1 臥螺沉降離心機(jī)概況
某石化公司中高密度聚乙烯產(chǎn)品主要采用了德國(guó)的淤漿法工藝進(jìn)行生產(chǎn)，該生產(chǎn)工藝將會(huì)采用一種高密度聚乙烯裝置進(jìn)行生產(chǎn)，在搭建后可保證該公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力達(dá)到30萬噸/年。其中，實(shí)現(xiàn)高密度聚乙烯中己烷溶劑和聚乙烯粉料的分離，則會(huì)主要使用臥螺沉降離心機(jī)。在該離心機(jī)實(shí)際使用過程中，由于存在離心重量超限、設(shè)備運(yùn)行振動(dòng)幅度較大等問題，造成了離心機(jī)經(jīng)常產(chǎn)生各種各樣的故障問題，嚴(yán)重影響著企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。轉(zhuǎn)子作為離心機(jī)中的關(guān)鍵部件，轉(zhuǎn)子運(yùn)行中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及更換周期較長(zhǎng)將是影響著產(chǎn)品生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，而當(dāng)前轉(zhuǎn)子則主要采用依賴進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)已成為企業(yè)自主掌握其核心部件生產(chǎn)能力的重要趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)，將解決：
（1）吸取消耗進(jìn)口設(shè)備的核心技術(shù)，提高企業(yè)在轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝等方面的關(guān)鍵技術(shù)。
（2）可根據(jù)實(shí)際情況有針對(duì)性的對(duì)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、材料及生產(chǎn)工藝進(jìn)行自主調(diào)整，而不依賴進(jìn)口的現(xiàn)有部件。
（3）縮短維修周期，降低設(shè)備維護(hù)成本，提高離心機(jī)的工作效率。
（4）通過離心機(jī)的轉(zhuǎn)子國(guó)產(chǎn)化的研究，有助于對(duì)離心機(jī)整臺(tái)國(guó)產(chǎn)化提供了借鑒和參考。
高密度聚乙烯裝置使用的是德國(guó)安德里茨公司SC4-1型臥螺沉降離心機(jī)。4臺(tái)離心機(jī)備有1套轉(zhuǎn)子，備用轉(zhuǎn)子與在用轉(zhuǎn)子交替使用，每套轉(zhuǎn)子平均使用周期為2～3年。由于進(jìn)口轉(zhuǎn)子及國(guó)產(chǎn)化較困難，如果同時(shí)出現(xiàn)兩臺(tái)離心機(jī)故障大修，對(duì)生產(chǎn)帶來極大隱患。面對(duì)這一情況，工廠決定對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化。
2 臥螺沉降離心機(jī)工作原理
臥螺沉降離心機(jī)在作業(yè)過程中主要采用了離心原理。通過將所需處理的懸浮液倒入至離心機(jī)中后，在螺旋加速的作用下帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓的運(yùn)轉(zhuǎn)，利用轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力，將懸浮液中較小密度的液相離心甩出，較大密度的固相則攔截在離心機(jī)筒中，以此實(shí)現(xiàn)懸浮液的離心分離作用。其中，該設(shè)備中主要利用差速器來將螺旋與轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行過渡連接，以提高整個(gè)離心機(jī)的作業(yè)功率。因轉(zhuǎn)鼓和輸送螺旋的轉(zhuǎn)速不同，分離后的沉渣經(jīng)輸送螺旋推動(dòng)，不斷推向轉(zhuǎn)鼓的小端，從出渣口排出，分離后的液體經(jīng)分離葉片，由轉(zhuǎn)鼓的溢流口流出。
3 臥螺沉降離心機(jī)技術(shù)要求
主要技術(shù)參數(shù)（設(shè)計(jì)值）如下：能力=79m3/h，粘度=0.001Pas，固相密度=0.95g/cm，液相密度=0.7g/cm，固相質(zhì)量濃度=23.73M%，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速=2050rpm，差速比=40，公稱能力=78m3/h，公稱轉(zhuǎn)速=2000rpm，轉(zhuǎn)鼓直徑（DT）=914.5mm，轉(zhuǎn)鼓切線長(zhǎng)度=904.5mm，轉(zhuǎn)鼓錐體長(zhǎng)度=904.5mm，轉(zhuǎn)動(dòng)件重量=3400kg，軸承處軸徑=220mm，粉料排出處直徑（DA）=625mm，溢流堰處直徑（DW）=810mm，開口寬度=120mm，開口數(shù)量=4，輸送螺旋節(jié)距=191mm。
