1 离心机的结构、主要技术参数

河北金牛化工公司所用卧式螺旋沉降式离心机为英国Thomas Broadbent & Sons公司生产。该离心机作为23万t/a PVC生产装置的主要设备，投用以来，以其操作简单、运行弹性大、性能稳定、易损件少、维护方便等颇受好评，完全能够满足生产需要。但在生产过程中，也暴露出一些问题，如离心机的异常振动。微小的振动对于旋转机械来说是不可避免的，也是正常的，但对于振幅超标的异常振动，往往会造成零部件承受过高的应力、支撑轴承的磨损、基础的松动以及紧固件的松弛，严重的甚至会造成动静部件的相互摩擦、碰撞，引发恶性安全事故。

LW1000离心机主要由电机、差速器、螺旋输送器、转鼓、扭矩控制器、进料管、外壳、机座、润滑系统等组成。

离心机主要技术参数如下：

聚氯乙烯浆料：固相粒度0.180～0.120mm；悬浮液中PVC质量分数≤25%；悬浮液密度为1.1～1.2g/cm³；进料压力为0.15～0.30MPa；进料温度≤90℃。

主电机功率为195kW，主轴承润滑油流量为1～3L/min，转鼓工作转速为1300r/min，差速器差速比为39：1，单机处理量为10000kg/h。

2 离心机的振动原理

影响振动的直接原因是由于系统的激振力和支持系统的动刚度发生变化引起的。在线性系统中，部件呈现的振幅与作用在该部件上的激振力成正比，与其动刚度成反比。动刚度（Kd）表示部件产生单位位移所需的交变力。其与静刚度（Kc）的关系为Kd=Kc/u。静刚度又称为刚度系数，表示部件产生单位变形所需的静力。

从上式可以看出，系统的动刚度与其静刚度成正比，而与动态放大系数u成反比。当激振频率w趋近于系统的固有频率wn时，如果忽略系统阻尼，即u=∞，即使静刚度Kc很大，动刚度Kd也为零。此时，在不大的激振力作用下，系统也将会产生很大的振动，这种现象称作共振。

根据产生共振机理的不同，可分为支撑系统共振和系统部件共振2种。前者是激振力通过支撑系统输入振动系统，当支撑系统自振频率与激振力频率相符而产生的一种共振，如轴承在某一方向的自振频率与激振力频率相符而产生的共振。后者是振动系统内某一部件自振频率与激振力频率相符而产生的共振，如转子部件在临界转速时某一方向的振动频率与激振力频率相符。这2种共振形式产生的机理不同，前者是由于支撑动刚度降低，在激振力一定时，使振幅增大。后者是由于部件共振，使振动惯性力增大并作用于轴承或基础，从而使整个系统振幅增大，这是在支撑动刚度不变的情况下，由于激振力增大而引起的。

由以上分析可以得出，实际生产中有效控制机组振动的方法应该从两方面入手，一是增大系统的动刚度，二是减小系统的激振力。

3 离心机异常振动的常见原因

（1）运行中的转动部件上可能附着质量部分不均匀的塑化物，使转动部件质量沿旋转中心线分布不均匀，使处于平衡状态的转动件上形成过大的残余不平衡质量。质量不平衡所产生的离心力始终作用在转动部件上，主轴每旋转一周，就在轴承的某一侧点产生一次振动响应。

（2）离心机在运转过程中，螺旋输送器叶片不断地将沉积在转鼓内壁的固体物料刮下并推入滤饼出口。在此过程中，螺旋输送器一直受到来自固体物料的轴向推力，此轴向力是通过推力轴承来平衡的。在长期运转过程中，特别是在变负荷工况条件下运行时，极易造成推力轴承的磨损。如果轴承磨损量达到一定程度，会造成螺旋输送器的轴向串动，从而引发异常振动。

（3）支撑刚度不够或主轴承装配不良也会造成离心机的异常振动。转轴是在轴承上旋转的，当轴承结构不良或刚度不够时，转轴稍有不平衡，必将引起很大的振动。转轴支撑刚度变化与以下因素有关：主轴承安装位置偏差或预紧力不足；轴承座结构单薄、刚度不够，轴承稍受到不平衡外力，就会产生较大的变形，造成机组的振动。

