CHP5000MA臥螺沉降式離心機國產(chǎn)化改造
技術(shù)支持
某公司采用懸浮法生產(chǎn)SAN珠料，離心脫水選用阿法拉伐公司的CHP5000MA臥螺卸料沉降式離心機。設(shè)備投用14年來，除差速器故障較多以外，運行相對平穩(wěn)，分離效果好，能滿足工藝生產(chǎn)的要求。
但是，隨設(shè)備運行周期的延長，螺旋、轉(zhuǎn)鼓磨損變形越來越嚴(yán)重，動不平衡量大幅增加，設(shè)備振動加劇，差速器故障更加頻繁。
若整臺設(shè)備進(jìn)口，定貨周期長，費用昂貴，因此對該設(shè)備進(jìn)行了國產(chǎn)化更新改造。從改造后的運行狀況看，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
1 SAN懸浮液分離工藝流程
SAN淤漿經(jīng)冷卻后由泵送入離心機進(jìn)行離心洗滌和脫水，然后進(jìn)行干燥，母液送往廢水單元。
2 臥螺沉降式離心機結(jié)構(gòu)及工作原理
轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器在機殼內(nèi)同心安裝，主電動機通過帶傳動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓通過空心軸與行星差速器的外殼相連接，行星差速器的輸出軸帶動螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓作同向差速旋轉(zhuǎn)。懸浮液從中心加料管連續(xù)送入機腔內(nèi)，經(jīng)過螺旋輸送器內(nèi)筒加料隔倉的進(jìn)料口進(jìn)到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，依靠固液兩相的密度差，在離心力的作用下分離分層。由于螺旋與轉(zhuǎn)鼓的相對運動，沉渣被螺旋推送到轉(zhuǎn)鼓小端的干燥區(qū)從排渣孔排出，澄清液從轉(zhuǎn)鼓大端的溢流孔流出。
轉(zhuǎn)鼓的運轉(zhuǎn)速度直接決定分離因數(shù)，而螺旋的速差則直接影響被輸送到轉(zhuǎn)鼓外的固體含水率。它對處理量、停留時間和固體排出有直接影響。
3 運行中主要故障
離心機在運行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)差速器輸出端滾動軸承，Ⅰ、Ⅱ級行星齒輪，行星齒輪銅瓦以及骨架油封等損壞的情況，同時螺旋推料工作表面粘結(jié)的硬質(zhì)合金刀片脫落、外轉(zhuǎn)鼓沖刷磨損嚴(yán)重，從而引起離心機振動加劇、過載跳閘等故障，差速器使用壽命1～3個月，無法保證長周期運行。
4 改造措施
4.1 螺旋輸送器改造
螺旋輸送器的螺旋葉片由原等螺距設(shè)計成螺距漸變的形式，螺距從轉(zhuǎn)鼓大端至小端逐漸減小，使沉渣在輸送時除受到徑向的離心力壓實外，還受到軸向的雙向擠壓作用，沿軸向產(chǎn)生擠壓力。于是沉渣的毛細(xì)孔隙減小，所含的水分向外排放，從而使沉渣的含水量降低。
CHP5000MA臥螺沉降式離心機的螺旋推料面是采用粘結(jié)硬質(zhì)合金片（20mm×20mm）的辦法，將合金片粘結(jié)在螺旋帶上工作，由于沖刷、粘結(jié)劑的老化和檢修時難免的碰撞、敲擊，合金片部分脫落，不平衡量嚴(yán)重超標(biāo)，造成機器振動，需要修理。在本次改造中，螺旋輸送器排渣口及螺旋推料面選用高耐磨材質(zhì)硬質(zhì)合金，進(jìn)料管及其它與物料接觸的部件選用316L不銹鋼材料。采用在螺旋推料面熱焊鎢鈷合金（50～55HRC）的方法，解決了硬質(zhì)合金片脫落的問題。在熱焊中采用特殊的WC-Co硬質(zhì)合金與鋼鎢極氬弧焊焊接材料及工藝，不僅解決了變形問題，而且具有以下優(yōu)點：
（1）焊接牢固，不會脫落，可以在螺旋片的表面形成連續(xù)的硬質(zhì)合金層，使螺旋片和硬質(zhì)合金層形成一個整體，結(jié)構(gòu)更加 合理。
（2）制造周期短，成本低。
（3）焊接硬質(zhì)合金的表面容易加工，可以通過機械加工的方法保證零件的加工精度。