在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尺寸及材料的設(shè)計(jì)過程中，所涉及到的工作包括：重點(diǎn)分析轉(zhuǎn)子離心作業(yè)原理、結(jié)構(gòu)尺寸，并實(shí)際的轉(zhuǎn)子尺寸進(jìn)行測(cè)繪分析，國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)子的材質(zhì)進(jìn)行理化試驗(yàn)分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外資料的調(diào)研分析，確定了自主設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尺寸、公差范圍及零部件的材質(zhì)情況。
離心機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速跟轉(zhuǎn)子的材料和強(qiáng)度有關(guān)，一般采用強(qiáng)度好、重量輕的超硬鋁合金（LC4）超速離心機(jī)采用鈦合金（TiC4）。一般來說，對(duì)同一離心機(jī)重量輕、容量小的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要高，反之轉(zhuǎn)速要低。
離心機(jī)中轉(zhuǎn)子主要與定子及其他部件進(jìn)行有效配合，實(shí)現(xiàn)離心機(jī)的通電及不同轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是整個(gè)離心機(jī)中的核心部件。同時(shí)，在作業(yè)過程中轉(zhuǎn)子也承受著來自多方面的沖擊力作用，保證其結(jié)構(gòu)尺寸的合理性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等對(duì)提高離心機(jī)運(yùn)行安全至關(guān)重要。
另外，還對(duì)關(guān)鍵部件和關(guān)鍵部位不斷進(jìn)行細(xì)化研究。經(jīng)過研究討論發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵技術(shù)主要包括兩大方面：一是轉(zhuǎn)子的整體機(jī)械性能；二是氣封的耐磨性。
4 離心機(jī)轉(zhuǎn)子的應(yīng)用分析
4.1 進(jìn)口離心機(jī)轉(zhuǎn)子存在的缺陷和存在的問題
（1）離心機(jī)分離后的澄清液溢流高度種類少，不能滿足各種工況的漿液分離，造成粉料中夾帶的己烷較多，對(duì)后續(xù)的粉料干燥帶來安全隱患。
（2）離心機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承油封耐磨與耐腐性能較差，使用壽命為1年，油封磨損后潤(rùn)滑脂無法注入在內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承上，造成內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承損壞停機(jī)。
（3）離心機(jī)轉(zhuǎn)子氣封彈簧選擇的彈性補(bǔ)償量較小，漿液由氣封通道溢出，造成離心機(jī)扭矩升高，對(duì)離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重隱患。
（4）離心機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)鼓由于長(zhǎng)時(shí)間推送粉料，磨損量較大，降低了離心機(jī)的分離效果。
（5）離心機(jī)在減速停機(jī)過程中，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)問題，造成了轉(zhuǎn)子原有的振動(dòng)平衡被打破，增加了離心機(jī)的振動(dòng)幅度，造成了離心機(jī)振動(dòng)超過了其自身設(shè)備，出現(xiàn)了停機(jī)現(xiàn)象。
4.2 國(guó)產(chǎn)化轉(zhuǎn)子的綜合機(jī)械性能設(shè)計(jì)
離心機(jī)進(jìn)料漿液粘度大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行分離效果變差，所以對(duì)轉(zhuǎn)子的綜合機(jī)械性能要求很高。為了使轉(zhuǎn)子具有良好的綜合機(jī)械性能，采取了以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)措施：
（1）溢流堰的高度選擇，增加了溢流堰的寬度，由原來的3種溢流堰型式，改成5種溢流堰型式。漿液無論怎么改變澄清液都能從對(duì)應(yīng)寬度的溢流口溢出。
（2）將原有內(nèi)轉(zhuǎn)子鑄鐵式油封型式改成鑄鋼式油封，大大提高了油封的耐磨性，防止?jié){液進(jìn)入到內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)損壞軸承。
（3）將轉(zhuǎn)子干氣密封型式中的彈簧由細(xì)絲改成粗絲，增肌了氣封的密封性能，提高了漿液的密封性能，增加了離心機(jī)的安全性。
4.3 轉(zhuǎn)子的檢查
4.3.1 轉(zhuǎn)鼓部分檢查
（1）轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁加強(qiáng)筋、凹槽檢查，厚度檢查。
