臥螺離心機(jī)選型中應(yīng)注意的問題
技術(shù)支持
臥螺離心機(jī)具有分離性能好、適應(yīng)性強(qiáng)、能連續(xù)自動操作等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于石油化工、能源、食品以及環(huán)保等行業(yè)。其主要部件有轉(zhuǎn)鼓、螺旋輸送器、差速器、過載保護(hù)裝置和卸渣裝置。其工作原理為：主電動機(jī)通過皮帶輪帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓通過左軸承處的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)鼓作同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)速不一樣。懸浮液從右端的中心進(jìn)料管連續(xù)送入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在離心力的作用下轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面形成沉渣，由于螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓的相對運(yùn)動，沉渣被螺旋葉片推送到轉(zhuǎn)鼓的小端的干燥區(qū)，送出液面并從排渣孔排出。在轉(zhuǎn)鼓的大端蓋上開設(shè)有若干溢流孔，液相便從此處流出，從而完成固液分離。
臥螺離心機(jī)的選型和諸多因素有關(guān)，其中重要的有：技術(shù)參數(shù)的選擇、材料的選擇、起動方式、驅(qū)動方式和差速器等。
一、技術(shù)參數(shù)的選擇
轉(zhuǎn)鼓直徑和長徑比、分離因素和螺旋頭數(shù)是臥螺沉降式離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)。轉(zhuǎn)鼓直徑越大，生產(chǎn)能力也越大，但受材料強(qiáng)度和加工難度的限制，轉(zhuǎn)鼓直徑不能大到一定數(shù)值。同樣，長徑比越大，生產(chǎn)能力也越大，同時(shí)可以增加沉降區(qū)長度和干燥區(qū)長度，既利于沉降，也利于減少濾餅的含濕量，所以盡量選用長徑比大的機(jī)器，但制造較難，成本增加，對于易分離的物料，長徑比取1-2；對于難分離的物料，長徑比取3-4。分離因素Fr=w2R/g和轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速直接有關(guān)，它的選擇取決于懸浮液中固相顆粒的分離難易，轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速受到材料和軸承限制，所以在滿足使用要求時(shí)，盡可能采用較低的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速。螺旋頭數(shù)可以是單頭、雙頭和多頭，難分離的物料一般采用單頭螺旋；需要產(chǎn)量大又易分離的物料，多采用多頭，但母液含固量會增加，在污水處理行業(yè)，一般采用單頭螺旋。
此外，還有轉(zhuǎn)鼓的半錐角和溢流口內(nèi)徑都是在設(shè)計(jì)離心機(jī)時(shí)需要考慮的技術(shù)參數(shù)。半錐角對固體流量的性能具有重要影響，由于離心力的作用，當(dāng)顆粒到達(dá)轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁并被螺旋向前輸送的同時(shí)，也具有向后流動的趨勢，而向后流動的速度與螺旋斜角有關(guān)，體現(xiàn)在錐角上。兩者對固體顆粒的輸送性能產(chǎn)生直接的影響，即隨著回流速度的增加則固體輸送速度下降。溢流口內(nèi)徑和液層厚度有關(guān)，液體在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間的增加則液層的厚度也增加，其結(jié)果是澄清效率提高，但同時(shí)機(jī)內(nèi)的干燥區(qū)縮短會使脫水效果有所降低。因此，液層厚度的調(diào)節(jié)會直接影響到沉降速度、流量以及固體排出量。臥螺離心機(jī)還需要根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究，才能確定其類型和結(jié)構(gòu)。
二、材料的選擇
材料的強(qiáng)度性體現(xiàn)在離心機(jī)的轉(zhuǎn)速上，它也直接對體積流量和質(zhì)量流量產(chǎn)生影響，此外離心機(jī)的腐蝕也與其材料結(jié)構(gòu)有關(guān)。轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器通常用不銹鋼鑄造和焊接，或用高強(qiáng)度的不銹鋼和鈦鋼制造，也可用玻璃鋼制造。目前國內(nèi)外設(shè)備中，主要部件都采用不銹鋼制造，尤其是轉(zhuǎn)鼓與螺旋部分全部采用不銹鋼，只有少數(shù)國外廠家可針對不同的處理對象和無腐蝕性場合，采用高強(qiáng)度碳鋼防腐。在外殼方面盡量考慮節(jié)省材料，降低成本，如采用玻璃鋼外殼。為了有效保護(hù)轉(zhuǎn)鼓，在排渣孔設(shè)置耐磨套，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面設(shè)置筋條或在內(nèi)表面拉槽；為了減少或避免螺旋輸送器葉片的磨損，對其外緣進(jìn)行碳化鎢熱噴涂處理，焊接合金塊。
