SZ1000／－12／4K10雙級推料離心機(jī)異常軸振動(dòng)的探討

孟慶華

（南化集團(tuán)連云港堿廠，江蘇 連云港 222042）

SZ1000／－12／4K10兩級推料離心機(jī)的軸振動(dòng)是監(jiān)測離心機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的最重要的指標(biāo)，通過軸振動(dòng)的高低可以判斷離心機(jī)運(yùn)行是否正常，甚至可以判斷離心機(jī)故障點(diǎn)的部位，對于出現(xiàn)的故障如果及時(shí)消除，可以減少或降低離心機(jī)的故障率，有效地避免故障后事態(tài)的擴(kuò)大化。

1 推料離心機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的原因

1.1 推料離心機(jī)的自身缺陷

離心機(jī)在運(yùn)行的過程中，同時(shí)存在籃筐的轉(zhuǎn)動(dòng)和內(nèi)籃筐的前后移動(dòng)，這種三維運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了離心機(jī)的軸振動(dòng)，這是離心機(jī)設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn)，目前還是一個(gè)世界性的難題，因?yàn)檎駝?dòng)的存在必將對離心機(jī)各個(gè)部位帶來不同程度的破壞和影響，也是許多離心機(jī)故障發(fā)生的根源。

1.2 外界因素

由于籃筐的高速旋轉(zhuǎn)，如果布料不均勻、設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障后，都容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)部分失去動(dòng)平衡，這樣必將導(dǎo)致振動(dòng)加劇，從而引發(fā)離心機(jī)一系列故障。既然無法消除振動(dòng)，那么就需要將振動(dòng)值控制在一定的范圍內(nèi)，目前我廠的離心機(jī)軸振動(dòng)一般控制在15μm以內(nèi)（表1），超過25μm時(shí)離心機(jī)保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)停車。

表1 離心機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)表

2 振動(dòng)報(bào)警值的設(shè)定

所有離心機(jī)在運(yùn)行時(shí)都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，如果振動(dòng)值在可接受的數(shù)值范圍內(nèi)，設(shè)備可以正常運(yùn)行，如果振動(dòng)超出了設(shè)定值，那么對機(jī)器、廠房和操作人員都是比較危險(xiǎn)的，這就需要提前給離心機(jī)設(shè)定好振動(dòng)的報(bào)警值。SZ1000／－12／4K10兩級推料離心機(jī)裝備振動(dòng)監(jiān)測裝置，并在新機(jī)器安裝后測出主軸的振動(dòng)設(shè)定值，超過一定振動(dòng)報(bào)警值時(shí)，首先會(huì)報(bào)警，如果振動(dòng)持續(xù)加劇，到達(dá)一定值時(shí)，機(jī)器會(huì)自動(dòng)停車而起到自我保護(hù)。

原始振動(dòng)的設(shè)定絕對值和機(jī)器的基礎(chǔ)、底座、鋼結(jié)構(gòu)以及設(shè)備內(nèi)部籃筐的裝配都有關(guān)系，所有振動(dòng)監(jiān)測裝置要等到離心機(jī)安裝完畢后才能設(shè)定。振動(dòng)的設(shè)定是通過在離心機(jī)外籃筐拐角刮刀處安裝一定的偏重塊，在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，由振動(dòng)監(jiān)測裝置來測出其振動(dòng)值進(jìn)行設(shè)定，偏重塊的重量要求非常精確，監(jiān)測時(shí)一定要關(guān)閉觀察孔蓋，讓離心機(jī)速度達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的一半和額定轉(zhuǎn)速時(shí)分別設(shè)定出預(yù)報(bào)警和停車報(bào)警的振動(dòng)值，兩報(bào)警點(diǎn)延時(shí)設(shè)定為3s。在調(diào)試報(bào)告中要明確記錄偏重塊的重量、測量值的范圍、報(bào)警延時(shí)設(shè)定值、報(bào)警1（預(yù)警）、報(bào)警2（停車報(bào)警）和籃筐的轉(zhuǎn)速，一般情況下離心機(jī)報(bào)警1（預(yù)警）設(shè)定在18μm以內(nèi)，報(bào)警2（停車報(bào)警）設(shè)定在25μm以內(nèi)。

