进口离心机故障分析及改进

摘要：碟式离心机是一种新型高效的设备，其原理是利用混合液（混浊液）中具有不同密度且互不相溶的轻、重液和固相，在离心力场中获得不同的沉降速度的原理，达到分离分层或使液体中固体颗粒沉降的目的。

关键词：进口；离心机；故障分析；改进方法

Abstract: disc centrifuge is a new kind of efficient equipment, its principle is to use the mixture liquid (cloudy) with different density and mutual miscibility of light and heavy liquid and solid phase, different settling velocity in centrifugal field, the principle of the separation layer or solid in the liquid The purpose of particle settlement.

Key words: import; Centrifuge; Fault analysis; Improved method

中图分类号：O658.6+7 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)碟式离心机转鼓装在立轴上端，传动装置由电动机驱动而高速旋转。转鼓内有一组互相套叠在一起的碟片；碟片与碟片之间留有很小的间隙。当发酵液流入碟片之间的间隙时，固体颗粒在离心机作用下沿碟片下表面滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位形成渣层，通过排渣机构排出转鼓；轻相液体沿碟片上表面向转鼓中心运动，通过离心力从转鼓上部出液口排出转鼓；重相液体则聚在紧靠渣层的中间部位，沿特别设计的重相液流道从转鼓上部出液口排出转鼓。

瑞典产阿法拉法沉降式离心机在我司使用十数年后，存在处理能力下降，分离不彻底，震动噪音大，运行周期短，严重制约装置的平稳运行。通过对离心机各部件的系统分析，根据物料性质和进料方式进行受力分析，以实际运转模式分析设备的薄弱环节，并对局部结构进行改进，有效的保证修复方案的合理性。

1.引言

中粮生物化学（安徽）股份有限公司小酒精生产部是全国唯一一家以清液发酵制酒精的化工单位，发酵液在发酵终点时通过沉降式离心机进行轻重相分离，清液进五塔蒸馏制燃料酒精和食用酒精。

离心机是清液发酵的关键重要设备，发酵液的轻重相分离对离心机的分离效果和稳定性有非常高的要求，我公司采用瑞典产的阿法拉伐离心机，该离心机质量可靠运行稳定，但由于发酵液中固形物含量较高，容易将喷嘴堵塞，从而影响转鼓的稳定性，使转鼓运转阻力增大，进而产生操作屏显示振幅高低波动，长时间的高速运转（4100r/min）就会造成皮带轮疲劳松动，进而产生皮带轮打滑，离心机本体震动剧烈，存在很大安全隐患，使生产被迫频繁停车。

在了解到工艺上无法改变发酵液中的固形物浓度后，只能对离心机进行改造，使之满足清液发酵的工艺要求，当设备工况与工艺要求产生矛盾时，必须以设备满足工艺为基础。

2.离心机修复前的基本情况

我司有三台瑞典产的阿法拉伐碟式离心机，自2002年投入运行，对玉米发酵液分离效果一直不错，但随着设备使用年限的延长，离心机出现处理能力下降，尤其是离心机运行到一定阶段后，操作屏显示振幅高低波动，离心机本体噪音大，在发酵液进料一定的情况下，轻相流量明显降低，重相流量明显偏大，这说明离心机分离不彻底，造成设备频繁停车清洗。我们通过对离心机各部件的系统分析，根据物料性质和进料方式进行受力分析，以实际运转模式分析设备的薄弱环节，并对局部结构进行改进，有效的保证修复方案的合理性。从理论上分析设备的薄弱环节，再通过对造成分离不彻底的离心机部件观察，我们发现：离心机的原设计轴与皮带轮通过一套锁紧装置实现连接的，当发酵液中的固形物堵塞离心机喷嘴时，造成转鼓运行的不平衡，转鼓运行不平衡必然带来离心机本体的震动，长时间的震动又加剧转鼓的不平衡，使转鼓运转阻力增大，造成皮带轮与轴之间发生打滑现象,无法保证分离效果。

3.离心机修复方案的制订

皮带轮与轴之间的连接属于静摩擦连接，也就是说靠皮带轮与轴之间的静摩擦力来维持它们之间的相对静止状态，当轴在高速旋转时（4100r/min）会产生强大的切向力，当这个切向力大于皮带轮与轴之间的最大静摩擦力时，皮带轮和轴之间将会发生相对运动，也就是所谓的打滑现象。如果要保证4100r/min以上良好的分离效果，必须加大皮带轮与轴之间的静摩擦力。

通过对零部件的观察和装配要求，我们认为加大静摩擦力的方案有以下两种选择：①通过提高皮带轮与轴接触之间的粗糙度；②加大皮带轮与轴之间的相互挤压力；在分析改造的便利性和改造后的长期稳定性，我们认为改变它们之间的相互挤压力要比改造皮带轮更便利，装置的稳定性也更高。

4.离心机修复的要点

阿法拉伐离心机的皮带轮与轴之间的相互挤压力是靠两片法兰与上下类似大小变径（如示意图所示）以及螺栓相互作用产生的，当螺栓在拧紧的时候会带动上下的法兰片相对靠拢，从而会挤压上下的大小变径缩小，以至皮带轮与轴之间的挤压力增大。在原始的法兰片上有七颗螺栓，通过拧紧(30Nm)七颗螺栓就可以改变皮带轮与轴之间的挤压力，但是由于离心机的使用年限较长，且发酵为连续生产，长时间的高速旋转使七颗锁紧螺栓出现疲劳松动。而螺栓发生疲劳松动，必然造成皮带轮与轴之间的相互挤压力变小，从而使皮带轮与轴之间发生打滑现象。

5.改进措施

针对这种情况，通过仔细研究决定在原法兰面上的七颗螺栓（M8*65，10.9级）之间再均匀的错位增加七颗螺栓，这样不仅可以提高螺栓抗疲劳的强度，同时还可以增强两片法兰之间的相对稳定性，从而可以延长高速（4100r/min）运行时皮带轮与轴之间的相对静止状态。

通过技术修复：使即将进入报废期的大型进口设备又焕发出最佳运行的第二春，同时也保证了生产连续稳定；另外该离心机属于进口设备，更换整套部件需花费近30万元人民币，如果不及时修复，离心机在运行到某一阶段，就会出现螺栓疲劳松动，进而产生皮带轮与轴之间的磨损，从而使皮带轮、轴等部件的使用寿命缩短，大大提高离心机的维护成本。

6.结语

通过对离心机各部件的系统分析，根据物料性质和进料方式进行受力分析，以实际运转模式分析设备的薄弱环节，再通过对造成皮带轮打滑的离心机部件观察，找出问题的结症进行创新技术修复。通过法兰面错位均匀布置七颗螺栓强化了皮带轮的强度和抗疲劳性，延长了离心机运行时间，使离心机的性能恢复到设备进口初期时的水平。

参考文献:

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