三、起動方式
國外機(jī)器多帶有液力耦合器，而國內(nèi)機(jī)器由于制造技術(shù)原因大多是直接起動。液力耦合器有兩種作用：①使電動機(jī)輕載起動，改善電動機(jī)的起動能力，確保電動機(jī)沉重負(fù)載輕快起動，降低電動機(jī)起動電流，實(shí)現(xiàn)軟加速，降低對電網(wǎng)的沖擊。②過載保護(hù)，保護(hù)電動機(jī)和離心機(jī)在起動和超載時(shí)不受損壞，降低機(jī)器故障率，延長零部件和整機(jī)使用壽命。
四、驅(qū)動方式
國外機(jī)型有多種不同的驅(qū)動方式，而國內(nèi)離心機(jī)驅(qū)動方式通常較為單一，采用較多的驅(qū)動方式為雙電動機(jī)結(jié)構(gòu)。單電動機(jī)驅(qū)動形式：即一臺電動機(jī)通過主皮帶輪驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓，次級皮帶驅(qū)動差速器的軸，從而產(chǎn)生差轉(zhuǎn)速，調(diào)整差速時(shí)需要停機(jī)進(jìn)行，屬于簡單驅(qū)動方式。雙電動機(jī)驅(qū)動方式：即一臺電動機(jī)通過皮帶直接驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，另一臺電動機(jī)通過差速器驅(qū)動螺旋。進(jìn)口設(shè)備中除提供常用的雙電動機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動方式外，還有多種驅(qū)動方式的選擇，常用驅(qū)動方式是采用液壓驅(qū)動，即轉(zhuǎn)鼓及螺旋分別由獨(dú)立的液壓系統(tǒng)驅(qū)動，其優(yōu)點(diǎn)：更大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、更為簡便的速差控制方式以及更低的速差。缺點(diǎn)是設(shè)備成本較高，對液壓系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)要求極高，由于液壓聯(lián)接點(diǎn)較多，存在泄漏的機(jī)會也較多。因此，這種驅(qū)動方式對液壓元件的質(zhì)量和可靠性均有嚴(yán)格的要求。
螺旋與轉(zhuǎn)鼓同軸向旋轉(zhuǎn)，但兩者之間有一個(gè)轉(zhuǎn)速差。若螺旋超前轉(zhuǎn)鼓，即為正差轉(zhuǎn)速，反之為負(fù)差轉(zhuǎn)速。采用正差轉(zhuǎn)速，有利于沉降分離，采用負(fù)差轉(zhuǎn)速時(shí)，有利于沉渣的輸送，而且可以減少由差轉(zhuǎn)器傳遞的功率，所以，現(xiàn)代螺旋沉降離心機(jī)多采用負(fù)差低轉(zhuǎn)速的右旋螺旋。不同驅(qū)動方式會導(dǎo)致不同的差速，差速是影響濾餅含濕量的關(guān)鍵因素，低差速可產(chǎn)生更干的濾餅，對螺旋的磨損也相應(yīng)減少，從而可大大延長螺旋的使用壽命。另外增大差速不僅增加固體流量，而且還增大機(jī)器澄清區(qū)內(nèi)的攪動，從而使澄清效率下降，這就必須將體積流量降低。增大差速還會減少固體顆粒在機(jī)器內(nèi)的停留時(shí)間、增大排出固體的含水量。國產(chǎn)設(shè)備的差速一般低值都在數(shù)r·min-1，僅有少數(shù)廠家可達(dá)0.5r·min-1，而國外的低差速可達(dá)到0.2r·min-1，相差10余倍。
五、差速器
一般差速器采用周轉(zhuǎn)輪系結(jié)構(gòu)，常采用行星擺線針輪、漸開線齒輪差速器。優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕和傳動比大，效率高達(dá)90%-99%以及承載能力大等。國內(nèi)及國外離心機(jī)所采用的差速器結(jié)構(gòu)形式基本相同，一般多為雙極2K-H，3K及K-H-V等形式行星漸開線齒輪差速器，或采用行星擺線針輪及漸開線齒輪差速器的組合形式。離心機(jī)生產(chǎn)廠家往往需要專門設(shè)計(jì)和加工，國內(nèi)很多廠家進(jìn)行過差速器的國產(chǎn)化嘗試，部分廠家的機(jī)械加工精度以及某些性能基本達(dá)到國際水平，但從整體來看，尤其是在裝配精度和裝配經(jīng)驗(yàn)上仍存在一定差距，加之主要部件選用材質(zhì)不當(dāng)或受材料質(zhì)量的制約，往往造成差速器達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，效率較低和壽命短。
六、結(jié)語
在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，臥螺離心機(jī)的選型關(guān)系到工程項(xiàng)目成功與否，選用合理的機(jī)型，可使能耗降低，控制簡單，產(chǎn)品質(zhì)量高；選用機(jī)型不當(dāng)，使生產(chǎn)不能繼續(xù)，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。因而，在臥螺離心機(jī)的選型過程中要綜合以上因素合理選型。
