臥螺離心機(jī)主要由高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)鼓、與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)向相同且轉(zhuǎn)速略高或略低的螺旋以及差速器等部件組成，廣泛用于石油、化工、食品、制藥、環(huán)保等需要固-液分離的領(lǐng)域，能夠完成固相脫水，液相澄清，液-液-固，液-固-固三相分離，粒度分級(jí)等過(guò)程。
臥螺離心機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其振動(dòng)主要是由轉(zhuǎn)動(dòng)部件的不平衡引起的。臥螺離心機(jī)能否正常開機(jī)運(yùn)行，振動(dòng)大小是關(guān)鍵。臥螺離心機(jī)振動(dòng)大小通過(guò)振動(dòng)速度均方根的極大值來(lái)衡量，振動(dòng)速度均方根的極大值定義為振動(dòng)烈度。影響臥螺離心機(jī)振動(dòng)大小的原因很多，有設(shè)計(jì)的原因，也有生產(chǎn)制造、安裝、操作等方面的原因。
在對(duì)臥螺離心機(jī)試車過(guò)程中，常常發(fā)現(xiàn)同臺(tái)離心機(jī)進(jìn)水試車的振動(dòng)烈度大于不進(jìn)水空載時(shí)的振動(dòng)烈度，甚至有些臥螺離心機(jī)空載時(shí)振動(dòng)很小，而進(jìn)水試車時(shí)振動(dòng)烈度大到超過(guò) 標(biāo)準(zhǔn)限值，造成整臺(tái)離心機(jī)不合格。本文就臥螺離心機(jī)進(jìn)水試車比空載試車振動(dòng)更劇烈進(jìn)行分析，主要分析了螺旋推料器配重平衡塊的配重位置對(duì)進(jìn)水振動(dòng)的影響，以及減小影響的措施。
1 臥螺離心機(jī)簡(jiǎn)介
臥螺離心機(jī)主要由副電機(jī)、差速器、螺旋體、轉(zhuǎn)鼓、主軸承、機(jī)座、機(jī)罩、傳動(dòng)裝置及主電機(jī)等組成。其工作原理是：懸浮液經(jīng)進(jìn)料管和螺旋出料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用下，密度較大的固相顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋葉片不斷地沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固相顆粒刮下并推出排渣口。分離后的清液經(jīng)液層調(diào)節(jié)板開口流出轉(zhuǎn)鼓。螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即差轉(zhuǎn)速）通過(guò)差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其大小由渦流制動(dòng)器或副電機(jī)來(lái)控制。差速器的外殼與轉(zhuǎn)鼓相聯(lián)接，輸出軸與螺旋體相聯(lián)接，輸入軸與副電機(jī)相聯(lián)接。主電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)了差速器外殼的旋轉(zhuǎn)，副電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器的聯(lián)接來(lái)控制差速器輸入軸的轉(zhuǎn)速，使差速器能按一定的速比將扭矩傳遞給螺旋，從而實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)分離。
2 進(jìn)水試車振動(dòng)分析
2.1 振動(dòng)水試車振動(dòng)烈度大的可能原因
進(jìn)水試車比空載振動(dòng)烈度更大的原因可能包括：
（1）進(jìn)水后轉(zhuǎn)動(dòng)部件的質(zhì)量增加，水的質(zhì)量使臥螺離心機(jī)產(chǎn)生更大的彈性變形，進(jìn)水后轉(zhuǎn)動(dòng)部件的繞度更大，產(chǎn)生更大的質(zhì)量偏心，引起更強(qiáng)的振動(dòng)。
（2）螺旋推料器對(duì)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的攪動(dòng)產(chǎn)生質(zhì)量偏心，引起更大的振動(dòng)。
（3）由于離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔的幾何空間不對(duì)稱，引起轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的幾何中心線與旋轉(zhuǎn)軸心線不重合，產(chǎn)生質(zhì)量偏心，導(dǎo)致更大的振動(dòng)。
2.2 進(jìn)水試車振動(dòng)烈度更大的原因判斷
通過(guò)計(jì)算知道臥螺離心機(jī)進(jìn)水和空載的彈性變形均很小，二者的差異更小，可以忽略不計(jì)。因此，可以將臥螺離心機(jī)進(jìn)水試車和空載試車看作剛體來(lái)處理，可以排除由于水的質(zhì)量使轉(zhuǎn)動(dòng)部件繞度增大，從而使振動(dòng)增強(qiáng)的情況。
轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器轉(zhuǎn)速不同步時(shí)，螺旋推料器對(duì)水有一定的攪動(dòng)，一定程度上增強(qiáng)了離心機(jī)的振動(dòng)。轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器的轉(zhuǎn)速同步時(shí)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔的水也與轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器的轉(zhuǎn)速同步，可以認(rèn)為螺旋推料器對(duì)水沒(méi)有攪動(dòng)。但是，離心機(jī)進(jìn)水試車的振動(dòng)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)速不同步時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)幾乎沒(méi)有區(qū)別。所以，螺旋推料器對(duì)水的攪動(dòng)不是引起振動(dòng)增強(qiáng)的主要原因。
離心機(jī)的轉(zhuǎn)速很大，分離因數(shù)很高，離心加速度為重力加速度的數(shù)千倍。所以轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水只要很小的質(zhì)量偏心就可能會(huì)產(chǎn)生較大的偏心力矩，從而增強(qiáng)振動(dòng)。
