3400型離心機(jī)運(yùn)行情況分析

楊春蘋(píng)

（錦西工業(yè)學(xué)校，遼寧 葫蘆島 125000）

3400型離心機(jī)運(yùn)行情況分析

楊春蘋(píng)

（錦西工業(yè)學(xué)校，遼寧 葫蘆島 125000）

本文介紹了聚氯乙烯生產(chǎn)裝置中3400型離心機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理，對(duì)在生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并提出了常見(jiàn)故障的解決方案。

聚氯乙烯；離心機(jī)；轉(zhuǎn)鼓

聚氯乙烯是合成樹(shù)脂中的一種，其制品具有價(jià)格較低，強(qiáng)度較高及良好的均衡性，成為塑料家族的重要成員之一。懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯裝置中，工業(yè)原料是乙烯，在聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)，從釜底卸下來(lái)的是含聚氯乙烯30%左右的懸浮液，這種懸浮狀漿料要在干燥工序離心分離成含固量為70%的粘稠狀濾餅，然后在流化床內(nèi)烘干成為聚氯乙烯粉末。錦化化工集團(tuán)的8萬(wàn)噸/年聚氯乙烯裝置中，離心機(jī)是從美國(guó)的BIRD公司引進(jìn)的，型號(hào)為3400，經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行證明，該種離心機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，由于自動(dòng)化程度較高，使其具有易于操作的特點(diǎn)?，F(xiàn)對(duì)它的結(jié)構(gòu)、工作原理及易出現(xiàn)的問(wèn)題及排除故障的方法進(jìn)行介紹。

1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

BIRD-3400型離心機(jī)技術(shù)參數(shù)分別為：主機(jī)電機(jī)功率90kW，處理量40～70m3/h，懸浮液深度20～70mm，差速比55，分離因數(shù)3600，最大轉(zhuǎn)速2800，轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)徑比3.5:1，它屬于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，包括主機(jī)部分和軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)。

1.1 主機(jī)部分

主機(jī)部分是由轉(zhuǎn)鼓組件、耦合器、差速器、主軸承和主機(jī)殼體五部分組成。

主機(jī)的核心結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)鼓組件，如圖1所示，它包括柱錐形圓筒、螺旋形的推料器和居于軸心的進(jìn)料管共三部分組成。離心機(jī)的離心力在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)產(chǎn)生，含固量30%的料液中，固相是聚氯乙烯，液相是水，兩種物質(zhì)由于密度不同在離心力作用下相互分離。在轉(zhuǎn)鼓軸向的一側(cè)為圓筒端，離心后含水較多的液體（被稱(chēng)為母液）由此端排出去室外的沉降池；另一側(cè)為圓錐端，分離出的含聚氯乙烯較多的粘稠濾餅由此端排出。轉(zhuǎn)鼓兩側(cè)各有大小不等的兩端蓋與轉(zhuǎn)鼓形成可拆缷連接，便于檢修清堵。在母液輸出端的端蓋上還有可調(diào)節(jié)母液深度的溢流堰，在濾餅輸出端安裝著由耐磨材料制成的刮板。

圖1 BIRD-3400型離心機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

螺旋推料器安裝在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，它由螺旋形的刀片和進(jìn)料室兩部分組成，進(jìn)料室是一個(gè)圓柱形空腔與進(jìn)料管相通，來(lái)獲取料液。在推料器中心位置螺旋形刀片盤(pán)旋著焊在進(jìn)料室的外壁，轉(zhuǎn)鼓與刀片間間隙狹小，這樣可以使刀片把離心分離出來(lái)的粘稠濾餅推刮到轉(zhuǎn)鼓圓錐端的卸料口。耦合器對(duì)離心機(jī)主要起到扭矩過(guò)載保護(hù)的作用，它安裝在大皮帶輪外側(cè)。差速器提供螺旋推料器和轉(zhuǎn)鼓之間的轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速很高，推料器低速運(yùn)轉(zhuǎn)，兩者形成較大的速比，這樣可以達(dá)到很好的固液分離效果。BIRD-3400型離心機(jī)軸承同時(shí)承受軸向和徑向兩個(gè)方向力的作用，因此選用的是一對(duì)圓錐滾子軸承。它支承著主機(jī)部分，需要一套專(zhuān)門(mén)的油路潤(rùn)滑系統(tǒng)供油。

1.2 軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)

