卧式螺旋离心机的性能及工作原理

1、卧式螺旋离心机的性能及工作原理1 主要技术参数卧式螺旋离心机主要技术参数:型号WL-450,转鼓内径450mm鼓 有效长度1030mm转鼓转速2500r/min,螺旋差转速 50r/min,螺 旋推料器单头右旋滞后 ，主电机 Y200L2-2(N=11kW),分离因数 1573,辅电机 Y 160M-4(N=11kW),油泵型号 Y1B-12,油泵电机 Y90L-6(N=1.1kW), 主机材质 1Cr18Ni9Ti 。2 工作原理卧式螺旋离心机由高速的转鼓、 与转鼓转向相同且转速比转鼓略 低的螺旋和差速器等部件组成 ,属于锥柱型结构 (见图 1)。 转鼓是圆柱圆锥形复合筒体 , 两端用轴承支

2、承在机座上 , 电机 通过皮带轮带动使之高速回转。螺旋是带螺旋型叶片的转筒 , 两 端由轴承支承在转鼓内 , 转鼓旋转通过差速器传递给螺旋 , 由于 差速器的差动作用，使得螺旋转速比转鼓转速慢1%-3%,这样,由于转鼓与螺旋存在相对运动而构成螺旋输送机构。 待分离的悬浮 液通过给料管加到螺旋转筒内 , 经布料盘的加速作用通过加料孔 被抛入转鼓中 , 到此, 悬浮液被置于强大的离心力场中 , 由于固相 的体积质量大 ,所受的离心力也大 ,使之沉降在转鼓的内壁上 ,由 螺旋输送到小端出料口 , 在这里 , 离心力将其抛到机壳的沉渣室 内。被澄清的液相则通过螺旋通道向大端流出。 经溢流孔溢出到 机壳

3、内 , 通过管路排出。 这样 , 悬浮液的固液两相得到分离。 固相 在螺旋的推进过程中 , 由沉降区 (液体淹没区 )进入干燥区 (非液 体淹没区）。此时固相物料内的一部分液体便被挤压出来 ，流回沉 降区,这就是所谓干燥过程。由上述可见，本机的分离操作是连续 而自动进行的。同时,本机的沉降区是可以调节的，这种调节是通 过更换溢流盘而改变溢出半径达到的 ，增大沉降区长度可以得到 较清的液相和含湿量较高的物料 ,反之,会得到含湿量较低的物 料和带固量较高的液相。-十煤徒； '一沉降XI 轴电机皮带轮：立 芝連器：工 机壳；J 转就；5 觀碇： 扫一上电机皮带轮；7-避料宦；«离液

4、出I 1 “ 机法Ltl 11图1 W L - 45 0 作原理在离心机中，为了衡量离心力的大小，通常用分离因数 Fr 表示，分离因数是离心加速度与重力加速度之比,Fr=R宀2/g。由此可知,对于一定物料,转鼓转速越大,分离因数就越大,分离效 果亦好。对于固体颗粒小、分散度大、液相粘度大的难分离的悬 浮液,可采用分离因数较高的离心机。由前述碳酸钡浆的性质看，卧螺式离心机恰好满足了钡浆 的分离要求。根据物料的性质，卧螺的机体所有接触物料部分材 质一律用不锈钢；为提高螺旋耐磨性，在螺旋叶片表面喷涂一层 耐磨合金。由于生产量大，固相出料刮刀磨损严重，可将2把刮刀 改为4把,把螺钉连接改为焊接。差速器

5、是卧螺的核心部件，精度 高,造价高，加工困难，不易维修，高速级行星轮轴瓦固定在轮上 将降低线速度，润滑不良，可改为将轴瓦固定在轴上，增大了旋转 半径，提高了线速度，带油量加大，改善了润滑效果，减少磨擦，延 长寿命。被分离物料在离心场中所受的离心力和它所受重力的比值，称为分离因数F，则：表1和图1分别为应力SINT最大值随转速的变化列表和变化曲线。« I 应力SIM ft3的変化列ift【就下盹J /1 4002 1QO2 8003 3001 200Fk工况下应力值31. 417212H. B20, 929L 2代工况下应力慎13, 117.7恨274,9107- 4札 P.工况帀屁力