（4）用微電腦整機動平衡儀對整機動平衡進(jìn)行校正，進(jìn)一步降低了整機振動（本機實際動不平衡質(zhì)量4.6g）。
將螺旋前端第二、三螺旋帶之間的8個絲堵進(jìn)行了改造，在絲堵的中心位置分別鉆削了φ6.8mm的圓孔，使積存在前腔的物料能及時被甩出，保證螺旋的平衡不被破壞，以降低其振動值。
4.2 轉(zhuǎn)鼓國產(chǎn)化制造
（1）轉(zhuǎn)鼓兩端半軸坯料的制備
轉(zhuǎn)鼓半軸選0Cr18Ni11Nb，坯材為鑄件。該材料抗拉強度為210MPa，比普通的奧氏體不銹鋼高約30MPa。嚴(yán)格控制澆鑄溫度，在熱節(jié)大的地方設(shè)置了補縮冒口，控制冷卻順序，取得了較好效果。
（2）其它零部件的機械加工
外轉(zhuǎn)鼓組件材質(zhì)均采用1Cr18Ni9Ti，在水平段和錐段車銷加工過程中利用胎具嚴(yán)格控制其加工精度。
4.3 差速器行星架滾動軸承改造
CHP5000MA離心機差速器選用P47.5漸開線行星齒輪變速器，結(jié)構(gòu)為動軸線輪系（也稱周轉(zhuǎn)輪系）中的雙級NGW型傳動，一級行星輪架輸入端和二級行星輪架的2個支撐端都采用RHP XLJ5E，動載荷約7500N。差速器出現(xiàn)故障后全面檢查，發(fā)現(xiàn)損壞的部件幾乎全部集中在輸出端軸承（RHP XLJ5E）。從軸承表象上看，損壞有滾珠變形、軸承保持架損壞及滾珠軌道碾壓變形嚴(yán)重幾種。
定量計算差速器輸出端軸承承受的載荷是一個非常復(fù)雜過程，影響因素多。某廠高密度聚乙烯車間福樂偉Z92臥螺離心機使用工況和該CHP5000MA臥螺離心機相似。福樂偉Z92離心機連續(xù)運行超過150d，差速器出現(xiàn)故障一次，故障原因是二級行星輪的一組滑動軸承潤滑不良所致，輸出端軸承使用情況良好，內(nèi)外圈軌道、滾動體、保持架完好，磨損量小。
通過綜合對比分析，差速器二級輸出端軸承承載能力太小是差速器故障的主要原因。為了保證幾臺差速器的互換性，只改造差速器前端蓋及離心機的機頭法蘭，將輸出端軸承由XLJ5E改為6224，軸承動負(fù)荷則由7500N提高到了14600N。改造后的CHP5000MA臥螺離心機差速器的壽命已經(jīng)由平均60d提高到180d以上，情況良好。
4.4 改造效果
整機國產(chǎn)化更新改造后運行良好，經(jīng)過對離心機機架、轉(zhuǎn)鼓承載軸承的狀態(tài)檢測顯示，其振動值都保持在一個相對較低的水平，且一直很穩(wěn)定，差速器的溫度也在72～85℃正常變化。改造前后進(jìn)料量均為6.0m3/h，振動值比較見下表：
參數(shù) | 機架垂直 | 機架水平 | 機架軸向 | 大端軸承 | 小端軸承 |
改造前 | 0.5 | 0.38 | 0.34 | 0.42 | 0.67 |
改造后 | 0.23 | 0.19 | 0.18 | 0.22 | 0.26 |
可以看出，螺旋、轉(zhuǎn)鼓的運行狀態(tài)良好，國產(chǎn)化改造是成功的。
5 經(jīng)濟(jì)效益
國產(chǎn)及進(jìn)口離心機部件價格比較見下表：
部件名稱 | 轉(zhuǎn)鼓 | 螺旋 | 差速器 | 年平均修理、備件費 |
進(jìn)口價格 | 278 | 324 | 220 | 88 |
國產(chǎn)價格 | 82 | 93 | 60 | 21 |
從上表可以看出，進(jìn)口1臺離心機比國產(chǎn)離心機的價格高出587萬元，且每年可節(jié)約備件費67萬元，國產(chǎn)化改造的經(jīng)濟(jì)效益可觀。另外，國產(chǎn)化改造后成功解決了螺旋經(jīng)常失衡的問題，機器的維修、備件的訂購方便、快捷，保證了安穩(wěn)優(yōu)生產(chǎn)。
6 結(jié)語
CHP5000MA臥式螺旋沉降離心機國產(chǎn)化更新改造工作已經(jīng)完成，從目前超過24個月的運行狀態(tài)看，設(shè)備振動值大幅降低，離心脫水效果良好，差速器運行狀態(tài)穩(wěn)定，壽命增長，維修費用降低，滿足工藝要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。但離心機主軸承潤滑系統(tǒng)換熱效果不佳，主軸承溫度偏高，此系統(tǒng)的改造將是下一步工作的重點。
