摘要：主要介紹了催化劑污水處理裝置中臥式螺旋卸料離心分離機(jī)的使用情況及在生產(chǎn)中出現(xiàn)的主要故障,通過(guò)監(jiān)測(cè)分析和生產(chǎn)能力核算找出這些故障產(chǎn)生的原因,并從3方面介紹幾種故障解決辦法以及改造建議. 　　 關(guān)鍵詞：臥螺機(jī);振動(dòng);物料堆積;生產(chǎn)能力 1、離心分離機(jī)概述 離心分離機(jī)是利用轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心慣性力來(lái)實(shí)現(xiàn)懸浮液、乳濁液及其他物料的分離或濃縮的機(jī)器.廣泛應(yīng)用在資源開(kāi)發(fā)、化工等生產(chǎn)過(guò)程以及三廢治理等工業(yè)生產(chǎn)上[1].離心分離機(jī)的種類(lèi)很多,以下主要針對(duì)臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)臥螺機(jī)）進(jìn)行討論.臥螺機(jī)是利用離心沉降法來(lái)分離懸浮液,可以全速運(yùn)轉(zhuǎn),連續(xù)進(jìn)料、分離,由螺旋輸送器卸料的離心機(jī).適用于分離粘度大,顆粒細(xì),難過(guò)濾的中等及細(xì)顆粒,同時(shí)固相密度大于液相密度,固相濃度在2～50%之間,顆粒直徑變化比較大的懸浮液. 催化劑污水裝置是處理催化劑生產(chǎn)裝置排出的含白土顆粒、酸、堿、氨等的懸浮液的廢水處理裝置.其主要采用的方法是中和、分級(jí)沉降、離心脫水. 臥螺機(jī)是污水處理裝置的關(guān)鍵設(shè)備,它工作的正常與否、處理量的大小、分離效果的好壞直接影響著裝置的處理量和污水排放是否能夠達(dá)標(biāo).自裝置開(kāi)工以來(lái),臥螺機(jī)運(yùn)行一直不正常,因振動(dòng)大、軸承損壞、掉皮帶、不出料等故障多次維修,由于該機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,配件材質(zhì)多為不銹鋼,修復(fù)較困難,檢修周期長(zhǎng),給正常生產(chǎn)帶來(lái)很大壓力.頻繁檢修,也大大增加了維修成本,使正常維護(hù)工作陷入很被動(dòng)的局面. 2、故障原因分析 2.1　主要故障現(xiàn)象 （1）振動(dòng)烈度大.軸承部位最大振值可達(dá)到200ｍｍ/ｓ,可明顯看到振動(dòng)的表現(xiàn).軸承箱垂直方向振動(dòng)比水平方向大2～3倍.使用ＣＳＩ2115振動(dòng)分析儀監(jiān)測(cè),振動(dòng)主要是由轉(zhuǎn)鼓和螺旋的不平衡引起的; （2）參與振動(dòng)的附屬設(shè)備多,出料口,皮帶輪護(hù)罩,清液出口管線(xiàn),進(jìn)料管等均發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng).曾多次造成進(jìn)料管斷裂; （3）拆檢時(shí)螺旋軸承一般已損壞.軸承箱骨架密封圈失效,料液進(jìn)入軸承箱,有大量物料堵塞在其中,潤(rùn)滑脂基本上已不存在,密封圈與軸接觸的部位磨出凹槽; （4）由于振動(dòng)較大,主軸承和螺旋軸承易燒毀.轉(zhuǎn)鼓差速器端短軸曾在運(yùn)行中發(fā)生突然斷為兩截的事故. 從以上故障現(xiàn)象可以看出,振動(dòng)是離心機(jī)發(fā)生故障最普遍的問(wèn)題,也是導(dǎo)致大部分部件損壞的直接原因. 2.2　故障原因分析 ＬＷ臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理見(jiàn)文獻(xiàn)[2]. 為了弄清振動(dòng)的原因?qū)﹄x心機(jī)進(jìn)行了多次動(dòng)平衡校驗(yàn),更換轉(zhuǎn)鼓和螺旋部分所有軸承,對(duì)差速器（擺線(xiàn)針輪減速機(jī)）進(jìn)行檢修,并與外轉(zhuǎn)鼓一同做動(dòng)平衡校驗(yàn).