6、位14,599. 7177276. H398. 6诲九1：必自身质stgi握的离心力4P工况I物料的离心液压力（庄与拚廉接輕部位匚从图1和表1可以看出数据之间存在平方的关系。这说明转鼓总应力、转鼓自身质量的离心力产生的应力和物料离心压力引 起的应力，这些应力的最大值均与转速的二次方成比例。这个结论完全符合传统的计算圆筒形或者圆锥形的转鼓简体应力的理 论公式，所以进一步证明了所用方法的正确性。因为提高转速，转鼓应力的最大值将随之快速增长，所以，对于一定尺寸和材料的转鼓，转速的提高并不是任意无限制的，其极限值取决于转鼓的机械强度和结构参数。在分析中，转鼓的最高许用转速约为 3 500 r /mln

7、。当转速超过这个值时，最大应力大于1. 5S ,转鼓会发生危险。除了转鼓强度外，选择转鼓转速：还应考虑生产能力、分离要求和功率消耗。如需高分离因数时，应采用较高强度的材料。表2和图2分别为径向位移最大值随转速的变化列表和变化曲 线。% 2 隹向拉移DZUffM转連的变化列H1：况下的应力怎1 4002 1002 6003 5004 ZOO 1F*下应力值0.022 20. 046 10. 0810. 1250. 179玖工况下屁力值0.008 90.016 60.027 20.QA2 40.061 1Fw + F, 1况下应力值0.031 10. Ofi3 30.】0g 20. 1«

8、7 40. 240 1|031400210028003500+200ffl 2 轻向炖整的变化曲钱3 2 5-1 毗o,OJoo.o EE.sfctl叵蚩由表2和图2可以看出，各种载荷作用下转鼓的最大径向位 移均与转速的二次方成比例，即转速的增大，也可能会导致转鼓 径向变形过大，因此，为了改善分离效果而提高转速时，应保证 变形在许可的范围内，以避免与固定机壳发生碰擦。腐蚀是轻化类工厂使用离心机时须特别重视的问题。腐蚀将使离心机的转鼓等部件壁厚减薄、强度降低，导致发生破裂事故。2.1事故原因化工厂的大部分产品、糖厂的砂糖及糖蜜均有腐蚀性，转鼓 长期在腐蚀性介质作用下工作 , 腐蚀严重 , 以至其

9、鼓壁最薄处低 于转鼓的最小许用壁厚。尤其是有些用铸铁制成的机壳 , 其材料 厚薄不均，误差达830mm在转鼓破裂时将外壳击碎。19961997榨季中期在柳州地区某糖厂就发生过一例事故 : 甲糖上悬式离心分蜜机运转时转鼓突然断裂 , 碎片飞出机外 , 将 砖墙打成一个深坑 ,幸亏没有击中现场工人 ,否则后果不堪设想。事后对该离心机进行剖析 , 发现其转鼓壁断裂处由于糖蜜的 腐蚀已变薄至只有11m m新机转鼓壁厚16m m该机已使用第九个 榨季）。这样的壁厚是否还能维持安全运行呢?可用离心机转鼓强度条件校验之 :该机转鼓直径1200mm新机转鼓壁厚16m m受腐蚀后转鼓壁 厚11mm开孔为正三角形

10、排列，孔径5mm孔间距20mm转鼓材料 为 20g, 转速 975r/min, 半锥角 30°,运转时物料层内半径 440mm见图1略）。上悬式离心机开孔转鼓的强度条件为 3:屮）（1 +HRk2S coso?在圆锥形人口处的周向总应力（6”小丁或等 丁鼓壁材料的许用应力与焊缝系数及开孔削册系数的乘积即:（T2）k= （n）（ 1 -A1!'：0, 44：_0. 60：0. 462屮=3rsin60° 2：x 0. 8660.566_Ah r1 41XAk_ 仇（1屮厂 7.82X iol- 0. 0566） =0.1 91 1/=ttx 97 5（6）R= PR&

11、#39;w = 7.82X 10 X 0.6 （“ 3甞） =2934. 78x l（）b转鼓许用应取力计算：查得：钢 20g：6- 245Ox«s= 2-2.5 取 2山所以许用应力为：<r 阴 F 巫WF 2A半一LQ_x 0 J)5x 75 8728* 13x 10b周向总应力计算：(1)按新机壁厚计算(即S- 1.6cm ):屮)(2曽+身麻J525 com (X造成事故。以上各代号意义造成事故。以上各代号意义0- 0566) ( 1 + 牛严 +» 6=2937.78 x 04 ( I -0 1911 其 6" 0.4622x 1.6x 0.866

