论卧螺离心机

卧螺离心机是卧式螺旋卸料沉降离心机的简称（以下称离心机），由机架、机罩、主轴承、转鼓、螺旋、差速器、驱动系统、控制系统和安全保护系统等组成。转鼓和螺旋以差速同向高速旋转，物料经进料管进入螺旋内筒，从进料口进入转鼓。在离心力作用下，较重的固相物料沉积在转鼓壁上形成沉渣层，螺旋将沉积的固相物料连续不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出机外。较轻的液相物料形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外。

本文主要就卧螺离心机的设计理念、结构和性能等方面进行论述。

一、设计理念：

1、设计理念领先：

（1）以流体模拟实验为先导。

（2）追求离心机远临界运行，提高转子稳定。

（3）追求离心机和谐环境。

（4）层流流动设计。

（5）防腐蚀设计。

（6）稳定性设计。

（7）节能设计。

（8）固相拦截。

（9）液相二次沉降。

（10）利用流体能量排料。

（11）固相高干度。

（12）转子高速平衡。

（13）转子多面平衡。

（14）零部件系列化、标准化。

2、稳定性设计：

（1）转子刚度的模拟计算：

离心机转子稳定的运行，要保证转子的临界转速大于转子的工作转速。一般工作转速/临界转速小于0.7。

离心机技术设计时，其转速已经设定。在结构设计时，必须保证转子的刚度能满足离心机稳定运行的条件，而离心机在制造完工前无法通过试验得知转子的刚度，所以转子刚度准确计算对离心机设计制造是相当关键的。利用计算机软件对离心机转子模型进行刚度模拟计算，不仅使离心机功能强大，而且使离心机运行稳定有足够的保证。

（2）机架重量的严格配比：

离心机转子在制造过程中经过一定精度的动平衡测试，转子的残余不平衡量都控制在较低的水平。当不动件总重量较轻时，离心机表观振动会稍大。相反，离心机表观振动会稍小。

机架等不转动零部件的总重量与转子等转动件的总重量之比，是离心机稳定运行的重要条件之一。

（3）严格的高速动平衡：

转子零部件动平衡测试结果是离心机平稳运行的最重要的保证条件。

由于转子零部件的刚度相差较大，用同一的平衡方法和标准是无法得到同样动平衡精度的零部件的，使离心机平稳运行得不到保障。对刚度相对较低的零部件采用高速动平衡测试的方法，可以提高零部件的平衡精度，动平衡转速越接近零部件的工作转速，平衡效果越好。

（4）先进的整机平衡技术：

整机平衡是对离心机的振动信号采用影响系数法，科学地计算出离心机平稳运行所需要的配重，使离心机运行平稳。该方法的正确运用，能保证离心机能在一个比较低的振动环境中工作。

二、结构和性能：

1、机架：

机架是钢框架，底部装有减震垫，可以直接安放在基础上，主、辅电机分别安装在机架的主、辅驱动端，进料管固定在机架的一端。

2、机罩：

机罩是可以开合的圆柱面，转鼓和螺旋在机罩内转动。机罩下半部固定在机架上，设有排渣口和排液口，机罩内部装有隔板和挡环。

3、轴承：

（1）主轴承：

装有主轴承的轴承座分别固定在机架的两端，支撑着整个转子的重量，其中一个轴承同时起转子的轴向定位作用。

主轴承的润滑方式有油脂润滑和稀油润滑。

（2）轴承设计—稳定性设计：

选用合适的轴承组合和轴承形式，是离心机稳定运行的基础。采用正确的安装条件是离心机稳定、高速运行的保证条件。

4、转鼓：

（1）概述：

转鼓由大端盖轴、直转鼓、锥转鼓和小端盖轴组成，零部件间有止口定位并用螺钉紧固联接。转鼓锥段底部沿圆周方向有排出固相物料的排渣口，在大端盖轴的端面有排出液相物料的排液口，主轴承装在大小端盖轴上。

