1 卧螺离心机现状及应用概况

目前石油钻井使用的卧螺离心机传动装置多为行星传动差速器，其速度无法任意调节，当分离物料含固率变化范围大时就限制了离心机的使用。如果离心机的转速和速差可以任意调节，那么离心机的性能将有很大地提高，使用范围也将扩大。

2 优化改造方案

2.1 改进前卧式螺旋离心机工作原理

在机壳内有2个同心装在主轴承上的回转部件，外面是无孔转鼓，里面是具有螺旋叶片的输送器。主电动机通过三角皮带轮带动转鼓旋转。转鼓通过左轴承处的空心轴与行星差速器的外壳相连接，行星差速器的输出轴带动螺旋输送器与转鼓做同向转动，但转速不同，其转差率一般为转鼓转速的0.2%～3%。泥浆从右端的中心加料管连续送入机内，经过螺旋输送器的内筒加料隔仓的进料孔进到转鼓内。在离心力的作用下，转鼓内形成了一个环形液池，重相固体粒子离心沉降到转鼓内表面上而形成沉渣，由于螺旋叶片与转鼓的相对运动，沉渣被螺旋叶片推送到转鼓小端的干燥区，从排渣口甩出。在转鼓大端盖上开设有若干溢流口，澄清液便从此处流出，经机壳的排液室排出。

2.2 优化改造方案的提出

（1）变频调速的优点：

①近几年来，变频器作为一种工业控制设备在不断更新发展，变频器的性能不断完善，功能不断增强，这使得变频器能够适应多种应用场合，优于以往的任何调速方式。

②随着变频器应用的广泛，生产规模化，使得中小功率变频器成本下降，性能价格比的优越，使得其它的调速技术很难同其竞争。

③离心机采用变频调速技术，可根据不同的工艺要求进行调速，根据泥浆密度的不同可方便的采用多段速运行。

（2）差速器结构复杂：离心机本身结构复杂，调节转鼓与螺旋输送器之间转速差的差速器更是离心机中较复杂而又极为重要的部件，其性能和质量往往决定着整个机器的工作能力和可靠性。并且采用差速器传动转速差不能够任意调节，在很大程度上制约了分离效果。

基于以上几点提出了采用变频器控制、双电机驱动的设计，希望通过对传动装置的改进使卧螺离心机的分离效果提高，达到实现无级调速的目的。

2.3 方案内容

本方案主要是改进卧螺离心机的传动装置，去掉卧螺离心机原有的复杂的部件差速器，用2个变频电机分别带动转鼓与螺旋输送器旋转。变频电机通过同步带传递转鼓与螺旋输送器运转分离泥浆所需要的动力。采用具有变频器控制2个变频电机，通过对变频电机的控制来调节螺旋输送器与转鼓之间的转速差，转速差可以任意调节，实现无级调速，从而高效可靠地完成离心分离过程。卧螺离心机改进后简化了整个机体结构，自动控制卧螺离心机的运转速度，显著提高了卧螺离心机的工作能力、可靠性，具有更好的分离效果。

2.4 离心机改进后工作原理

在机壳内有2个同心装在主轴承上的回转部件，外面是无孔转鼓，里面是具有螺旋叶片的输送器。2个电动机分别通过皮带轮带动转鼓和螺旋输送器旋转。但转速不同，其转速差一般为转鼓转速的0.2%～3%。钻井液从右端的中心加料管连续送入机内，经过螺旋输送器内筒加料隔仓的进料孔进到转鼓内。在比重大几百甚至上千倍的离心力的作用下，转鼓内形成了一环形液池，重相固体粒子离心沉降到转鼓内表面上而形成沉渣，由于螺旋叶片与转鼓的相对运动，沉渣被螺旋叶片推送到转鼓小端的干燥区，从排渣口甩出。速差不能够任意调节，在很大程度上制约了分离效果。

基于以上几点提出了采用变频器控制、双电机驱动的设计，希望通过对传动装置的改进使卧螺离心机的分离效果提高，达到实现无级调速的目的。在转鼓大端盖上开设有若干溢流口，澄清液便从此处流出，经机壳的排液室排出。调节溢流挡板溢流口位置、机器转速、转鼓与螺旋输送器的转速差、进料速度，就可以改变沉渣的含湿量和澄清液的含固量。此外，当过载或螺旋输送器意外卡住时，变频器能够自动断开电动机电源，停止进料，防止事故发生。

3 卧螺离心机改进前后比较

（1）改进前，主电动机通过皮带带动转鼓旋转，转鼓通过左轴承处的空心轴与行星差速器的外壳相联接，行星差速器的输出轴带动螺旋输送器与转鼓作同向转动。改进后，电动机通过同步带带动转鼓旋转，电动机通过同步带带动大端轴旋转，大端轴与螺旋输送器相连，在大端轴的带动下螺旋输送器旋转。

（2）改进前，转鼓与螺旋输送器的转差需要差速器调节，其调节性能受到结构设计、强度计算、制造精度限制，转鼓与螺旋输送器之间的转速差不能任意调节。改进后，2个电动机分别带动转鼓与螺旋输送器旋转，转鼓与螺旋输送器之间的转差由变频器控制，转速差可以任意调节，能够实现无级调速。

（3）改进前，差速器传动装置是卧螺离心机较复杂的部件，其性能和质量往往决定着整个机器的工作能力和可靠性。离心机零件多，结构复杂。改进后，去掉了复杂的差速器，使机器结构简单，省去了易损易磨件，很少发生机械和电气故障，节约工时，检修方便，工作能力和可靠性提高。

（4）离心机改装变频器后，电动机启动电流减小，对电网没有冲击。在变频器的控制下确保离心机达到设定的转速，运转平稳，提高了泥浆分离效果。