振動(dòng)報(bào)警值的設(shè)定非常重要，如果報(bào)警值設(shè)定有誤或失真，離心機(jī)處于長時(shí)間振動(dòng)較大的情況下運(yùn)行，而且自我保護(hù)裝置失去作用，必將導(dǎo)致離心機(jī)嚴(yán)重的損壞，并且對操作人員的人身有可能造成傷害。一般情況下，每臺(tái)離心機(jī)的振動(dòng)報(bào)警值不同，略有差別，一年最好對振動(dòng)報(bào)警值校核一次，更換籃筐等容易造成動(dòng)平衡變化的部件后，也應(yīng)該對振動(dòng)報(bào)警值重新校核一次。

3 幾種軸振動(dòng)的原因分析

離心機(jī)正常振動(dòng)對機(jī)器不會(huì)造成大的損壞，但當(dāng)離心機(jī)運(yùn)行過程中遇到布料不均勻、布料盤螺栓松動(dòng)或斷裂、內(nèi)籃筐與主軸聯(lián)接螺栓松動(dòng)、篩網(wǎng)及刮刀的損壞、布料盤內(nèi)進(jìn)異物等問題時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)離心機(jī)的異常振動(dòng)，準(zhǔn)確的判斷異常振動(dòng)產(chǎn)生的原因，對機(jī)器的保護(hù)和故障的快速消除均起到非常重要的作用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從異常振動(dòng)產(chǎn)生原因的分析中可以判斷出60%以上的故障。分析振動(dòng)產(chǎn)生的原因首先還需要分析離心機(jī)的工作原理。

推料式離心機(jī)的工作原理：離心機(jī)工作時(shí)，重堿通過進(jìn)料絞龍進(jìn)入布料盤，在布料盤內(nèi)重堿被加速到與籃筐同樣的轉(zhuǎn)速，并將其均勻地分布到內(nèi)籃筐的篩網(wǎng)上，這時(shí)大部分的濾液會(huì)穿過濾網(wǎng)流入濾液收集器中，而固料則被濾網(wǎng)擋住，逐漸地形成一個(gè)環(huán)狀的濾餅，推料盤的每一次推動(dòng)，就形成一個(gè)料環(huán)，隨著推料盤的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在籃筐中形成了一個(gè)個(gè)料環(huán)，像波浪一樣地一波一波往前涌，流到出料口中。

圖1 推料式離心機(jī)的工藝處理區(qū)

在圖1中，最容易導(dǎo)致動(dòng)平衡變化在2布料盤、3過濾網(wǎng)、4籃筐、5推料盤四個(gè)部位。所以研究離心機(jī)振動(dòng)需要從以上幾個(gè)部位重點(diǎn)入手分析。

振動(dòng)產(chǎn)生的原因不同，在DCS軸振動(dòng)趨勢圖上還是有所區(qū)別。以下通過正常運(yùn)行、洗車、堵料以及出現(xiàn)故障后產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行重點(diǎn)分析。以5＃離心機(jī)軸振動(dòng)4h趨勢圖為例。

3.1 正常運(yùn)行的振動(dòng)

離心機(jī)正常運(yùn)行中，軸振動(dòng)一般在15μm以下，振動(dòng)值波動(dòng)不大，上下浮動(dòng)在2μm以內(nèi)（圖2），這是因?yàn)檫M(jìn)入離心機(jī)的濕重堿并不是很穩(wěn)定，當(dāng)有所波動(dòng)時(shí)，通過布料盤及籃筐上堿在短時(shí)間內(nèi)會(huì)不均勻，所以會(huì)造成動(dòng)平衡發(fā)生一些變化，所以導(dǎo)致振動(dòng)值的波動(dòng)，這些屬于正常的波動(dòng)。

圖2 正常的振動(dòng)值

3.2 洗車時(shí)的振動(dòng)