转鼓筒体是一个整体，同心度高，振动小，具有更高的强度和刚度。减少对空气的扰动，降低了工作时的噪音。

（2）转鼓锥角：

1）转鼓锥角大，固相在脱水区受到的挤压力大，利于固相脱水。对于一般物料，转鼓锥角可大些。但转鼓锥角大，螺旋的推料扭矩会增大，螺旋叶片的磨损会增加。

2）转鼓锥角小，有效沉降面积小，会降低离心机的使用性能。对于难分离的物料，转鼓锥角应小些，可降低固相的回流速度。

（3）转鼓内表面—防腐蚀设计：

在转鼓内表面按周向等分地装焊厚度适当的筋条，使转鼓与螺旋之间的物料不会沿转鼓周向滑动，既避免转鼓内表面特别是锥段内表面的磨损，又提高螺旋的输送效率。

（4）排渣口—防腐蚀设计：

转鼓锥段底部沿圆周方向均匀地开有排渣口，排渣口镶嵌可更换耐磨陶瓷套，减轻了排渣口的磨蚀。

（5）溢流口—节能设计：

1）溢流口在转鼓大端，装有可以调节液池深度的溢流板。溢流板决定了液池深度，液池越深，液相澄清度越高。

2）液相物料直接离开高速旋转的转鼓，减少转鼓对液相物料的加速，节约能量。

3）应用于澄清场合，效果更明显。

5、螺旋：

（1）概述：

螺旋装在转鼓内部与转鼓同轴，两端有轴承组，使其能相对于转鼓灵活地转动。螺旋中部设布料腔，沿圆周方向均匀地开有进料口。主电机的输出动力传递给转鼓，辅电机的输出动力通过差速器传递给螺旋，通过两个变频器分别调整主、辅电机的转速而改变差转速。

当螺旋和转鼓有一定的转速差时，沉降在转鼓壁上的固相物料在螺旋的推进作用下向转鼓锥端底部方向移动，最后经转鼓锥段脱水后，由排渣口排出转鼓。

（2）进料管：

1）进料管一端固定在管座上，另一端伸至螺旋的布料腔室内。

2）进料管可以设夹层，在特殊场合对螺旋内部和对在脱水区的物料进行清洗。

（3）布料器—层流流动设计：

1）引导物料平缓地通过螺旋进料口，有效地减少液体的冲击。

2）平缓地对物料进行周向加速，使物料流速变化平滑。

3）流入布料器的物料可以平缓地改变流向，减少湍流，提高加速效率。

（4）螺旋进料口—防腐蚀设计：

1）分段式进料避免了物料对螺旋叶片根部的冲刷侵蚀。

2）圆形进料口使得物料流速分布更均匀。

3）进料口镶嵌可更换耐磨陶瓷套，减轻了进料口的磨蚀。

（5）螺旋叶片—防腐蚀设计：

1）由于螺旋叶片与固相物料长期处于摩擦状态，特别是在锥段，固相物料受到挤压，更加剧叶片外缘的磨损。

2）在螺旋叶片外缘镶焊硬质合金片，有效地起到保护作用。

（6）开口叶片—层流流动设计：

螺旋叶片的根部开有对称的导流孔，液相可沿轴向流到溢流口，降低了流动速度，减少了液相对固相的扰动，液相澄清度更高。

（7）拦截板—层流流动设计：

1）固相被进一步压缩，更干。

2）液池深度深，液相在转鼓中澄清时间长，出液清。

6、差速器：

差速器—稳定性设计：

（1）采用二级行星齿轮差速器，为螺旋提供动力。

（2）差速器采用高精度的硬齿面磨齿齿轮，精心设计，具有足够的接触强度和抗弯强度，满足传递大扭矩的需要。

（3）加大行星齿轮传动系统的浮动量，使齿轮的啮合更柔和，大幅度提高齿轮的使用寿命。

（4）行星齿轮轴承采用承载力大且可靠的滑动轴承，用高新材料通过精细加工制成。

（5）二级行星架经过严格的动平衡，使差速器在运行中更加平稳。

7、驱动系统：

（1）概述：

主、辅电机固定在带有滑槽的电机底座上，通过调节电机在滑槽的位置可以调节传动皮带的张紧度。安全罩用螺栓刚性地固定机架的两端。

（2）双电机双变频驱动系统：

1）采用双电机双变频控制。

2）差转速可调范围：0～35rpm。

8、控制系统：

（1）概述：

采用PLC控制。

（2）可实现恒扭矩自动控制。

当转鼓内的物料浓度和流量发生变化时，螺旋推料扭矩发生变化，辅电机电流就发生变化。根据这一特点，当辅电机电流发生变化时，通过PLC控制，改变辅电机工作频率，自动调整差转速，使螺旋推料扭矩朝着减小误差的方向变化。同时改变进料泵工作频率，使进料流量朝着减小螺旋推料扭矩误差的方向变化，从而使螺旋推料扭矩始终保持稳定。保证了排出固相的干度。使转鼓内固相不会产生堆积，避免了堵料的发生。

综上所述，卧螺离心机的设计理念领先，工艺严格，对物料适应性强，处理量大，能耗低，是一种先进的分离工具。

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