離心機(jī)的余液開關(guān)改造

（新疆天業(yè)化工廠中發(fā)公司儀電室，石河子市，832000） 陳 鑫

1 離心機(jī)介紹

臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)是一種連續(xù)、自動(dòng)操作的沉降式離心機(jī)，可在全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對懸浮液連續(xù)、自動(dòng)進(jìn)行進(jìn)料，分離，脫水，卸料等各項(xiàng)操作。該機(jī)主要用于固相粒度變化范圍較大，低濃度和中等濃度懸浮液的固液分離，能夠完成固相脫水，液相澄清，液-液-固三相分離，粒度分級等分離過程。由于該機(jī)對物料的適應(yīng)性強(qiáng)，因而應(yīng)用范圍廣泛。特別適宜于分離固相粒度0.005～2mm,濃度為1～50%，溫度0～90℃，固相比重大于液相的懸浮液。

2 余液開關(guān)的作用

離心機(jī)工作啟動(dòng)時(shí)和停機(jī)過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生變化，離心機(jī)內(nèi)的物料不能完全分離，這時(shí)就需要把這一時(shí)間段的物料隔離開來。這就要求出料口要閉。余液開關(guān)就起到這樣的作用。余液開關(guān)有一個(gè)插板閥和配套電動(dòng)減速機(jī)組成。減速機(jī)將電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成低速，同時(shí)將輸出力矩增大，再由絲桿，螺旋空心軸配合轉(zhuǎn)行成直線運(yùn)動(dòng)，正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)閥門的打開和關(guān)閉動(dòng)作。

余液減速機(jī)介紹：賽格SAF57DT80N4型號，電機(jī)功率0.75KW，轉(zhuǎn)速1380R/Min輸出轉(zhuǎn)速84R/Min，輸出扭矩76Nm，安裝方式為：B5法蘭安裝/空心軸/單鍵。優(yōu)勢：成本經(jīng)濟(jì)，低噪音，運(yùn)行平穩(wěn)，許用徑向載荷高。S系列說明：斜齒輪-蝸輪蝸桿減速機(jī)是由斜齒輪和蝸輪蝸桿傳動(dòng)組成，所以效率遠(yuǎn)比通常的蝸輪蝸桿減速機(jī)高。

3 余液開關(guān)的故障及分析

3.1 在生產(chǎn)過程中，由于離心機(jī)需要開停機(jī)操作，在每次開停機(jī)過程中都會(huì)有余液開關(guān)的動(dòng)作。在使用的過程中多次出現(xiàn)拉桿彎曲變形；空心軸套脫絲；電機(jī)過載燒毀的故障。

3.2 故障的原因分析

（1）拉桿變形和空心軸套脫絲的原因是輸出力矩過大造成的塑性變形，造成輸出力矩變大的原因?yàn)?，?fù)載變大。由于余液開關(guān)為插板閥結(jié)構(gòu)，通過物料為含水微小的PVC顆粒，這種顆粒聚集在插板閥門的間隙內(nèi)，造成閥門卡澀，閥門要?jiǎng)幼鞅仨毚蟛拍芾_或者關(guān)閉。在閥門關(guān)閉和打開的終點(diǎn)，由于限位的作用，電機(jī)沒有及時(shí)關(guān)閉也會(huì)造成拉桿和空心軸的作用力變大。電機(jī)為0.75KW的小型電機(jī)，電機(jī)保護(hù)動(dòng)作需要?jiǎng)幼鲿r(shí)間，在未達(dá)到動(dòng)作時(shí)間時(shí)，電機(jī)會(huì)堵轉(zhuǎn)。由于減速機(jī)的結(jié)構(gòu)為斜齒輪和蝸輪蝸桿傳動(dòng)，具有高的傳動(dòng)比，就將電機(jī)的輸出力矩變大，從而造成機(jī)構(gòu)中的薄弱部分損壞。最終結(jié)果就是電機(jī)燒毀，或者拉桿變形，空心軸損壞。

（2）由于生產(chǎn)中是離心脫水的過程，在生產(chǎn)開機(jī)和停機(jī)過程中，機(jī)組周圍都有水汽的存在，尤其是在停機(jī)過程中，余液開關(guān)的放水口會(huì)排出50～60℃的熱水，這樣造成了潮濕環(huán)境，電機(jī)的接線盒以及接近開關(guān)等電氣儀表的接線都會(huì)直接或者間接造成短路，造成電機(jī)燒毀。

4 余液開關(guān)的改造

4.1 改造方案的討論

由于余液開關(guān)在離心機(jī)機(jī)組運(yùn)行中起到重要作用，如果不能正常工作將影響整機(jī)的使用。為避免由于余液開關(guān)故障而造成整機(jī)的停用，提出了改造方案。綜合分析故障原因，提出改造方案有以下兩種：

