
工业用离心机按结构和分离要求,可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机3类。
用悬浮法工艺生产的PVC浆料含固质量分数约为30%,一般采用卧式螺旋沉降离心机脱水,得到含水质量分数20%~25%的湿固体物料。中盐吉兰泰氯碱化工有限公司(以下简称吉兰泰公司)在PVC浆料脱水工艺中使用的是日本巴工业株式会社生产的TRH084型卧式螺旋沉降离心机,设计产能为15t/h,滤饼含水质量分数为(22±3)%。
一、卧式螺旋沉降离心机工作原理
离心沉降是利用悬浮液(或乳浊液)中密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理,实现液-固(或液-液)分离。卧式螺旋沉降离心机是利用离心沉降原理分离悬浮液的设备。其转鼓由电动机通过皮带拖动,达到预定的工作转速。悬浮液由进料管导入螺旋体内腔,经周向分配口进入转鼓沉降区域,转鼓带动悬浮液一同旋转,在离心力的作用下,固相质点的沉降力达到其重力的千余倍,从而加大了固相与液相之间的密度差,加速固液分离。密度大的固相物质沉积在转鼓内壁外环,密度小的液相分布在转鼓内壁内环。由差速器产生转速差传给螺旋推料器,使沉积在转鼓上的固相物被强制推移至转鼓锥段干燥区,进一步脱液后排出转鼓,而澄清的液相随着悬浮液的继续加入而经溢流口排出。
二、离心机启停注意事项
在离心机启停的过程中,应“缓”“稳”,主要观察电流、扭矩及振动值的变化。
在离心机启动前,观察并调整好PLAN54型液压油站润滑油流量、压力及进料管清洗水流量。通过调整控制阀,使供油量达到12L/min,供油压力达到1.0MPa,清洗水流量达到700L/h左右。待上述条件稳定后启动离心机,缓慢打开进料阀。此时注意电流值及进料量,避免因浆料浓度大幅上升造成扭矩控制动作。
运转平稳后,机组的振动(主轴承位)正常值为35μm左右(≤80μm),如果振动值超过50μm,首先检查电动机、皮带及皮带轮等传动部件,其次考虑轴承磨损故障。这是因为该机组有供油压力、扭矩值联锁保护,在正常使用情况下,机组轴承一般不会出现问题,容易出现和被忽视的问题往往是皮带涨紧度、皮带轮动平衡等遭到了破坏。
离心机停机前先关闭进料阀,再打开转筒内部冲洗水阀,流量为20~30m³/h,约5min后停止冲洗。为了防止停机过程中产生共振,电动机关停后还须从供料管供洗涤水直至停止。另外,鉴于其旋转惯性大,不能制动,须自然停止。
三、运行中的监测和记录
离心机进料趋于稳定后,受提升载荷的影响,轴承温度上升较快,应根据生产实际调整供油压力和流量,尽量使之稳定在要求范围内。夏季环境温度偏高,循环水温度随之升高,观察循环水作为冷媒冷却液压油的工况,根据液压油流量因油温升高而降低的情况,及时调整供油压力和流量,保证机组安全、稳定运行。
记录分为现场巡检记录和中控操作记录两部分。
巡检记录内容至少包括液压油供油流量、供油压力、回油温度、油泵压力、差速器温度、轴承座位置振动值(水平、垂直两方向)、进料管冲洗水流量及是否存在异响和漏油情况,检查并记录。
中控操作记录内容至少包括电流、扭矩。
由于吉兰泰公司离心机下部输送器(即滤饼破碎机)采用的是链条传动带动铰刀旋转打碎料饼的方式,存在链条脱落的可能性。如果料饼不能及时输送,很容易使料斗积料,造成离心机跳停事故。所以日常巡检对滤饼破碎机是否正常运转的检查也尤为重要,这也是容易被忽视的内容。
四、离心机的维护保养
日常的离心机维护保养主要指润滑油脂的更换及皮带的检查和更换。
