3400型離心機運行情況分析

楊春蘋

（錦西工業學校，遼寧 葫蘆島 125000）

3400型離心機運行情況分析

楊春蘋

（錦西工業學校，遼寧 葫蘆島 125000）

本文介紹了聚氯乙烯生產裝置中3400型離心機的內部結構、工作原理，對在生產中可能出現的故障進行了系統的分析，并提出了常見故障的解決方案。

聚氯乙烯；離心機；轉鼓

聚氯乙烯是合成樹脂中的一種，其制品具有價格較低，強度較高及良好的均衡性，成為塑料家族的重要成員之一。懸浮法生產聚氯乙烯裝置中，工業原料是乙烯，在聚合釜內發生聚合反應，從釜底卸下來的是含聚氯乙烯30%左右的懸浮液，這種懸浮狀漿料要在干燥工序離心分離成含固量為70%的粘稠狀濾餅，然后在流化床內烘干成為聚氯乙烯粉末。錦化化工集團的8萬噸/年聚氯乙烯裝置中，離心機是從美國的BIRD公司引進的，型號為3400，經過幾年運行證明，該種離心機運行平穩，由于自動化程度較高，使其具有易于操作的特點。現對它的結構、工作原理及易出現的問題及排除故障的方法進行介紹。

1 結構簡介

BIRD-3400型離心機技術參數分別為：主機電機功率90kW，處理量40～70m3/h，懸浮液深度20～70mm，差速比55，分離因數3600，最大轉速2800，轉鼓長徑比3.5:1，它屬于轉動設備，包括主機部分和軸承潤滑系統。

1.1 主機部分

主機部分是由轉鼓組件、耦合器、差速器、主軸承和主機殼體五部分組成。

主機的核心結構是轉鼓組件，如圖1所示，它包括柱錐形圓筒、螺旋形的推料器和居于軸心的進料管共三部分組成。離心機的離心力在轉鼓內產生，含固量30%的料液中，固相是聚氯乙烯，液相是水，兩種物質由于密度不同在離心力作用下相互分離。在轉鼓軸向的一側為圓筒端，離心后含水較多的液體（被稱為母液）由此端排出去室外的沉降池；另一側為圓錐端，分離出的含聚氯乙烯較多的粘稠濾餅由此端排出。轉鼓兩側各有大小不等的兩端蓋與轉鼓形成可拆缷連接，便于檢修清堵。在母液輸出端的端蓋上還有可調節母液深度的溢流堰，在濾餅輸出端安裝著由耐磨材料制成的刮板。

圖1 BIRD-3400型離心機內部結構簡圖

螺旋推料器安裝在轉鼓內，它由螺旋形的刀片和進料室兩部分組成，進料室是一個圓柱形空腔與進料管相通，來獲取料液。在推料器中心位置螺旋形刀片盤旋著焊在進料室的外壁，轉鼓與刀片間間隙狹小，這樣可以使刀片把離心分離出來的粘稠濾餅推刮到轉鼓圓錐端的卸料口。耦合器對離心機主要起到扭矩過載保護的作用，它安裝在大皮帶輪外側。差速器提供螺旋推料器和轉鼓之間的轉速差，轉鼓轉速很高，推料器低速運轉，兩者形成較大的速比，這樣可以達到很好的固液分離效果。BIRD-3400型離心機軸承同時承受軸向和徑向兩個方向力的作用，因此選用的是一對圓錐滾子軸承。它支承著主機部分，需要一套專門的油路潤滑系統供油。

1.2 軸承潤滑系統

它是由油泵、紙質過濾器、冷卻器和油箱組成，為一對主軸承提供連續油壓和冷卻作用。

2 離心機工作原理

BIRD-3400型離心機運行時，轉鼓高速旋轉，產生遠遠高于重力的離心力，使密度較大的聚氯乙烯小顆粒從料液里分離出來，被甩到轉鼓內壁上，而且越聚越厚。螺旋推料器刀片與轉鼓內壁之間的間隙很小，在差速器的作用下以相對于轉鼓較慢的速度運轉，這時轉鼓內壁上的小顆粒積聚成粘稠濾餅會被螺旋推料器推至缷料口，而排到離心機外。轉鼓和推料器之間的速度是通過差速器可以控制的，這樣可以調節物料在機體內停留時間，調節濾餅的水含量。

3 故障分析及處理方法

BIRD-3400型離心機是專門為聚氯乙烯漿料離心工藝而設計，具有針對性強，適應性好，操作安全可靠等優點，但其結構比較復雜，來自聚合釜的料液顆粒大小及濃度隨反應配方的調節隨時發生變化，離心機難免會出現一些故障，以下是對該設備的常見故障分析和排除方法的總結。