第一種方案：采用液壓缸做執(zhí)行機(jī)構(gòu)替換電機(jī)減速機(jī)結(jié)構(gòu)，使用液壓電磁換向閥動(dòng)作來完成整個(gè)動(dòng)作。需要液壓站來提供液壓動(dòng)力。

第二種方案：采用氣缸做執(zhí)行機(jī)構(gòu)替換電機(jī)減速機(jī)結(jié)構(gòu)，使用氣動(dòng)電磁換向閥動(dòng)作來完成整個(gè)動(dòng)作。需要儀表氣源來提供氣動(dòng)的動(dòng)力。

4.2 方案選擇

兩種方案都放棄了電動(dòng)機(jī)構(gòu)，避免了由于環(huán)境濕氣造成的故障，都是用了額外的動(dòng)力源液壓或者氣壓，在選擇同種輸出拉力/推力下液壓的元件體型大小要小于氣動(dòng)元件。但是由于液壓缸需要液壓站（包含液壓泵、儲(chǔ)油箱、油壓分配臺、換向閥等組件。）提供動(dòng)力，現(xiàn)場沒有這些設(shè)備，需要單獨(dú)購買。使用氣缸方案，在核算好輸出拉力/推力后，選擇合適的缸徑，合理的氣壓下即可完成整個(gè)動(dòng)作。生產(chǎn)現(xiàn)場具備的公用項(xiàng)里有儀表氣的供應(yīng)，供應(yīng)壓力為0.4～0.6Mpa。綜合現(xiàn)場的條件和投資大小，選擇氣動(dòng)方案。下面對具體的參數(shù)進(jìn)行核算。

首先要核算電動(dòng)減速機(jī)機(jī)構(gòu)的輸出拉力/推力的大?。焊鶕?jù)SEW減速機(jī)樣本手冊S系列查找型號為SAF57DT80N4的輸入轉(zhuǎn)速為1400r/min,輸出轉(zhuǎn)速為85r/min，最大扭矩為168N*M,輸出拉力/推力為5200N，傳動(dòng)比為16.67，電機(jī)選擇為0.75KW，則實(shí)際輸出拉力/推力為6160N

氣缸的輸出拉力和推理由工作壓力和氣缸的直徑?jīng)Q定，在壓力為0.5Mpa，缸徑為120mm，軸徑為32mm，查下表得出

在壓力為0.5Mpa時(shí)：F推=6135N，F(xiàn)拉=5730N；

在壓力為0.6Mpa時(shí)：F推=7731N，F(xiàn)拉=7224N；

氣缸理論出力表及氣缸內(nèi)徑確定（表1）：

表1 氣缸理論出力表（N）

根據(jù)輸出力的大小選擇直徑為125mm的氣缸時(shí)0.5Mpa即可滿足要求，根據(jù)實(shí)際情況選擇直徑為125mm的雙作用氣缸。余液開關(guān)的行程為250mm，選擇行程為250mm長度的雙作用氣缸。

4.3 使用氣缸改造方案實(shí)施

余液開關(guān)的行程為250mm，選擇直徑為125mm，工作行程為250mm的氣缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。原控制為電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)余液開關(guān)的打開和關(guān)閉，為實(shí)現(xiàn)電路系統(tǒng)的兼容選擇雙作用三位五通閥作為氣動(dòng)切換元件，選擇中間位為密封狀態(tài)，動(dòng)作線圈電壓選擇220VAC。只需要將原電機(jī)的三相交流380V電源改為兩相交流220V電源即可實(shí)現(xiàn)對電磁閥的控制。將電機(jī)的三根線選擇一根為公共零線，一根為拉開線圈L線，另一根為關(guān)閉線圈L線，拉開線接原電機(jī)正傳接觸器，關(guān)閉線接原電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，零線接到公共零線端子即可。

5 改造后的效果

自2013年9月改造完成后該套機(jī)組未出現(xiàn)由于余液開關(guān)故障造成的機(jī)組停機(jī)。改造后使用過程中，由于選擇氣缸直徑為125mm，輸出力略大于原電動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于插板閥的密封和閥板原先變形，氣缸動(dòng)作時(shí)有卡頓現(xiàn)象，在調(diào)整密封和校正閥板后此現(xiàn)象未見出現(xiàn)。整體使用效果良好，完全替換了原來的電動(dòng)減速機(jī)機(jī)構(gòu)，減少了由于余液開關(guān)故障造成的整機(jī)停車。改造完成后，整個(gè)余液開關(guān)做到了日常無維修的狀態(tài)。

[1]賽格SAF57DT80N4選型樣本。