綜上所述，造成進(jìn)水試車比空載振動(dòng)烈度更大的主要原因，是轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的質(zhì)量偏心。
離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓由柱錐形筒體組成。轉(zhuǎn)鼓在裝配前經(jīng)過(guò)精加工，精度等級(jí)很高，可看作由理想的圓柱和圓錐體內(nèi)腔組成。轉(zhuǎn)鼓的動(dòng)平衡是通過(guò)在轉(zhuǎn)鼓外壁去重處理來(lái)達(dá)到的，轉(zhuǎn)鼓的去重處理方法不會(huì)影響離心機(jī)內(nèi)腔的幾何形狀。在進(jìn)水試車時(shí)，假設(shè)去除螺旋推料器，高速旋轉(zhuǎn)水的形狀也由圓柱和圓錐體內(nèi)腔組成，在這種情況下可以認(rèn)為轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的幾何中心線與轉(zhuǎn)鼓軸心線重合，而轉(zhuǎn)鼓的軸心線可以近似地認(rèn)為和旋轉(zhuǎn)軸心線重合，即可認(rèn)為轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的幾何中心與旋轉(zhuǎn)軸心線重合，表明轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水無(wú)質(zhì)量偏心。所以轉(zhuǎn)鼓不是造成轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水質(zhì)量偏心的原因。
離心機(jī)螺旋推料器由螺旋葉片和螺旋筒體組成。螺旋筒體在焊接螺旋葉片之前通常只加工其外表面。螺旋葉片通常是由一片片的鋼板壓成的，然后被焊接在螺旋推料器的筒體上。焊接葉片后的螺旋推料器通常只對(duì)螺旋葉片外圓進(jìn)行精加工，不對(duì)螺旋葉片的端面進(jìn)行精加工。這種制造工藝會(huì)造成螺旋推料器的偏心質(zhì)量較大，從而使螺旋推料器的配重質(zhì)量較大。螺旋推料器的配重通常是在螺旋推料器兩頭的葉片上增加配重塊來(lái)達(dá)到平衡的目的。
為了減小配重塊的質(zhì)量，通常把配重塊的選擇半徑取較大，這樣配重塊就完全淹沒(méi)在液層中。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水由于配重塊的干涉，使水層不對(duì)稱地少了2個(gè)缺口，從而造成轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的質(zhì)量偏心；螺旋葉片的一部分伸入液層中，使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水有了螺旋形的缺口，這是引起轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水質(zhì)量偏心的另一個(gè)主要原因。
綜上分析，臥螺離心機(jī)進(jìn)水試車比空載振動(dòng)烈度更大的主要原因是轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的質(zhì)量偏心。造成轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水質(zhì)量偏心的原因有兩個(gè)：一是螺旋推料器螺旋葉片上焊接的配重塊，二是螺旋推料器的螺旋葉片。
3 改進(jìn)方法
3.1 減小配重塊對(duì)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的影響
螺旋推料器動(dòng)平衡偏心質(zhì)量越小，配重塊質(zhì)量就越小；配重塊質(zhì)量越小就越容易做到配重塊不接觸水層。所以設(shè)計(jì)時(shí)首先要從理論上避免螺旋推料器的質(zhì)量偏心，其次要增加制造精度，特別是應(yīng)對(duì)螺旋推料器的內(nèi)腔進(jìn)行精加工。
3.2 減小螺旋葉片對(duì)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的影響
要減小螺旋葉片對(duì)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的影響，就要降低螺旋葉片造成的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的質(zhì)量偏心：
（1）從設(shè)計(jì)上去避免，比如采用雙頭螺旋代替單頭螺旋。
（2）螺旋葉片焊接后，應(yīng)對(duì)其螺距和端面進(jìn)行 校正。
4 試驗(yàn)比較
由于受制造成本以及加工設(shè)備的限制，本試驗(yàn)用雙頭螺旋臥螺離心機(jī)的螺旋葉片端面未進(jìn)行精加工，只對(duì)配重塊焊接不同位置進(jìn)行了兩組試驗(yàn)：一組配重塊處于水層中，另一組配重塊不接觸水層。試驗(yàn)采用AWA5933型測(cè)振儀，采取接觸方式對(duì)離心機(jī)大端軸承和離心機(jī)小端軸承進(jìn)行了測(cè)量。
測(cè)量結(jié)果顯示，配重塊處于什么位置對(duì)空載振動(dòng)沒(méi)有影響。配重塊不接觸水層，水平和豎直方向的振動(dòng)值比處于水層中時(shí)更小，軸向方向的振動(dòng)值與處于水層中時(shí)很接近，振動(dòng)烈度比處于水層中時(shí)更小。試驗(yàn)說(shuō)明：配重塊引起轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)水的質(zhì)量偏心，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)因其產(chǎn)生的軸向離心力，對(duì)水平和豎直方向的振動(dòng)有影響，對(duì)軸向方向的振動(dòng)幾乎沒(méi)有影響。
5 結(jié)語(yǔ)
振動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)件的質(zhì)量偏心引起的。轉(zhuǎn)動(dòng)件的質(zhì)量偏心在生產(chǎn)中不能完全避免，只能盡量減少。要盡量減少臥螺離心機(jī)進(jìn)水試車水層的質(zhì)量偏心，縮小進(jìn)水試車與空載振動(dòng)的差距，主要有3個(gè)措施：
（1）從設(shè)計(jì)上去規(guī)避。
（2）提高螺旋葉片的制造精度。
（3）在選擇配重塊配重位置時(shí)，盡量使配重塊伸入水層的體積較小，做到配重塊不接觸水層。