（2）轉(zhuǎn)鼓外壁檢查。
（3）濾餅卸料口、耐磨片、襯環(huán)、刮板檢查。
（4）母液卸料口、溢流堰檢查。
4.3.2 輸送螺旋檢查
（1）螺旋外直徑檢查。
（2）螺旋葉片外刃背面磨損狀況檢查。
（3）螺旋葉片前沿磨損情況檢查。
（4）進(jìn)口區(qū)域螺旋葉片后沿磨損情況檢查。
（5）進(jìn)料口磨損情況檢查。
對(duì)表面堆焊耐摩層的零部件，磨損量（徑向）≤10mm。
4.3.3 轉(zhuǎn)子同心度檢查
轉(zhuǎn)鼓和輸送螺旋必須進(jìn)行同心度檢查，端軸徑徑向偏差不超過0.02mm；固體端螺旋軸徑和進(jìn)料端平衡軸徑的徑向偏差不超過0.02mm。
4.3.4 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)
同心度檢查完后，螺旋和轉(zhuǎn)鼓分別作動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)。動(dòng)平衡轉(zhuǎn)速接近實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速，動(dòng)平衡精度應(yīng)達(dá)到ISO1940/1 G2.5。
轉(zhuǎn)鼓螺旋徑向間隙=1mm，轉(zhuǎn)鼓徑向跳動(dòng)=0.08mm，螺旋徑向跳動(dòng)=0.08mm，振噪聲功率級(jí)=85dB（A），主軸承溫度為環(huán)境溫度+40℃。
計(jì)算G2.5時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓殘余不平衡量：
轉(zhuǎn)鼓外直徑Φ=1.01m，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速=2020rpm，重量=2000kg。
（1）A=2.5×10000/2020rpm=12.37
（2）B=A×2000kg/2=12376
（3）殘余不平衡量=B/Φ2=24.5g/mm
計(jì)算G2.5時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)子殘余不平衡量：
轉(zhuǎn)子外直徑Φ=0.66m，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速=2070rpm，重量=1000kg。
（1）A=2.5×10000/2070rpm=12.07
（2）B=A×1000kg/2=6038.6
（3）殘余不平衡量=B/Φ2=18.29g/mm
5 國(guó)產(chǎn)化后取得的意義
由于國(guó)外的轉(zhuǎn)子整體上具有設(shè)計(jì)更加合理、性能更加穩(wěn)定等特點(diǎn)，較多技術(shù)具有一定的借鑒性。在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的國(guó)產(chǎn)化中，不僅能通過國(guó)內(nèi)的檢測(cè)受到實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)外轉(zhuǎn)子材質(zhì)成分進(jìn)行分析，提高國(guó)內(nèi)原材料理化試驗(yàn)檢測(cè)能力；同時(shí)，可有針對(duì)性的分析轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)及制造加工工藝，掌握轉(zhuǎn)子的核心加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的自主設(shè)計(jì)，增強(qiáng)國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)水平，也將給企業(yè)及 帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。另外，該轉(zhuǎn)子的國(guó)產(chǎn)化也將有效解決當(dāng)前 在轉(zhuǎn)子生產(chǎn)制造領(lǐng)域的技術(shù)壁壘，并為國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員積累重要的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和財(cái)富，所帶來的成效巨大。
6 結(jié)論
目前離心機(jī)轉(zhuǎn)子已投入使用，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，平均運(yùn)行周期約3年左右。通過對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程產(chǎn)生的不平衡機(jī)理進(jìn)行分析研究，在設(shè)計(jì)及工藝方面進(jìn)行了嚴(yán)格控制，有效突破轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中的核心平衡問題，這也打通了轉(zhuǎn)子的國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)通道，為以后相關(guān)進(jìn)口設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化提供了參考，有值得推廣的意義。