3.1 振動異常

離心機正常運行時動平衡能夠得到保證，運行時平穩、噪聲低，但由于機器本身原因，操作不當以及物料原因均可引起設備的異常振動。

（1）主機原因。主軸承長時間高速運轉將出現磨損現象，主軸會逐漸偏離軸心而引起離心機振動，這種情況要更換軸承。主軸承裝配時也會出現安裝質量較差的問題而引起機器的異常振動，應該重新定位軸承保證其裝配精度。螺旋推料器刮刀雖然涂有耐磨層，但長時間受聚氯乙烯小顆粒的撞擊會逐漸磨損，使其與轉鼓間隙變大，此時刀片刮下的濾餅變厚會造成缷料時阻力過大使機器振動加劇。刮刀盤焊在主軸上，在較大扭矩的作用下會使焊縫開裂，以上兩種情況只能更換螺旋推料器進行大修了。離心機空載時振動異常可認定為離心機主機原因，可針對以上情況摸清處理。（2）操作原因。在正常操作時，離心機進料前首先要用清水沖洗管路及機體5～7分鐘方可開入料閥進料，停止運行前也要按開機步驟沖水相同的時間來確保機器內無殘留固體，如果不按規程操作，機器內極易積聚物料產生偏心力引起較大的振動。此時應該注入高壓清水并配合手動操作直到振動恢復正常為止。另外來自聚合的每釜漿料也會有差異，聚氯乙烯料液為懸浮液，料液的不均勻分布將使機器振動異常，此時要使離心機前的漿料存貯罐攪拌裝置轉速增加，使聚氯乙烯小顆粒均勻分布在漿料中。

3.2 潤滑系統油溫過高

BIRD-3400型離心機的一對主軸承所需潤滑油來自于潤滑系統，潤滑油在離心油泵的作用下經過濾器去除油中鐵屑雜質后，再經過冷卻器使油降溫，最后通過油路送至主機兩側的軸承座內。油過濾器中的濾芯為紙質結構，使用時間過長，會發生油路不暢使油壓降低現象，主軸承的熱量無法及時帶走，會使其溫度過高，因此在操作中要及時關注控制室的潤滑系統油壓和油溫顯示，出現情況及時更換濾芯。當系統冷卻器內的水與油溫差過小時，油溫很難降下來，這時可以使冷卻器入口水溫降低達到良好的冷卻效果。

3.3 差速器內油溫過高

轉鼓和螺旋推料器轉速差由差速器來提供，差速器內部是一套行星齒輪結構，靠油浴和飛濺潤滑兩種方式供油，不與外界的潤滑系統相通，正常工作時油溫為70℃。內部齒輪高速轉動且油溫較高很容易造成潤滑油泄漏，為保證油浴潤滑要及時補充，不能超過最高液位，以影響飛濺潤滑效果，并且要經常檢查油質做到及時更換，尤其在裝置試車時的設備磨合期結束后，一定要換一次油。當入料量過大時，差速器主軸扭矩會隨之增大，同樣會引起內部油溫過高現象，油溫示數可在控制室顯示，此時可通過減小入料量及減小轉鼓和螺旋推料器間轉速差來調節油溫。

3.4 濾餅含固量小于70%

當入料管流量過大時，濾餅含水分超標，濾餅含固量小于70%會給接下來的干燥工序帶來影響，甚至會最終影響聚氯乙烯成品質量。可以旋緊入料閥來降低流量進行調節，另外轉鼓內部液面過高也會產生這種現象，可以降低溢堰的高度，液面高度調節一般根據本單位的料液情況試車時一次完成，日常操作由于拆裝較繁瑣，維修時間長，不輕易調節。當分離因數過低，固液分離效果差也會使濾餅含固量偏低，這種情況要使轉鼓主軸轉速增高來滿足工藝設定要求。

3.5 出現噪聲異常現象

離心機出現噪聲過大多數是由于物料堵塞造成的，經常會出現在三個部位，其一，濾餅太干積聚在螺旋刀片之間無法及時排出。其二，濾餅堵塞卸料口。其三，機殼內有積聚物影響轉鼓的正常轉動。三種情況都要停車，開蓋查找堵塞部位進行手動清理，然后注清水沖洗干凈，步驟與開停機時沖水操作相同。

4 結語

經過多年滿負荷運行證明，BIRD-3400型離心機操作性能良好，很適合聚氯乙烯漿料的水分處理，每月裝置設計能力為生產樹脂7400噸，當月產量最高達8100噸時，每個批次檢驗的成品水含量完全合格。能保證這種型號離心機正常工作的關鍵有以下幾點。（1）嚴格按照離心機操作規程進行功率和油溫控制，隨時關注濾餅含固量調節漿料流量。（2）開停車清洗沖水流量、時間均要達到要求，這是避免堵料的關鍵所在。（3）關注潤滑系統油質、油壓和油溫，定期更換潤滑油和濾芯，以保證主軸承的正常工作。

[1]孫啟才，金鼎五．離心機原理結構與設計計算．機械工業出版社，1987.

[2]譚蔚，王澤軍，朱企新．有限元方法在離心機轉鼓強度分析中的應用．化工機械，2002.

TE254

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1671-0711（2017）05（上）-0137-02