（4）在螺旋输送器传动轴和转鼓空心轴之间，安装有耐磨轴瓦。轴瓦的耐磨性能、润滑性能以及装配偏差对机组的振动影响很大。特别是在长期运转以后，轴瓦的磨损量比较大，该磨损量达到一定程度时，就会造成螺旋输送器和转鼓的同轴度变差，转子上很小的不平衡质量便会引发机组的异常振动。

（5）主轴承润滑不良或磨损也会造成离心机振动增大。曾发生过由于润滑油泵吸入口过滤器堵塞，造成润滑油流量降低。由于其他条件限制，机组未能及时停车检修，维持运转一段时间后，主轴承温度升高，现场实测振动数据明显偏大。

（6）基础结构的选择对机组共振转速有明显的影响。在共振转速附近，部件振幅和转速的关系是由振动系统阻尼和激振力决定的。座落在水泥基础上的机组要比座落在钢结构的基础上的阻尼大得多，因此在同样激振力作用下，前者振幅要比后者小得多。

（7）机组减震器的安装位置、旋紧状态、连接螺栓的紧固状态以及进料流量、压力等参数的波动，也是造成离心机异常振动的重要因素。

4 离心机振动失效实例

某离心机发生异常振动，起初，离心机振动数值间歇性地增大，同时伴随有周期性低频的轰鸣声，噪声增大。在相对稳定运行时，测得主轴承座振动数值较正常状态大3～4倍。随着运行时间的延续，振动高限报警次数增多，频率加大，运转情况恶化，离心机被迫停运。

运转期间，润滑油流量正常，主轴承温度正常，进料流量、压力有微小波动，基本正常。用力矩扳手对各连接螺栓特别是基础螺栓进行逐个检查，未见松动迹象，预紧力正常，减震器安装位置、旋紧状态正常。

根据机组的上述现象和外观检测，基本上可以排除基础结构、减震器、连接螺栓、主轴承的磨损以及进料的波动等因素导致的离心机异常振动。焦点集中在机组内部结构件上，特别是螺旋输送器推力轴承以及耐磨轴瓦等易损件，是否破损需要机组解体后进一步确认。当然，也不能排除由于内部转动件上可能附着的不均匀的塑化物，所导致的机组振动失效。

经拆检机组内部零部件，发现下列现象。

（1）推力轴承有明显磨损痕迹，磨损量达0.05mm，同时发现轴承压盖和皮带轮之间在紧固状态下的间隙为零。也就是说，在运行状态下，推力轴承和轴承压盖之间可能存在轴向间隙，从而有可能引发螺旋输送器的轴向串动。

（2）通过分别测量轴瓦内径和对应的传动轴外径尺寸，得出配合间隙为1.35mm，明显大于制造商提供的标准上限值0.5mm，显然，轴瓦磨损量过大。

（3）转鼓内壁和螺旋输送器叶片上发现有少量PVC塑化物垢层，厚度约0.5～1.0mm，分布比较均匀。根据实测，可以判断出该塑化物不是导致机组振动失效的主要原因。

（4）进一步检查发现，主轴承未见磨损迹象，其他转动件，如转鼓、输料螺旋、差速器等均未见异常。

根据拆检结果，该机组振动失效的主要原因有2个，其一是推力轴承磨损造成的输料螺旋的轴向位移；其二是轴瓦的过度磨损造成的主轴质心的偏移。更换受损部件后，机组的振动指标恢复正常。

5 离心机的操作和维护

离心机的操作应该严格按照制造商提供的《使用和维护手册》进行，特别注意的是，要做好开停车或物料改型过程中的清洗，避免内部传动部件的积料、塑化。另外，尽量避免负荷的频繁波动，特别是产品型牌号的频繁改型。

离心机的维护保养主要是做好定期润滑工作。包括及时更换润滑油、加注润滑脂和检查清洗油泵过滤器。