12、)=831 9. 858x 10pv 8728. I 3x I 04p.所以转鼓是安全的.(2)按被腐蚀后的壁厚计算(即S- 1.1cm).J-一0. 1 5(T2)h2934. 78x 0 ( 1 - 0. 0566)( 1 + p +D. 1911x 右Dx 0.4右22x 1.lx 0.866=】0844. 886x 1 0" 8728. I3x i(4pi所以转鼓不安全，尤其在震动的情况之下，有可能断裂破损造成事故。以上各代号意义Ih 锥形转鼓大U处周向总应力P，艮一转鼓簾内栓m口一转鼓材料许用应力p-购一焊缝系数，取0.95IJJ4开孔削弱系数，f-孔间距m川一开孔亡徨mR

13、-转鼓填充系数，屮一转鼓开孔率门一转茨物料层内半径巾為F-物料密度取l4lx他一转鼓材料密度，取九82取1.41x 10 kg/<r： -锥形转鼓大口处宙转鼓材料自身质a施转时产生的周向应力“W-转鼓角速度孤度（T-材料的加服限p，恋一加服限的安全系数S 转鼓璧丹cm乩一筛网当量厚度取0H5cm|2JL转鼓半锥角度2.2预防措施转鼓甚至整个离心机的内部零件尽可能都采用耐腐蚀材料（如不锈钢）；如果由于种种原因不能或不允许这样选用时，则应在离心机内部采用耐腐蚀衬套，喷涂塑料等。经常检查离心机转鼓等重要零部件的腐蚀情况 ，一旦发现严 重腐蚀应及时修复或更换；机壳应采用优质钢甚至不锈钢制造 ，

14、并保证其制造质量。在求解频率方程时将遇到困难 , 可采用双转子支承临界转速图谱 在用频率方程求解临界转速时， 先给定其中第一个转子的转速为 3 11,计算得到该双转子支承系统在该条件下，第二个转子同步正进动的各阶临界转速 3 'c1、3 'c2，3 'c3、等；改变第一个 转子的转速为 312，又可得到该双转子支承系统在新条件下的 第二个转子的各阶临界转速 3"c1 、3"c2，3"c3 等。依此方法， 求得在第一个转子若干个不同的转速下， 第二个转子本身不平衡 激起的临界转速。 将各同阶临界转速点连成曲线， 得到该双转子 支承系统第二个转

15、子本身不平衡激起的临界转速， 随第一个转子 转速 31 的变化曲线。 依照相同的方法， 求得该双转子支承系统 第一个转子本身不平衡激起的临界转速， 随第二个转子转速 31， 的变化曲线。 这种曲线称为双转子支承系统的临界转速图谱。 在 这个图谱中， 绘出两个转子的工作转速变化关系曲线， 曲线与临 界转速图谱各线的交点便是该双转子支承系统的实际各阶临界 转速。显然，当两个转子的工作转速关系改变时，相应各阶的临 界转速也将发生变化。系统的临界转速受联接轴承的刚度系数影响很大， 设联接转 鼓和螺旋推进器的两轴承的刚度系数为 kl ，转鼓本身的两个与 地基连接的轴承的刚度系数为k2，以下是不同刚度系数

16、时的临界转速图谱， 其中包括转鼓和螺旋推进器的速度关系图， 3 : 3 + 2xn。为了便于观察每一处的值， 图谱中的每一处值都以拟合的曲线表示。L,宀z的区间是(0-3000Rad/s)。在以下各处的临 界转速的图谱里面，横纵坐标的单位都是rad/s 。11离心机转子不平衡由于离心机转子不平衡，使得离心机转子转动时产生不平衡离 心惯性力，这种不平衡离心惯性力使得离心机产生有害的振动。 回转部件的平衡程度可用不平衡重与其转动半径的乘积来表示 q =wXe式中q重积径；w不平衡重的重量；e不平衡重的转动半径。转子不平衡的原因主要有以下几种:(1) 离心机入料不均匀。离心机原入料工艺流程如下:跳汰精煤斗貳握升机幄硼 f 离心机 f 精煤皮带斗式提升机是运输机械的一种 ,斗式提升机的运输给料是间断的、不均匀的。这种不均匀的给料即使经过振动筛，进入离心机的物料仍然是不均匀的，这种不均匀的入料导致离心机的转子不 平衡,引起离心机振动较大。(2) 筛篮沾附物料。离心机在运行过程中，筛篮内壁及筛网缝隙有 时会沾附不同程度物料，这种沾附在筛篮上的物料是不均匀的 因而造成离心机转子不平衡 , 引起离心机振动较大。(3) 筛篮的磨损。离心机在长期的运行过程中 , 会造成筛篮不同程 度的磨损 , 筛篮这