應(yīng)用先進(jìn)的ＣＳＩ2115振動(dòng)分析儀進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè),通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn): （1）機(jī)器初次進(jìn)料時(shí)運(yùn)行狀態(tài)較好,振動(dòng)比較正常,而隨著時(shí)間的推移振動(dòng)會(huì)逐漸增大,尤其在出現(xiàn)突然停機(jī)現(xiàn)象時(shí),再次開(kāi)機(jī)振動(dòng)就會(huì)突然增大.從ＣＳＩ2115振動(dòng)分析儀頻譜圖上可以看出這一過(guò)程中變化最明顯的是內(nèi)螺旋的振動(dòng)值,而外轉(zhuǎn)鼓的振動(dòng)值變化不大.因此可以得出結(jié)論,整個(gè)機(jī)器振動(dòng)增大是內(nèi)螺旋不平衡急劇增大的結(jié)果. （2）機(jī)器拆開(kāi)檢查,發(fā)現(xiàn)螺旋內(nèi)分離區(qū)堵料嚴(yán)重.可以推斷,振動(dòng)增大是由離心力分離出的固體物料堆積在螺旋內(nèi)隨螺旋一同旋轉(zhuǎn)無(wú)法排出而破壞了螺旋的動(dòng)平衡,引起振動(dòng)增大.這時(shí)分離出的物料也無(wú)法被推到排出口,機(jī)器幾乎失去了生產(chǎn)能力.劇烈的振動(dòng)直接造成了軸、進(jìn)料管的斷裂.遂對(duì)物料堆積時(shí)的分離過(guò)程進(jìn)行初步分析[3]: 由于物料進(jìn)入機(jī)體不遠(yuǎn)即從螺旋進(jìn)料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓開(kāi)始分離,流體在機(jī)內(nèi)運(yùn)動(dòng)距離不長(zhǎng),自沖洗性能差,堆積層會(huì)逐漸填滿(mǎn)整個(gè)分離區(qū),摩擦阻力使得螺旋和轉(zhuǎn)鼓之間逐漸減小,最終同步,造成差速器負(fù)荷急劇增大,發(fā)熱嚴(yán)重,最終損壞; 由于物料堆積,物料流通截面積的減小,進(jìn)料端整體壓力提高,夾雜大量固體顆粒的料液積留在螺旋軸承附近（正常狀態(tài)下應(yīng)無(wú)料液積留）,會(huì)逐漸竄進(jìn)軸承箱,劇烈的振動(dòng)使軸承很快損壞,料液會(huì)直接從溢流孔噴出[4]; 根據(jù)以上分析,引起該機(jī)故障的主要因素是物料的堆積,其他故障均由此引起. 3、生產(chǎn)能力核算 為了找到物料堆積的原因,針對(duì)這種物料和工況對(duì)離心機(jī)的生產(chǎn)能力進(jìn)行了核算. 3.1　最小分離粒徑的確定 根據(jù)要求,正常生產(chǎn)時(shí)清液的含水量應(yīng)大于99%,泥餅含固率25%左右,進(jìn)料口物料實(shí)測(cè)平均含水率96.46%（質(zhì)量百分比）.若要達(dá)到此結(jié)果,按照物料平衡理論計(jì)算[5]. 設(shè):固體回收率為1-ｘ,液相回收率為ｙ. 泥餅中的含固率： 由上式計(jì)算得知,必須有74.74%（質(zhì)量百分比）的固體顆粒被分離出來(lái),根據(jù)上面的粒度測(cè)試結(jié)果,則分離最小粒徑約為4.5μｍ. 3.2　物料特性 該機(jī)所能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速為3200ｒ/ｍｉｎ. 3.3　生產(chǎn)能力過(guò)程計(jì)算[6] 生產(chǎn)能力為 （1）理論最大生產(chǎn)能力　按上述計(jì)算過(guò)程可得到對(duì)于現(xiàn)有介質(zhì)的理論最大生產(chǎn)能力為Ｑ=6.39ｍ3/ｈ.進(jìn)料泵流量為15ｍ3/ｈ,同時(shí)提供2臺(tái)離心機(jī)的進(jìn)料.