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1 臥螺沉降離心機(jī)簡(jiǎn)介

臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)為臥螺離心機(jī)）是采用離心沉降法來(lái)分離懸浮液的機(jī)器，它廣泛應(yīng)用于環(huán)保、石油、化工、冶金、醫(yī)藥、食品和輕工等領(lǐng)域。在近幾十年的發(fā)展中，臥螺沉降離心機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)上發(fā)生了很大的變化，分離質(zhì)量、生產(chǎn)能力也比以前有了較大的提高，應(yīng)用的范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大。近年來(lái)，由于人們環(huán)保意識(shí)的提高，使得該產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)了臥螺沉降離心機(jī)等設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展。例如：在城市污水處理中，污泥脫水是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，而臥螺沉降離心機(jī)正是具有自動(dòng)、高效、密閉、連續(xù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在這個(gè)技術(shù)關(guān)鍵中起著舉足輕重的作用。在連續(xù)離心機(jī)中，臥螺沉降離心機(jī)是對(duì)物料適應(yīng)性較好、應(yīng)用范圍較廣、分離效率較高的一種離心機(jī)。

臥螺沉降離心機(jī)的作用是將含細(xì)小顆粒的懸浮液，經(jīng)過(guò)固液分離，使懸浮液變?yōu)橄鄬?duì)干凈的液體和固體狀的泥渣。這樣處理的目的：一是減少整個(gè)污水中的固體含量，二是分離后的泥渣可以直接用車(chē)輛運(yùn)走。

起初的臥螺沉降離心機(jī)是由二對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)獲得轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的轉(zhuǎn)差，以輸送沉渣并用于淀粉工業(yè)上。但由于存在循環(huán)功率等諸多原因，人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)，開(kāi)式輪的傳動(dòng)方式所需的功率很大，不僅能達(dá)到功效的極佳化要求。又經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究，推出了轉(zhuǎn)鼓與螺旋間采用差速器連接的形式，這使得在處理同樣物料的情況下，所需功率大大下降，提高了有效功率的比例。真正具有實(shí)用價(jià)值的第一臺(tái)臥螺沉降離心機(jī)是1954年制造的，該機(jī)首次采用二級(jí)行星齒輪差速器。

它由轉(zhuǎn)鼓、輸料螺旋、差速器、進(jìn)料管、軸承座、底架、罩殼及驅(qū)動(dòng)電機(jī)等組成。轉(zhuǎn)鼓與輸料螺旋是二個(gè)相套在同軸上的旋轉(zhuǎn)件，其間以差速器連接。當(dāng)懸浮液通過(guò)進(jìn)料管進(jìn)入離心機(jī)時(shí)，經(jīng)過(guò)螺旋加速器加速后即被送入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。在強(qiáng)大的離心力場(chǎng)作用下，密度大的固相粒子被甩在沉降壁上，并很快沉降到轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上。因轉(zhuǎn)鼓和輸料螺旋的轉(zhuǎn)速是不同的，它們之間存在一定的差速，分離后的沉渣經(jīng)輸料螺旋推動(dòng)，不斷地被推向轉(zhuǎn)鼓的小端，從出渣口排出，而分離后的液體經(jīng)分離葉片進(jìn)一步澄清，由轉(zhuǎn)鼓的溢流口流出，通過(guò)收集腔排出。在整個(gè)分離過(guò)程中，懸浮液不斷地輸入，澄清的液體和沉渣分別不斷地被排出，因此是連續(xù)自動(dòng)分離。調(diào)節(jié)溢流口擋板的位置、機(jī)器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器的轉(zhuǎn)差、進(jìn)料速度，就可以改變沉渣的含濕量和澄清液的含固量，因此，這些參數(shù)的調(diào)整是相當(dāng)重要的。

2 液壓馬達(dá)的原理介紹

液壓馬達(dá)是一種星型活塞、正置換型的馬達(dá)。它通過(guò)活塞產(chǎn)生的壓力推動(dòng)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，使凸輪傳遞力。這個(gè)力的切線(xiàn)方向的分力使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。氣缸內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)取決于流經(jīng)分配器的壓力流體，分配器是用機(jī)械方式連接在凸輪上的，氣缸是被交替的連接到高壓液體包（工作沖程）和低壓包（返回沖程）上。差速器裝置使離心機(jī)的輸料螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間產(chǎn)生差速，它包括一個(gè)低速高轉(zhuǎn)矩的液壓馬達(dá)，馬達(dá)的外殼用螺紋連接在轉(zhuǎn)鼓上，輸出軸通過(guò)鍵連接在轉(zhuǎn)子上。通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)分配器把靜態(tài)的液壓油帶到馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)部分上。