4.1 润滑
(1)差速器。
在正常情况下,每3个月更换1次润滑油(大修后是500h)。换油时,筒壁油塞朝上,打开侧面上位油塞,使该油塞孔处于上位,从筒壁油塞孔加注新启封的润滑油(建议使用20L小桶装),加至从侧面上位油塞孔能看见润滑油即可,不宜过多,尤其在炎热的夏季,以避免温升后差速器腔室压力过大,造成油封漏油或蹦出事故。
非正常情况主要指差速器行星齿轮油封漏油的情况,这一般是由齿轮轴被磨出凹槽或者油封老化导致的。采用每7天左右检查油位的方法可以保证离心机继续使用,虽然属带病运行,但不会影响正常使用。为了保护离心机,启动方式采用变频启动。该启动方式致使离心机启停时间较长,一般情况下,生产车间不会随便同意离心机启停,出现行星齿轮轴封漏油后,安排同其他检修项目同时进行。吉兰泰公司检查油位时,均是与更换风机进口滤棉一同进行。检查方法为侧面上位油塞在高位时打开侧面上位油塞,查看油位,并及时补充。
(2)螺旋轴承。
每3个月更换油脂1次,要把油脂全部更换。在更换时观察顶出油脂的颜色,顶出油脂全为新鲜油脂时为合格。鉴于加注油脂的过程因量大而耗时,建议利用气动或电动注油机加注,加完油后上紧油塞,不可遗忘。在设备运转后要勤观察是否有甩油情况,如出现甩油情况,要及时协调处理。
(3)电动机。
每6个月加注油脂1次,把旧油顶出即可。
(4)润滑装置。
润滑装置即PLAN54型液压油站,包括输油管路。每6个月更换润滑油1次,更换油过滤器,清洗空气过滤器,检查输油管路老化情况。如果出现表皮褶皱、裂纹和明显露丝情况,需要及时更换。
4.2 皮带
日常检查皮带的涨紧情况,松弛后结合其他检修项目一并处理。每半年进行一次皮带完好度的检查,如发现存在开线、开裂情况,须及时更换。安装皮带时注意事项为:利用弹簧秤将变量设定为30mm,新皮带负重为80~90N。
五、常见问题及处理措施
(1)差速器漏油。
差速器漏油问题常见于行星齿轮油封,一种原因是经过长时间的使用,轴面磨出凹槽,解决方案是更换新油封,同时加调整垫调整密封线的位置。建议调整垫厚度为1mm,表面粗糙度为0.2~0.4mm即可。另一种原因是轴封老化、开裂,该问题主要出现在差速器大修后长时间放置,经安装上线短期内(一般是2~6个月期间)就会出现泄漏,而且泄漏情况较重,不过此种情况下齿轮轴通常不会损伤,及时更换轴封即能解决问题。
(2)螺旋轴承位漏油。
螺旋轴承位置采用迷宫环密封,油质正常的情况下一般不会出现漏油,出现漏油的情况经常是回油不畅造成的。一旦发现该问题,首先打开空气过滤罩,查看并清洗滤芯;其次检查润滑油回路是否畅通,可以沿回油管路“由高到低”适当抬高回油管高度;再次查看回油管连接布置是否合理,如果管路布置过于曲折,需要截短,尽量直连;还可以重新安装布局润滑油站,将油站尽量安装在机组侧面,以缩短、畅通油站回路。
(3)液力/电磁耦合器故障。
液力耦合器属于一种机械调速设备,液力耦合器的原理决定了其有8%~10%的速度损失。由于液力耦合器是用液压油传递功率,因此速度控制不稳定、功率因数低、调速精度差。当液力耦合器故障时,只能停止运行,严重影响生产,基本属于淘汰产品。
吉兰泰公司第1期工程采购的离心机是日本巴工业株式会社2006年产品,该产品当时选用的调速设备即为电磁耦合器,由铜转子、永磁转子和控制器3个部分组成。一般地,铜转子和电动机轴连接,永磁转子与工作机的轴连接,铜转子和永磁转子之间有空气间隙(称为气隙),没有传递扭矩的机械连接。这样,电动机和工作机之间形成了软(磁)连接,通过调节气隙来实现工作机轴扭矩、转速的变化。