而每臺(tái)離心機(jī)的進(jìn)料流量為7.5ｍ3/ｈ,顯然已經(jīng)超出了該機(jī)的生產(chǎn)能力. （2）實(shí)際生產(chǎn)能力　實(shí)際操作中不會(huì)使用最高轉(zhuǎn)速進(jìn)行分離,因?yàn)殡x心機(jī)分離需使用一個(gè)合適的分離因數(shù)Ｆｒ: 用以保證分離效果,同時(shí)又不會(huì)使離心力過(guò)大,增大螺旋輸送的阻力,導(dǎo)致輸送效率的降低,甚至造成堵料.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分離這種物料的分離因數(shù)約為1500比較合適,此時(shí)轉(zhuǎn)速為2600ｒ/ｍｉｎ. 根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算得到的生產(chǎn)能力為5.34ｍ3/ｈ. 3.4　進(jìn)料流量超出生產(chǎn)能力的影響 從上面計(jì)算可知,進(jìn)料流量明顯超過(guò)生產(chǎn)能力,若遇到檢修,一臺(tái)泵供一臺(tái)離心機(jī)進(jìn)料時(shí),則進(jìn)料量將超出近2倍. 由沉降式離心機(jī)生產(chǎn)能力理論可知,當(dāng)粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間ｔ2大于等于固相粒子從液面Ｒ0沉降到轉(zhuǎn)鼓壁Ｒ處所需時(shí)間ｔ1時(shí),即可得出上面的生產(chǎn)能力計(jì)算公式.這時(shí), 由上式,當(dāng)其他條件不變時(shí),流量增大,相應(yīng)的所能分離的粒子最大直徑也相應(yīng)增大.當(dāng)流量為7.5ｍ3/ｈ時(shí),轉(zhuǎn)速不變?nèi)詾?600ｒ/ｍｉｎ時(shí),所能分離的粒子最大直徑為5.33ｍ.根據(jù)粒度分析結(jié)果可知,此時(shí)的固體回收率為70%. 這時(shí)進(jìn)行物料平衡計(jì)算.當(dāng)進(jìn)料流量大于生產(chǎn)能力與實(shí)際進(jìn)料流量相同時(shí)（7.5ｍ3/ｈ）分離出的干固體質(zhì)量為190.04ｋｇ/ｈ;當(dāng)進(jìn)料流量與生產(chǎn)能力相當(dāng)為5.34ｍ3/ｈ時(shí),分離出的干固體質(zhì)量為144.97ｋｇ/ｈ. 由此可知,由于進(jìn)料流量的增大,相對(duì)在該轉(zhuǎn)速下的生產(chǎn)能力而言,每小時(shí)多分離出的干固體質(zhì)量為45.1ｋｇ. 轉(zhuǎn)鼓在一定轉(zhuǎn)速下時(shí),螺旋與轉(zhuǎn)鼓的差速固定,螺旋推料扭矩完全由皮帶輪通過(guò)差速器傳遞,其輸送能力無(wú)法提高,沉渣無(wú)法及時(shí)輸送排出,就造成了逐漸嚴(yán)重的積料現(xiàn)象,隨著積料過(guò)程的發(fā)展,螺旋推料扭矩增大,皮帶開(kāi)始打滑,差速逐漸降低,螺旋輸送能力進(jìn)一步降低,形成惡性循環(huán),直到差速為0,皮帶嚴(yán)重磨損甚至斷裂而完全失去生產(chǎn)能力[7]. 　　 4　解決途徑及改進(jìn)方法 通過(guò)以上分析,要避免該機(jī)發(fā)生的各種故障,關(guān)鍵在于解決物料的堆堵問(wèn)題,也就是解決生產(chǎn)能力與進(jìn)料流量之間相匹配的問(wèn)題.可以通過(guò)幾種途徑解決[8,9]. 4.1　提高生產(chǎn)能力 （1）提高入口介質(zhì)溫度,降低液相粘度,可以提高顆粒的質(zhì)量沉降速度ｖｇ,就可提高生產(chǎn)能力; （2）通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn),適當(dāng)增大溢流半徑,降低液層深度,可以少量提高生產(chǎn)能力.而且可以減少沉渣層厚度,減少螺旋阻力. 