它是由油泵、紙質(zhì)過(guò)濾器、冷卻器和油箱組成，為一對(duì)主軸承提供連續(xù)油壓和冷卻作用。

2 離心機(jī)工作原理

BIRD-3400型離心機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于重力的離心力，使密度較大的聚氯乙烯小顆粒從料液里分離出來(lái)，被甩到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，而且越聚越厚。螺旋推料器刀片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁之間的間隙很小，在差速器的作用下以相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓較慢的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的小顆粒積聚成粘稠濾餅會(huì)被螺旋推料器推至缷料口，而排到離心機(jī)外。轉(zhuǎn)鼓和推料器之間的速度是通過(guò)差速器可以控制的，這樣可以調(diào)節(jié)物料在機(jī)體內(nèi)停留時(shí)間，調(diào)節(jié)濾餅的水含量。

3 故障分析及處理方法

BIRD-3400型離心機(jī)是專(zhuān)門(mén)為聚氯乙烯漿料離心工藝而設(shè)計(jì)，具有針對(duì)性強(qiáng)，適應(yīng)性好，操作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，來(lái)自聚合釜的料液顆粒大小及濃度隨反應(yīng)配方的調(diào)節(jié)隨時(shí)發(fā)生變化，離心機(jī)難免會(huì)出現(xiàn)一些故障，以下是對(duì)該設(shè)備的常見(jiàn)故障分析和排除方法的總結(jié)。

3.1 振動(dòng)異常

離心機(jī)正常運(yùn)行時(shí)動(dòng)平衡能夠得到保證，運(yùn)行時(shí)平穩(wěn)、噪聲低，但由于機(jī)器本身原因，操作不當(dāng)以及物料原因均可引起設(shè)備的異常振動(dòng)。

（1）主機(jī)原因。主軸承長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)將出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，主軸會(huì)逐漸偏離軸心而引起離心機(jī)振動(dòng)，這種情況要更換軸承。主軸承裝配時(shí)也會(huì)出現(xiàn)安裝質(zhì)量較差的問(wèn)題而引起機(jī)器的異常振動(dòng)，應(yīng)該重新定位軸承保證其裝配精度。螺旋推料器刮刀雖然涂有耐磨層，但長(zhǎng)時(shí)間受聚氯乙烯小顆粒的撞擊會(huì)逐漸磨損，使其與轉(zhuǎn)鼓間隙變大，此時(shí)刀片刮下的濾餅變厚會(huì)造成缷料時(shí)阻力過(guò)大使機(jī)器振動(dòng)加劇。刮刀盤(pán)焊在主軸上，在較大扭矩的作用下會(huì)使焊縫開(kāi)裂，以上兩種情況只能更換螺旋推料器進(jìn)行大修了。離心機(jī)空載時(shí)振動(dòng)異?？烧J(rèn)定為離心機(jī)主機(jī)原因，可針對(duì)以上情況摸清處理。（2）操作原因。在正常操作時(shí)，離心機(jī)進(jìn)料前首先要用清水沖洗管路及機(jī)體5～7分鐘方可開(kāi)入料閥進(jìn)料，停止運(yùn)行前也要按開(kāi)機(jī)步驟沖水相同的時(shí)間來(lái)確保機(jī)器內(nèi)無(wú)殘留固體，如果不按規(guī)程操作，機(jī)器內(nèi)極易積聚物料產(chǎn)生偏心力引起較大的振動(dòng)。此時(shí)應(yīng)該注入高壓清水并配合手動(dòng)操作直到振動(dòng)恢復(fù)正常為止。另外來(lái)自聚合的每釜漿料也會(huì)有差異，聚氯乙烯料液為懸浮液，料液的不均勻分布將使機(jī)器振動(dòng)異常，此時(shí)要使離心機(jī)前的漿料存貯罐攪拌裝置轉(zhuǎn)速增加，使聚氯乙烯小顆粒均勻分布在漿料中。

3.2 潤(rùn)滑系統(tǒng)油溫過(guò)高

BIRD-3400型離心機(jī)的一對(duì)主軸承所需潤(rùn)滑油來(lái)自于潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑油在離心油泵的作用下經(jīng)過(guò)濾器去除油中鐵屑雜質(zhì)后，再經(jīng)過(guò)冷卻器使油降溫，最后通過(guò)油路送至主機(jī)兩側(cè)的軸承座內(nèi)。油過(guò)濾器中的濾芯為紙質(zhì)結(jié)構(gòu)，使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)發(fā)生油路不暢使油壓降低現(xiàn)象，主軸承的熱量無(wú)法及時(shí)帶走，會(huì)使其溫度過(guò)高，因此在操作中要及時(shí)關(guān)注控制室的潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓和油溫顯示，出現(xiàn)情況及時(shí)更換濾芯。當(dāng)系統(tǒng)冷卻器內(nèi)的水與油溫差過(guò)小時(shí)，油溫很難降下來(lái)，這時(shí)可以使冷卻器入口水溫降低達(dá)到良好的冷卻效果。