吉兰泰公司在离心机使用时突然出现了电磁耦合器高温不降的问题,判断其原因是设备线圈老化,电能无法有效转化成机械能,多余的电能以热能的方式白白浪费掉了,而且该设备检修难度较大。通过借鉴第2期设备(2008年产品)的变频启动方式,并联系变频器生产厂家配合完成改造工作,2013年增加变频设备及进行机械方面的改造后,离心机使用至今效果良好。
六、计划性检修
6.1 检修分类和周期
离心机的计划性检修主要指设备大修,分为现场检修和返厂维修。
离心机大修周期一般定为2年,可以延长,若按4.1节润滑内容严格落实,机组的大修周期可以延长到3年甚至4年。
6.2 原因分析
差速器为全密闭运转形式,运行温度在80℃左右。虽经定期例行维护、保养、更换油品,但油品不可避免地会老化变质形成油泥,积聚在差速器内部,附着在滑动挡片、油孔等处。部分油泥在碾磨作用下炭化、结焦,堵塞油道,影响换热效率,需要清理、疏通。
随着长期运转,转子内部轴承会出现疲劳磨损,密封件出现老化漏油现象,需要及时更换。有时太阳齿轮轴出现磨损,需要喷涂修复。吉兰泰公司使用的离心机工作介质为PVC浆料,在螺旋、转鼓处会出现积料现象,约3mm后的松散度较小的集结板料给离心机螺旋推进带来额外的阻力,并磨损螺旋,极易造成螺旋变形,需要及时清理。
6.3 检修方式及其选择
现场检修方式的大修也可认为是大保养,主要完成差速器和转子内部的轴承、O形圈、油封等配件的更换工作。而磨损部位无法得到修复,有效的方法也只是打“黏结修复法”,无法解决根本问题,意义不大。
返厂检修的方式才合乎设备“大修”的意思,返厂检修可以同时实现“大保养”及设备尺寸修复。返厂检修内容包括:设备全面拆解,对部件逐一进行清洗检查;对设备齿轮进行探伤检测;对设备相关部件进行精度检测及精度修复;对设备相关部件做动平衡;全面更换基础维保(大保养)所涵盖的所有备件。
本着彻底解决设备问题的目的,建议采用返厂维修的检修方式来完成离心机的大修工作。
6.4 检修注意事项
(1)专用工具。包括扭矩扳手、三吊钩吊环、F勾头扳手、齿轮箱起吊架、英制内六角扳手、启销器和押出螺栓等。
(2)分解嵌合部分时,用押出螺丝、拆卸器等均匀地拔出,切勿敲打分解。
(3)分解后的零件,放置于干净、铺有软物的地方,防止意外损坏。
(4)由于旋转部件已经过精密的平衡调整,所以务必对准V字记号后再装配。
(5)热套轴承、连接短轴须用轴承加热器或油浴加热到一定的温度后再装配。轴承用轴承加热器加热,温度一般设定为95℃左右。连接短接用油浴加热,温度一般为180℃左右。
(6)记录好检修、返修设备的检修台账,尤其记录好设备编号、检修时间及内容。
七、国产化之路
根据现在国内机械工业的技术水平与世界发达地区的技术水平之间存在着一定差距这一因素考虑,吉兰泰公司决定研究主要从仿制出发,结合现在的机械行业的工业水平,对关键部位进行优化设计,建立自己的设备数据系统,比较科学合理。
经过工程技术人员的刻苦钻研,LW600型螺旋离心机已实现了国产化生产之路。离心机核心部件——齿轮箱(差速器)也完成了国产化研究并投产。
借鉴离心机国产化的成功案例,吉兰泰公司在2011年同国内某离心机制造单位合作选用了一台齿轮箱(差速器),效果良好,使用2年时间未发生故障。另外,还和这家单位完成了其中一台进口离心机的2年大保养的所有内容,投入使用已有2年时间,运行状况良好。2017年又同这家单位完成2台转子总成(含差速器)返厂检修工作,2台离心机分别于2017年9月、10月上线投入使用,检测数据良好,产能满足要求,设备各项指标均为良。