3/h，約5min后停止沖洗。為了防止停機過程中產(chǎn)生共振，電動機關(guān)停后還須從供料管供洗滌水直至停止。另外，鑒于其旋轉(zhuǎn)慣性大，不能制動，須自然停止。
三、運行中的監(jiān)測和記錄
離心機進(jìn)料趨于穩(wěn)定后，受提升載荷的影響，軸承溫度上升較快，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實際調(diào)整供油壓力和流量，盡量使之穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)。夏季環(huán)境溫度偏高，循環(huán)水溫度隨之升高，觀察循環(huán)水作為冷媒冷卻液壓油的工況，根據(jù)液壓油流量因油溫升高而降低的情況，及時調(diào)整供油壓力和流量，保證機組安全、穩(wěn)定運行。
記錄分為現(xiàn)場巡檢記錄和中控操作記錄兩部分。
巡檢記錄內(nèi)容至少包括液壓油供油流量、供油壓力、回油溫度、油泵壓力、差速器溫度、軸承座位置振動值（水平、垂直兩方向）、進(jìn)料管沖洗水流量及是否存在異響和漏油情況，檢查并記錄。
中控操作記錄內(nèi)容至少包括電流、扭矩。
由于吉蘭泰公司離心機下部輸送器（即濾餅破碎機）采用的是鏈條傳動帶動鉸刀旋轉(zhuǎn)打碎料餅的方式，存在鏈條脫落的可能性。如果料餅不能及時輸送，很容易使料斗積料，造成離心機跳停事故。所以日常巡檢對濾餅破碎機是否正常運轉(zhuǎn)的檢查也尤為重要，這也是容易被忽視的內(nèi)容。
四、離心機的維護(hù)保養(yǎng)
日常的離心機維護(hù)保養(yǎng)主要指潤滑油脂的更換及皮帶的檢查和更換。
4.1 潤滑
（1）差速器。
在正常情況下，每3個月更換1次潤滑油（大修后是500h）。換油時，筒壁油塞朝上，打開側(cè)面上位油塞，使該油塞孔處于上位，從筒壁油塞孔加注新啟封的潤滑油（建議使用20L小桶裝），加至從側(cè)面上位油塞孔能看見潤滑油即可，不宜過多，尤其在炎熱的夏季，以避免溫升后差速器腔室壓力過大，造成油封漏油或蹦出事故。
非正常情況主要指差速器行星齒輪油封漏油的情況，這一般是由齒輪軸被磨出凹槽或者油封老化導(dǎo)致的。采用每7天左右檢查油位的方法可以保證離心機繼續(xù)使用，雖然屬帶病運行，但不會影響正常使用。為了保護(hù)離心機，啟動方式采用變頻啟動。該啟動方式致使離心機啟停時間較長，一般情況下，生產(chǎn)車間不會隨便同意離心機啟停，出現(xiàn)行星齒輪軸封漏油后，安排同其他檢修項目同時進(jìn)行。吉蘭泰公司檢查油位時，均是與更換風(fēng)機進(jìn)口濾棉一同進(jìn)行。檢查方法為側(cè)面上位油塞在高位時打開側(cè)面上位油塞，查看油位，并及時補充。
（2）螺旋軸承。
每3個月更換油脂1次，要把油脂全部更換。在更換時觀察頂出油脂的顏色，頂出油脂全為新鮮油脂時為合格。鑒于加注油脂的過程因量大而耗時，建議利用氣動或電動注油機加注，加完油后上緊油塞，不可遺忘。在設(shè)備運轉(zhuǎn)后要勤觀察是否有甩油情況，如出現(xiàn)甩油情況，要及時協(xié)調(diào)處理。
（3）電動機。
每6個月加注油脂1次，把舊油頂出即可。
（4）潤滑裝置。
潤滑裝置即PLAN54型液壓油站，包括輸油管路。每6個月更換潤滑油1次，更換油過濾器，清洗空氣過濾器，檢查輸油管路老化情況。如果出現(xiàn)表皮褶皺、裂紋和明顯露絲情況，需要及時更換。
4.2 皮帶
日常檢查皮帶的漲緊情況，松弛后結(jié)合其他檢修項目一并處理。每半年進(jìn)行一次皮帶完好度的檢查，如發(fā)現(xiàn)存在開線、開裂情況，須及時更換。安裝皮帶時注意事項為：利用彈簧秤將變量設(shè)定為30mm，新皮帶負(fù)重為80～90N。