3.3 差速器內(nèi)油溫過(guò)高

轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器轉(zhuǎn)速差由差速器來(lái)提供，差速器內(nèi)部是一套行星齒輪結(jié)構(gòu)，靠油浴和飛濺潤(rùn)滑兩種方式供油，不與外界的潤(rùn)滑系統(tǒng)相通，正常工作時(shí)油溫為70℃。內(nèi)部齒輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)且油溫較高很容易造成潤(rùn)滑油泄漏，為保證油浴潤(rùn)滑要及時(shí)補(bǔ)充，不能超過(guò)最高液位，以影響飛濺潤(rùn)滑效果，并且要經(jīng)常檢查油質(zhì)做到及時(shí)更換，尤其在裝置試車(chē)時(shí)的設(shè)備磨合期結(jié)束后，一定要換一次油。當(dāng)入料量過(guò)大時(shí)，差速器主軸扭矩會(huì)隨之增大，同樣會(huì)引起內(nèi)部油溫過(guò)高現(xiàn)象，油溫示數(shù)可在控制室顯示，此時(shí)可通過(guò)減小入料量及減小轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器間轉(zhuǎn)速差來(lái)調(diào)節(jié)油溫。

3.4 濾餅含固量小于70%

當(dāng)入料管流量過(guò)大時(shí)，濾餅含水分超標(biāo)，濾餅含固量小于70%會(huì)給接下來(lái)的干燥工序帶來(lái)影響，甚至?xí)罱K影響聚氯乙烯成品質(zhì)量?？梢孕o入料閥來(lái)降低流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，另外轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部液面過(guò)高也會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象，可以降低溢堰的高度，液面高度調(diào)節(jié)一般根據(jù)本單位的料液情況試車(chē)時(shí)一次完成，日常操作由于拆裝較繁瑣，維修時(shí)間長(zhǎng)，不輕易調(diào)節(jié)。當(dāng)分離因數(shù)過(guò)低，固液分離效果差也會(huì)使濾餅含固量偏低，這種情況要使轉(zhuǎn)鼓主軸轉(zhuǎn)速增高來(lái)滿足工藝設(shè)定要求。

3.5 出現(xiàn)噪聲異?，F(xiàn)象

離心機(jī)出現(xiàn)噪聲過(guò)大多數(shù)是由于物料堵塞造成的，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在三個(gè)部位，其一，濾餅太干積聚在螺旋刀片之間無(wú)法及時(shí)排出。其二，濾餅堵塞卸料口。其三，機(jī)殼內(nèi)有積聚物影響轉(zhuǎn)鼓的正常轉(zhuǎn)動(dòng)。三種情況都要停車(chē)，開(kāi)蓋查找堵塞部位進(jìn)行手動(dòng)清理，然后注清水沖洗干凈，步驟與開(kāi)停機(jī)時(shí)沖水操作相同。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年滿負(fù)荷運(yùn)行證明，BIRD-3400型離心機(jī)操作性能良好，很適合聚氯乙烯漿料的水分處理，每月裝置設(shè)計(jì)能力為生產(chǎn)樹(shù)脂7400噸，當(dāng)月產(chǎn)量最高達(dá)8100噸時(shí)，每個(gè)批次檢驗(yàn)的成品水含量完全合格。能保證這種型號(hào)離心機(jī)正常工作的關(guān)鍵有以下幾點(diǎn)。（1）嚴(yán)格按照離心機(jī)操作規(guī)程進(jìn)行功率和油溫控制，隨時(shí)關(guān)注濾餅含固量調(diào)節(jié)漿料流量。（2）開(kāi)停車(chē)清洗沖水流量、時(shí)間均要達(dá)到要求，這是避免堵料的關(guān)鍵所在。（3）關(guān)注潤(rùn)滑系統(tǒng)油質(zhì)、油壓和油溫，定期更換潤(rùn)滑油和濾芯，以保證主軸承的正常工作。

[1]孫啟才，金鼎五．離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算．機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

[2]譚蔚，王澤軍，朱企新．有限元方法在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度分析中的應(yīng)用．化工機(jī)械，2002.

TE254

A

1671-0711（2017）05（上）-0137-02