3 液壓馬達(dá)在臥螺離心機(jī)中的應(yīng)用

在臥螺沉降離心機(jī)中，離心分離后的沉渣沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁作縱向移動(dòng)，是靠輸料螺旋與轉(zhuǎn)鼓導(dǎo)前的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了保證轉(zhuǎn)鼓與輸料螺旋間有一個(gè)差速，就需要在轉(zhuǎn)鼓與輸料螺旋間有一個(gè)傳動(dòng)裝置，傳統(tǒng)的裝置是采用擺線(xiàn)針齒輪行星減速器或漸開(kāi)線(xiàn)齒輪行星減速器。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究，提出了在臥螺沉降離心機(jī)中采用液壓馬達(dá)差速器。

差速器是臥螺沉降離心機(jī)中較復(fù)雜而又極為重要的部件，其性能與質(zhì)量往往決定著整個(gè)機(jī)器的性能。欲設(shè)計(jì)出體積小、重量輕、效率高、可靠耐用的差速器，就必須正確選擇傳動(dòng)類(lèi)型，才能使螺旋沉降離心機(jī)在生產(chǎn)中得到正常、高效、可靠的使用。液壓馬達(dá)是經(jīng)過(guò)幾十年研究，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)后，首次在國(guó)內(nèi)成功使用的新技術(shù)；它是將一個(gè)低速大轉(zhuǎn)矩的液壓馬達(dá)裝入離心機(jī)中，并通過(guò)高速高壓旋轉(zhuǎn)密封連接器，將泵站中的高壓油輸入到液壓馬達(dá)中，在液力傳動(dòng)中，工作液體是由泵站中的泵供給的，改變工作液體的流量來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓與螺旋的相對(duì)速度，在具有一定壓力的輸送管道上安裝一個(gè)安全閥，以便過(guò)載時(shí)可使高壓油通過(guò)安全泄漏而起到保護(hù)作用。

4 配置液壓馬達(dá)的臥螺離心機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

液壓馬達(dá)應(yīng)用在臥螺離心機(jī)中，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

（1）易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速

傳統(tǒng)的機(jī)械差速器，一般輸出的轉(zhuǎn)速是固定的，不易調(diào)整。如果要調(diào)整轉(zhuǎn)鼓與輸料螺旋的差速，必須先停機(jī)，而后再更換皮帶輪。但液壓馬達(dá)則可以通過(guò)改變輸入其中的液壓油的流量，很容易地加以調(diào)整。轉(zhuǎn)鼓與輸料螺旋之間的差速不需要停機(jī)就可以任意調(diào)整。

（2）不易堵料，轉(zhuǎn)矩大

傳統(tǒng)的機(jī)械差速器由于采用了固定的差速，所以一旦懸浮液的進(jìn)料量或含固量不穩(wěn)定，易造成機(jī)械差速器的損壞，從而使離心機(jī)發(fā)生堵料。液壓馬達(dá)傳動(dòng)裝置具有差速反饋調(diào)節(jié)、推料功率自動(dòng)補(bǔ)償功能。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，它會(huì)自動(dòng)調(diào)整輸出的轉(zhuǎn)矩與差速，從而使離心機(jī)不易堵料。而且同樣體積的差速器，液壓差速器的轉(zhuǎn)矩是機(jī)械差速器轉(zhuǎn)矩的2～3倍。

（3）單機(jī)處理能力大

由于采用了低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的液壓馬達(dá)，因此同樣規(guī)格的機(jī)器，在同等分離因數(shù)的條件下，其生產(chǎn)能力，分離效果都有較大的提高。

（4）差速小，易分離難以分離的物料

液壓馬達(dá)的差速可以達(dá)到1～10r/min，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)鼓與螺旋的極小差速可以在1～2r/min的條件下進(jìn)行工作，而一般的機(jī)械差速器做不到這一點(diǎn)。因此機(jī)械差速器不能處理的難分離物料，液壓差速器同樣可以容易地進(jìn)行分離。