五、常見問題及處理措施
（1）差速器漏油。
差速器漏油問題常見于行星齒輪油封，一種原因是經(jīng)過長時間的使用，軸面磨出凹槽，解決方案是更換新油封，同時加調(diào)整墊調(diào)整密封線的位置。建議調(diào)整墊厚度為1mm，表面粗糙度為0.2～0.4mm即可。另一種原因是軸封老化、開裂，該問題主要出現(xiàn)在差速器大修后長時間放置，經(jīng)安裝上線短期內(nèi)（一般是2～6個月期間）就會出現(xiàn)泄漏，而且泄漏情況較重，不過此種情況下齒輪軸通常不會損傷，及時更換軸封即能解決問題。
（2）螺旋軸承位漏油。
螺旋軸承位置采用迷宮環(huán)密封，油質(zhì)正常的情況下一般不會出現(xiàn)漏油，出現(xiàn)漏油的情況經(jīng)常是回油不暢造成的。一旦發(fā)現(xiàn)該問題，首先打開空氣過濾罩，查看并清洗濾芯；其次檢查潤滑油回路是否暢通，可以沿回油管路“由高到低”適當(dāng)抬高回油管高度；再次查看回油管連接布置是否合理，如果管路布置過于曲折，需要截短，盡量直連；還可以重新安裝布局潤滑油站，將油站盡量安裝在機組側(cè)面，以縮短、暢通油站回路。
（3）液力/電磁耦合器故障。
液力耦合器屬于一種機械調(diào)速設(shè)備，液力耦合器的原理決定了其有8%～10%的速度損失。由于液力耦合器是用液壓油傳遞功率，因此速度控制不穩(wěn)定、功率因數(shù)低、調(diào)速精度差。當(dāng)液力耦合器故障時，只能停止運行，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，基本屬于淘汰產(chǎn)品。
吉蘭泰公司第1期工程采購的離心機是日本巴工業(yè)株式會社2006年產(chǎn)品，該產(chǎn)品當(dāng)時選用的調(diào)速設(shè)備即為電磁耦合器，由銅轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子和控制器3個部分組成。一般地，銅轉(zhuǎn)子和電動機軸連接，永磁轉(zhuǎn)子與工作機的軸連接，銅轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間有空氣間隙（稱為氣隙），沒有傳遞扭矩的機械連接。這樣，電動機和工作機之間形成了軟（磁）連接，通過調(diào)節(jié)氣隙來實現(xiàn)工作機軸扭矩、轉(zhuǎn)速的變化。
吉蘭泰公司在離心機使用時突然出現(xiàn)了電磁耦合器高溫不降的問題，判斷其原因是設(shè)備線圈老化，電能無法有效轉(zhuǎn)化成機械能，多余的電能以熱能的方式白白浪費掉了，而且該設(shè)備檢修難度較大。通過借鑒第2期設(shè)備（2008年產(chǎn)品）的變頻啟動方式，并聯(lián)系變頻器生產(chǎn)廠家配合完成改造工作，2013年增加變頻設(shè)備及進(jìn)行機械方面的改造后，離心機使用至今效果良好。
六、計劃性檢修
6.1 檢修分類和周期
離心機的計劃性檢修主要指設(shè)備大修，分為現(xiàn)場檢修和返廠維修。
離心機大修周期一般定為2年，可以延長，若按4.1節(jié)潤滑內(nèi)容嚴(yán)格落實，機組的大修周期可以延長到3年甚至4年。
6.2 原因分析
差速器為全密閉運轉(zhuǎn)形式，運行溫度在80℃左右。雖經(jīng)定期例行維護(hù)、保養(yǎng)、更換油品，但油品不可避免地會老化變質(zhì)形成油泥，積聚在差速器內(nèi)部，附著在滑動擋片、油孔等處。部分油泥在碾磨作用下炭化、結(jié)焦，堵塞油道，影響換熱效率，需要清理、疏通。