4.2　降低入口流量這是解決這一問(wèn)題的根本途徑,通過(guò)增加變頻調(diào)速或增加回流旁路調(diào)整入口流量,使得入口流量等于或小于生產(chǎn)能力則可徹底解決這個(gè)問(wèn)題. 4.3　提高螺旋能力 （1）更換皮帶輪,增大差速,使得多沉降下來(lái)的沉渣能被及時(shí)輸送出去,相當(dāng)于提高了生產(chǎn)能力; （2）通過(guò)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì),提高螺旋扭矩,可以提高螺旋抗堵能力,提高其輸送能力,目前離心機(jī)的設(shè)計(jì)中十分注重這一扭矩的選取,類(lèi)似機(jī)型的扭矩選取到6000Ｎｍ左右; （3）在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁增加軸向筋條,通過(guò)筋條之間填充的物料增大周向摩擦力,提高螺旋輸送效率,又保護(hù)了轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁不被磨損. 結(jié)合上述方法,如果螺旋差速可以自動(dòng)根據(jù)扭矩的增大而增大,同時(shí)進(jìn)料流量減小或切斷,甚至轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速也適當(dāng)降低,則可基本消除堵料的可能.目前新型的離心分離機(jī)都采用了這樣方式進(jìn)行控制,可實(shí)現(xiàn)差速隨扭矩變化,進(jìn)料量可控,并且有自動(dòng)清堵及沖洗程序,基本消除了因堵料或意外停機(jī)造成的振動(dòng)超標(biāo)無(wú)法開(kāi)機(jī)的現(xiàn)象. 5　結(jié)論 通過(guò)對(duì)催化劑離心分離機(jī)故障現(xiàn)象分析和初步判斷后對(duì)生產(chǎn)能力進(jìn)行核算,找出了故障產(chǎn)生的根源.并提出切實(shí)可行的解決方案,實(shí)踐證明,通過(guò)幾種方案對(duì)離心機(jī)進(jìn)行改造后,大大減少了故障停機(jī)時(shí)間和檢修時(shí)間,效果明顯,對(duì)連續(xù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程特別是環(huán)保方面的污水處理裝置具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益. 　　 參考文獻(xiàn): [1]　張涵主.化工機(jī)器[Ｍ].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005. [2]　金鼎五.化學(xué)工程手冊(cè)-液固分離[Ｍ].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000. [3]　陳敏恒,叢德滋,方圖南.化工原理上冊(cè)[Ｍ].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1985. [4]　李力峰,王進(jìn)澤.沉降式離心機(jī)振動(dòng)原因分析[Ｊ].煉油與化工,2003,14（4）:44. [5]　畢秦嶺.螺旋沉降離心機(jī)扭矩高的原因分析及改進(jìn)[Ｊ].石化技術(shù)與應(yīng)用,2001,19（4）:35 37. [6]　孫啟才,金鼎五.離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算[Ｍ].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987. [7]　陳蘊(yùn)娉.臥式螺旋沉降離心機(jī)的螺旋輸送器[Ｊ].化工設(shè)備技術(shù),1994,15（2）:20 26. [8]　鄭榮惠.沉降式離心機(jī)振動(dòng)故障與對(duì)策[Ｊ].機(jī)械工程學(xué)報(bào),1994,30（1）:94 100. [9]　楊軍虎,張學(xué)靜.離心泵葉輪與導(dǎo)葉的三維實(shí)體造型研究[Ｊ].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào),2004,16（3）:102 105.