（5）機(jī)器噪聲低

臥螺離心機(jī)是一種高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，噪聲相對(duì)較大，國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)為：噪聲≤90dB即為合格產(chǎn)品，機(jī)械差速器的噪聲一般在85～90dB之間，而液壓馬達(dá)差速器，由于是采用了液壓油作為傳遞轉(zhuǎn)矩的介質(zhì)，是一種柔性力的傳遞，故它的噪聲較低，一般要比機(jī)械差速器低3～5dB左右。

（6）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制

由于采用了液壓差速器，使得很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，將系統(tǒng)的壓力作為檢測(cè)和控制參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)的壓力超過(guò)第一設(shè)定值時(shí)（也就是有堵料的傾向時(shí)），控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整進(jìn)入液壓差速器的流量（也就是提高臥螺離心機(jī)的差速）以加快推料的速度，減緩堵料的趨勢(shì)，一般壓力隨即會(huì)下降到容許值；如系統(tǒng)壓力繼續(xù)提高時(shí)，達(dá)到第二設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)料閥，停止進(jìn)料；如系統(tǒng)壓力還在繼續(xù)提高并達(dá)到第三設(shè)定值時(shí)，則自動(dòng)切斷電源停機(jī)；如系統(tǒng)壓力還在升高時(shí)，系統(tǒng)中的安全閥自動(dòng)打開(kāi)，液壓差速器的差速降為零。通過(guò)這一整套的自動(dòng)控制，可以安全、可靠地進(jìn)行正常的離心分離。

5 液壓差速器離心機(jī)與機(jī)械差速器離心機(jī)的比較

 6 國(guó)內(nèi)外液壓馬達(dá)的應(yīng)用情況

液壓馬達(dá)是一種高精度、高技術(shù)含量的部件，它在國(guó)外應(yīng)用較為普遍，不僅應(yīng)用于建筑行業(yè)的各類(lèi)大型機(jī)械上，而且利用其特有的緩沖性和柔軟性，也應(yīng)用于臥螺沉降離心機(jī)中，像著名的德國(guó)Bird Humboldt公司、Hiller公司及Flottweg公司都有液壓馬達(dá)差速器的離心機(jī)，但因其制造成本相對(duì)較大，價(jià)格偏高，一般用戶(hù)較難接受等原因，這類(lèi)離心機(jī)在我國(guó)的環(huán)保市場(chǎng)上很少見(jiàn)。我國(guó)目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的都是用電或機(jī)械的方式來(lái)控制離心機(jī)中的差速器。

7 裝有液壓差速器的臥螺離心機(jī)的應(yīng)用實(shí)例

正是液壓馬達(dá)差速器有著比其他差速器更高的性能，從1999年起，開(kāi)始在臥螺沉降離心機(jī)中采用了進(jìn)口的液壓馬達(dá)差速器，并在廣州的西州水廠(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，獲得巨大的成功。

在以后的幾年中，不僅使用進(jìn)口的液壓馬達(dá)差速器，而且使用了國(guó)產(chǎn)的液壓馬達(dá)差速器，同樣獲得了成功，其生產(chǎn)的成本得到了很大下降，得到了廣大用戶(hù)的歡迎，如杭州祥符水廠(chǎng)、株洲水廠(chǎng)、深圳南山污水處理廠(chǎng)、云南個(gè)舊污水處理廠(chǎng)、浦東垃圾焚燒廠(chǎng)等項(xiàng)目，均是采用了國(guó)產(chǎn)的液壓馬達(dá)差速器。

8 結(jié)論

經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，液壓馬達(dá)差速器應(yīng)用在臥螺沉降離心機(jī)中，其處理能力及技術(shù)性能的確有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，LW450型離心機(jī)的處理能力達(dá)到了45m3/h，比配置機(jī)械差速器的離心機(jī)大了1倍左右。一般配置機(jī)械差速器的離心機(jī)，螺旋與轉(zhuǎn)鼓間的差速通常是在10r/min以上，而液壓馬達(dá)可以在10r/min以下的條件下正常工作，甚至差速可以在1～2r/min的條件下，同樣進(jìn)行正常的固液分離。而且其推料的轉(zhuǎn)矩是機(jī)械差速器的1～3倍，推出的沉渣也較機(jī)械差速器的離心機(jī)要干。