隨著長期運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子內(nèi)部軸承會出現(xiàn)疲勞磨損，密封件出現(xiàn)老化漏油現(xiàn)象，需要及時更換。有時太陽齒輪軸出現(xiàn)磨損，需要噴涂修復(fù)。吉蘭泰公司使用的離心機工作介質(zhì)為PVC漿料，在螺旋、轉(zhuǎn)鼓處會出現(xiàn)積料現(xiàn)象，約3mm后的松散度較小的集結(jié)板料給離心機螺旋推進(jìn)帶來額外的阻力，并磨損螺旋，極易造成螺旋變形，需要及時清理。
6.3 檢修方式及其選擇
現(xiàn)場檢修方式的大修也可認(rèn)為是大保養(yǎng)，主要完成差速器和轉(zhuǎn)子內(nèi)部的軸承、O形圈、油封等配件的更換工作。而磨損部位無法得到修復(fù)，有效的方法也只是打“黏結(jié)修復(fù)法”，無法解決根本問題，意義不大。
返廠檢修的方式才合乎設(shè)備“大修”的意思，返廠檢修可以同時實現(xiàn)“大保養(yǎng)”及設(shè)備尺寸修復(fù)。返廠檢修內(nèi)容包括：設(shè)備全面拆解，對部件逐一進(jìn)行清洗檢查；對設(shè)備齒輪進(jìn)行探傷檢測；對設(shè)備相關(guān)部件進(jìn)行精度檢測及精度修復(fù)；對設(shè)備相關(guān)部件做動平衡；全面更換基礎(chǔ)維保（大保養(yǎng)）所涵蓋的所有備件。
本著徹底解決設(shè)備問題的目的，建議采用返廠維修的檢修方式來完成離心機的大修工作。
6.4 檢修注意事項
（1）專用工具。包括扭矩扳手、三吊鉤吊環(huán)、F勾頭扳手、齒輪箱起吊架、英制內(nèi)六角扳手、啟銷器和押出螺栓等。
（2）分解嵌合部分時，用押出螺絲、拆卸器等均勻地拔出，切勿敲打分解。
（3）分解后的零件，放置于干凈、鋪有軟物的地方，防止意外損壞。
（4）由于旋轉(zhuǎn)部件已經(jīng)過精密的平衡調(diào)整，所以務(wù)必對準(zhǔn)V字記號后再裝配。
（5）熱套軸承、連接短軸須用軸承加熱器或油浴加熱到一定的溫度后再裝配。軸承用軸承加熱器加熱，溫度一般設(shè)定為95℃左右。連接短接用油浴加熱，溫度一般為180℃左右。
（6）記錄好檢修、返修設(shè)備的檢修臺賬，尤其記錄好設(shè)備編號、檢修時間及內(nèi)容。
七、國產(chǎn)化之路
根據(jù)現(xiàn)在國內(nèi)機械工業(yè)的技術(shù)水平與世界發(fā)達(dá)地區(qū)的技術(shù)水平之間存在著一定差距這一因素考慮，吉蘭泰公司決定研究主要從仿制出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)在的機械行業(yè)的工業(yè)水平，對關(guān)鍵部位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，建立自己的設(shè)備數(shù)據(jù)系統(tǒng)，比較科學(xué)合理。
經(jīng)過工程技術(shù)人員的刻苦鉆研，LW600型螺旋離心機已實現(xiàn)了國產(chǎn)化生產(chǎn)之路。離心機核心部件——齒輪箱（差速器）也完成了國產(chǎn)化研究并投產(chǎn)。
借鑒離心機國產(chǎn)化的成功案例，吉蘭泰公司在2011年同國內(nèi)某離心機制造單位合作選用了一臺齒輪箱（差速器），效果良好，使用2年時間未發(fā)生故障。另外，還和這家單位完成了其中一臺進(jìn)口離心機的2年大保養(yǎng)的所有內(nèi)容，投入使用已有2年時間，運行狀況良好。2017年又同這家單位完成2臺轉(zhuǎn)子總成（含差速器）返廠檢修工作，2臺離心機分別于2017年9月、10月上線投入使用，檢測數(shù)據(jù)良好，產(chǎn)能滿足要求，設(shè)備各項指標(biāo)均為良。