在離心機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，容易在內(nèi)外籃筐之間及外籃筐后壁存在殘余物料，如不及時(shí)清洗會(huì)導(dǎo)致離心機(jī)的損壞，所以離心機(jī)要定期洗車，在洗車過程中，為了避免濾液膨脹和保證重堿的回收，一般將離心機(jī)停車后將籃筐內(nèi)的堿清理干凈后再進(jìn)行清洗，這樣不但可以回收物料，減少濾液產(chǎn)生，同時(shí)也可以減少洗車的時(shí)間，對生產(chǎn)的連續(xù)性有一定的好處。在停止物料后，停主電機(jī)，在慣性的作用下，籃筐持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)大約9min，在轉(zhuǎn)速降到一定的程度時(shí)，附著在篩網(wǎng)上的物料從上方掉落下來，這種情況下籃筐轉(zhuǎn)動(dòng)突然停止，堆積的堿在籃筐下方造成動(dòng)平衡破壞，這時(shí)瞬間軸振動(dòng)達(dá)到最大值（圖3）。

圖3 停機(jī)洗車時(shí)的振動(dòng)

這種瞬間軸振動(dòng)對機(jī)器的破壞性比較大，所以盡可能地減少停車，如有條件，可以在離心機(jī)不停車的情況下將殘余物料清洗干凈。

3.3 布料盤進(jìn)異物后的振動(dòng)

在離心機(jī)工作中，通過進(jìn)料螺旋進(jìn)入布料盤的堿在布料盤的作用下加速至籃筐同等轉(zhuǎn)速，并通過布料盤和推料盤之間的間隙落在內(nèi)籃筐的篩網(wǎng)上。布料盤與推料盤之間的間隙一般在25mm，體積超過25mm物體很難通過這個(gè)間隙，這時(shí)物體就容易卡在布料盤內(nèi)，所以要求進(jìn)入離心機(jī)的物料不能含有較大體積的雜質(zhì)和塊狀物料。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于上道工序控制不嚴(yán)格、有檢修等情況時(shí)，很容易出現(xiàn)異物進(jìn)入離心機(jī)，在清理布料盤內(nèi)異物時(shí)，發(fā)現(xiàn)過檢修工具、抹布、手套、螺栓、大的硬堿塊等。

進(jìn)入異物的離心機(jī)的軸振動(dòng)是非常有特點(diǎn)的，當(dāng)異物進(jìn)入布料盤并卡住時(shí)，物料在布料盤卡住的方向堆積，其余方向物料還在流通，動(dòng)平衡瞬間被破壞，這時(shí)振動(dòng)趨勢圖跳動(dòng)一次，如果這時(shí)停下料，振動(dòng)值不會(huì)變的很大，如果繼續(xù)下料，振動(dòng)值就會(huì)持續(xù)升高，直至振動(dòng)值到達(dá)報(bào)警2時(shí)設(shè)備停車（圖4）。這種軸振動(dòng)的特點(diǎn)比較明顯，就是不下料不振動(dòng)，一下料振動(dòng)瞬間升高。這種軸振動(dòng)的情況也會(huì)出現(xiàn)在布料盤出現(xiàn)裂紋后。

圖4 布料盤進(jìn)異物后的振動(dòng)

3.4 主軸與內(nèi)籃筐連接螺栓斷裂時(shí)的振動(dòng)

在離心機(jī)開車初期，一般不會(huì)遇到主軸與內(nèi)籃筐連接螺栓斷裂的情況。內(nèi)籃筐與主軸依靠8根M24×160螺栓連接，籃筐呈懸臂狀固定在主軸上，設(shè)備運(yùn)行過久后，在不斷振動(dòng)和懸臂產(chǎn)生力的作用下，總會(huì)出現(xiàn)聯(lián)接螺栓斷裂情況，一般情況下8根螺栓不會(huì)同時(shí)斷裂，在一個(gè)方向會(huì)先斷裂1到2根，這時(shí)如果能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可以避免所有螺栓的斷裂。如果所有螺栓斷裂，造成后果會(huì)非常嚴(yán)重，不僅會(huì)對推料盤、篩網(wǎng)造成損壞，嚴(yán)重時(shí)可能造成人身傷亡事故，輕則損耗備件費(fèi)用也要10萬元以上，重則無法估計(jì)。

