離心機的余液開關改造

（新疆天業化工廠中發公司儀電室，石河子市，832000） 陳 鑫

1 離心機介紹

臥式螺旋卸料沉降離心機是一種連續、自動操作的沉降式離心機，可在全速運轉時對懸浮液連續、自動進行進料，分離，脫水，卸料等各項操作。該機主要用于固相粒度變化范圍較大，低濃度和中等濃度懸浮液的固液分離，能夠完成固相脫水，液相澄清，液-液-固三相分離，粒度分級等分離過程。由于該機對物料的適應性強，因而應用范圍廣泛。特別適宜于分離固相粒度0.005～2mm,濃度為1～50%，溫度0～90℃，固相比重大于液相的懸浮液。

2 余液開關的作用

離心機工作啟動時和停機過程中，電機轉速會發生變化，離心機內的物料不能完全分離，這時就需要把這一時間段的物料隔離開來。這就要求出料口要閉。余液開關就起到這樣的作用。余液開關有一個插板閥和配套電動減速機組成。減速機將電機的高速旋轉轉換成低速，同時將輸出力矩增大，再由絲桿，螺旋空心軸配合轉行成直線運動，正反轉實現閥門的打開和關閉動作。

余液減速機介紹：賽格SAF57DT80N4型號，電機功率0.75KW，轉速1380R/Min輸出轉速84R/Min，輸出扭矩76Nm，安裝方式為：B5法蘭安裝/空心軸/單鍵。優勢：成本經濟，低噪音，運行平穩，許用徑向載荷高。S系列說明：斜齒輪-蝸輪蝸桿減速機是由斜齒輪和蝸輪蝸桿傳動組成，所以效率遠比通常的蝸輪蝸桿減速機高。

3 余液開關的故障及分析

3.1 在生產過程中，由于離心機需要開停機操作，在每次開停機過程中都會有余液開關的動作。在使用的過程中多次出現拉桿彎曲變形；空心軸套脫絲；電機過載燒毀的故障。

3.2 故障的原因分析

（1）拉桿變形和空心軸套脫絲的原因是輸出力矩過大造成的塑性變形，造成輸出力矩變大的原因為，負載變大。由于余液開關為插板閥結構，通過物料為含水微小的PVC顆粒，這種顆粒聚集在插板閥門的間隙內，造成閥門卡澀，閥門要動作必須大才能拉開或者關閉。在閥門關閉和打開的終點，由于限位的作用，電機沒有及時關閉也會造成拉桿和空心軸的作用力變大。電機為0.75KW的小型電機，電機保護動作需要動作時間，在未達到動作時間時，電機會堵轉。由于減速機的結構為斜齒輪和蝸輪蝸桿傳動，具有高的傳動比，就將電機的輸出力矩變大，從而造成機構中的薄弱部分損壞。最終結果就是電機燒毀，或者拉桿變形，空心軸損壞。

（2）由于生產中是離心脫水的過程，在生產開機和停機過程中，機組周圍都有水汽的存在，尤其是在停機過程中，余液開關的放水口會排出50～60℃的熱水，這樣造成了潮濕環境，電機的接線盒以及接近開關等電氣儀表的接線都會直接或者間接造成短路，造成電機燒毀。

4 余液開關的改造

4.1 改造方案的討論

由于余液開關在離心機機組運行中起到重要作用，如果不能正常工作將影響整機的使用。為避免由于余液開關故障而造成整機的停用，提出了改造方案。綜合分析故障原因，提出改造方案有以下兩種：

第一種方案：采用液壓缸做執行機構替換電機減速機結構，使用液壓電磁換向閥動作來完成整個動作。需要液壓站來提供液壓動力。

第二種方案：采用氣缸做執行機構替換電機減速機結構，使用氣動電磁換向閥動作來完成整個動作。需要儀表氣源來提供氣動的動力。

4.2 方案選擇

兩種方案都放棄了電動機構，避免了由于環境濕氣造成的故障，都是用了額外的動力源液壓或者氣壓，在選擇同種輸出拉力/推力下液壓的元件體型大小要小于氣動元件。但是由于液壓缸需要液壓站（包含液壓泵、儲油箱、油壓分配臺、換向閥等組件。）提供動力，現場沒有這些設備，需要單獨購買。使用氣缸方案，在核算好輸出拉力/推力后，選擇合適的缸徑，合理的氣壓下即可完成整個動作。生產現場具備的公用項里有儀表氣的供應，供應壓力為0.4～0.6Mpa。綜合現場的條件和投資大小，選擇氣動方案。下面對具體的參數進行核算。

首先要核算電動減速機機構的輸出拉力/推力的大小：根據SEW減速機樣本手冊S系列查找型號為SAF57DT80N4的輸入轉速為1400r/min,輸出轉速為85r/min，最大扭矩為168N*M,輸出拉力/推力為5200N，傳動比為16.67，電機選擇為0.75KW，則實際輸出拉力/推力為6160N

氣缸的輸出拉力和推理由工作壓力和氣缸的直徑決定，在壓力為0.5Mpa，缸徑為120mm，軸徑為32mm，查下表得出

在壓力為0.5Mpa時：F推=6135N，F拉=5730N；

在壓力為0.6Mpa時：F推=7731N，F拉=7224N；

氣缸理論出力表及氣缸內徑確定（表1）：

表1 氣缸理論出力表（N）

根據輸出力的大小選擇直徑為125mm的氣缸時0.5Mpa即可滿足要求，根據實際情況選擇直徑為125mm的雙作用氣缸。余液開關的行程為250mm，選擇行程為250mm長度的雙作用氣缸。

4.3 使用氣缸改造方案實施

余液開關的行程為250mm，選擇直徑為125mm，工作行程為250mm的氣缸作為執行機構。原控制為電機的正反轉實現余液開關的打開和關閉，為實現電路系統的兼容選擇雙作用三位五通閥作為氣動切換元件，選擇中間位為密封狀態，動作線圈電壓選擇220VAC。只需要將原電機的三相交流380V電源改為兩相交流220V電源即可實現對電磁閥的控制。將電機的三根線選擇一根為公共零線，一根為拉開線圈L線，另一根為關閉線圈L線，拉開線接原電機正傳接觸器，關閉線接原電機反轉接觸器，零線接到公共零線端子即可。

5 改造后的效果

自2013年9月改造完成后該套機組未出現由于余液開關故障造成的機組停機。改造后使用過程中，由于選擇氣缸直徑為125mm，輸出力略大于原電動機構，由于插板閥的密封和閥板原先變形，氣缸動作時有卡頓現象，在調整密封和校正閥板后此現象未見出現。整體使用效果良好，完全替換了原來的電動減速機機構，減少了由于余液開關故障造成的整機停車。改造完成后，整個余液開關做到了日常無維修的狀態。

[1]賽格SAF57DT80N4選型樣本。