經(jīng)過長時(shí)間的摸索，這個(gè)故障也是可以通過離心機(jī)軸振動(dòng)的趨勢圖判斷出來，當(dāng)1到2根螺栓斷裂時(shí)，籃筐已經(jīng)向一個(gè)方向傾斜，在生產(chǎn)中，軸振動(dòng)趨勢逐漸升高，這是因?yàn)閯?dòng)平衡已經(jīng)被破壞，而且由于籃筐自重較大，趨勢圖的變化比其它的異常振動(dòng)表現(xiàn)得更為嚴(yán)重，而且一直居高不下，即使設(shè)備還能作業(yè)，但振動(dòng)變得越來越嚴(yán)重。這個(gè)時(shí)候應(yīng)緊急停車，通過內(nèi)籃筐邊緣的圓環(huán)刮刀與外籃筐篩網(wǎng)的間隙一般可以判斷出故障的情況，如果已經(jīng)出現(xiàn)了外籃筐篩網(wǎng)被刮刀磨壞，而在相對方向的圓環(huán)刮刀與外籃筐的間隙變大，這種情況下一般可以斷定籃筐連接螺栓斷裂，這時(shí)需要解體檢修。

圖5 主軸與內(nèi)籃筐連接螺栓斷裂時(shí)的振動(dòng)

3.5 其它幾種原因?qū)е碌漠惓Ｕ駝?dòng)

導(dǎo)致離心機(jī)振動(dòng)異常除了以上列舉，還有很多，如果篩網(wǎng)破損后產(chǎn)生漏洞，物料會(huì)從漏洞中流失，這時(shí)振動(dòng)會(huì)變大，一般維持在15μm左右，漏洞許多出現(xiàn)在推料盤后側(cè)，需要在不帶料情況下檢查才能發(fā)現(xiàn)。

布料盤和布料盤底座連接螺栓的松動(dòng)也容易導(dǎo)致振動(dòng)加大，但不會(huì)達(dá)到報(bào)警停車的程度。另外布料盤內(nèi)壁要求非常光潔，長時(shí)間運(yùn)行后，布料盤內(nèi)壁會(huì)被物料磨出沿著物料運(yùn)動(dòng)軌跡的凹痕，凹痕過深時(shí)，振動(dòng)值也會(huì)加大，這兩種情況的振動(dòng)異常情況相差不大。

離心機(jī)在工作時(shí)，推料盤和內(nèi)籃筐上各有一個(gè)圓環(huán)刮刀，當(dāng)刮刀出現(xiàn)斷裂時(shí)，隨著主軸的前后移動(dòng)，斷裂刮刀容易刮動(dòng)篩網(wǎng)上的物料，導(dǎo)致離心機(jī)軸振動(dòng)異常。在外籃筐處有一對拐角刮刀，呈180°對稱安裝，當(dāng)一個(gè)拐角刮刀缺失時(shí)，也容易引起離心機(jī)軸振動(dòng)的異常，這兩種情況一般在洗車時(shí)很容易發(fā)現(xiàn)并處理。

4 降低離心機(jī)的振動(dòng)

離心機(jī)的振動(dòng)與機(jī)器的基礎(chǔ)、底座、鋼結(jié)構(gòu)以及設(shè)備內(nèi)部籃筐的裝配都有關(guān)系，降低振動(dòng)常用以下幾種方法：

1）穩(wěn)定操作，避免進(jìn)入離心機(jī)布料盤的物料有較大的變化；

2）當(dāng)故障發(fā)生后振動(dòng)值變大時(shí)，及時(shí)消除故障，避免振動(dòng)的加大；

3）定期檢查離心機(jī)軸承箱的與箱體的連接螺栓、油箱與水泥基礎(chǔ)的連接螺栓是否松動(dòng)；

4）定期檢查油箱底部和后部的橡膠緩沖減振塊是否開裂、變形，及時(shí)更換損壞的橡膠緩沖減振塊；

5）定期檢查籃筐內(nèi)部的篩網(wǎng)、布料盤等各處螺栓是否松動(dòng)或缺失；

6）可以在油箱下方，橡膠緩沖減振塊的上方增加厚度均勻的鋼板，以此增加配重，減少離心機(jī)的振動(dòng)，這種方法在SZ1000／－12／4K10離心機(jī)后期制造的機(jī)器中已經(jīng)改進(jìn)，效果非常明顯，在正常運(yùn)行時(shí)一般軸振動(dòng)值在5μm左右，比改進(jìn)前降低4～7 μm，對離心機(jī)的保護(hù)起到非常顯著的作用。