3400型离心机运行情况分析

杨春苹

（锦西工业学校，辽宁 葫芦岛 125000）

3400型离心机运行情况分析

杨春苹

（锦西工业学校，辽宁 葫芦岛 125000）

本文介绍了聚氯乙烯生产装置中3400型离心机的内部结构、工作原理，对在生产中可能出现的故障进行了系统的分析，并提出了常见故障的解决方案。

聚氯乙烯；离心机；转鼓

聚氯乙烯是合成树脂中的一种，其制品具有价格较低，强度较高及良好的均衡性，成为塑料家族的重要成员之一。悬浮法生产聚氯乙烯装置中，工业原料是乙烯，在聚合釜内发生聚合反应，从釜底卸下来的是含聚氯乙烯30%左右的悬浮液，这种悬浮状浆料要在干燥工序离心分离成含固量为70%的粘稠状滤饼，然后在流化床内烘干成为聚氯乙烯粉末。锦化化工集团的8万吨/年聚氯乙烯装置中，离心机是从美国的BIRD公司引进的，型号为3400，经过几年运行证明，该种离心机运行平稳，由于自动化程度较高，使其具有易于操作的特点。现对它的结构、工作原理及易出现的问题及排除故障的方法进行介绍。

1 结构简介

BIRD-3400型离心机技术参数分别为：主机电机功率90kW，处理量40～70m3/h，悬浮液深度20～70mm，差速比55，分离因数3600，最大转速2800，转鼓长径比3.5:1，它属于转动设备，包括主机部分和轴承润滑系统。

1.1 主机部分

主机部分是由转鼓组件、耦合器、差速器、主轴承和主机壳体五部分组成。

主机的核心结构是转鼓组件，如图1所示，它包括柱锥形圆筒、螺旋形的推料器和居于轴心的进料管共三部分组成。离心机的离心力在转鼓内产生，含固量30%的料液中，固相是聚氯乙烯，液相是水，两种物质由于密度不同在离心力作用下相互分离。在转鼓轴向的一侧为圆筒端，离心后含水较多的液体（被称为母液）由此端排出去室外的沉降池；另一侧为圆锥端，分离出的含聚氯乙烯较多的粘稠滤饼由此端排出。转鼓两侧各有大小不等的两端盖与转鼓形成可拆缷连接，便于检修清堵。在母液输出端的端盖上还有可调节母液深度的溢流堰，在滤饼输出端安装着由耐磨材料制成的刮板。

图1 BIRD-3400型离心机内部结构简图

螺旋推料器安装在转鼓内，它由螺旋形的刀片和进料室两部分组成，进料室是一个圆柱形空腔与进料管相通，来获取料液。在推料器中心位置螺旋形刀片盘旋着焊在进料室的外壁，转鼓与刀片间间隙狭小，这样可以使刀片把离心分离出来的粘稠滤饼推刮到转鼓圆锥端的卸料口。耦合器对离心机主要起到扭矩过载保护的作用，它安装在大皮带轮外侧。差速器提供螺旋推料器和转鼓之间的转速差，转鼓转速很高，推料器低速运转，两者形成较大的速比，这样可以达到很好的固液分离效果。BIRD-3400型离心机轴承同时承受轴向和径向两个方向力的作用，因此选用的是一对圆锥滚子轴承。它支承着主机部分，需要一套专门的油路润滑系统供油。

1.2 轴承润滑系统

它是由油泵、纸质过滤器、冷却器和油箱组成，为一对主轴承提供连续油压和冷却作用。

2 离心机工作原理

BIRD-3400型离心机运行时，转鼓高速旋转，产生远远高于重力的离心力，使密度较大的聚氯乙烯小颗粒从料液里分离出来，被甩到转鼓内壁上，而且越聚越厚。螺旋推料器刀片与转鼓内壁之间的间隙很小，在差速器的作用下以相对于转鼓较慢的速度运转，这时转鼓内壁上的小颗粒积聚成粘稠滤饼会被螺旋推料器推至缷料口，而排到离心机外。转鼓和推料器之间的速度是通过差速器可以控制的，这样可以调节物料在机体内停留时间，调节滤饼的水含量。

3 故障分析及处理方法

BIRD-3400型离心机是专门为聚氯乙烯浆料离心工艺而设计，具有针对性强，适应性好，操作安全可靠等优点，但其结构比较复杂，来自聚合釜的料液颗粒大小及浓度随反应配方的调节随时发生变化，离心机难免会出现一些故障，以下是对该设备的常见故障分析和排除方法的总结。

3.1 振动异常

离心机正常运行时动平衡能够得到保证，运行时平稳、噪声低，但由于机器本身原因，操作不当以及物料原因均可引起设备的异常振动。

（1）主机原因。主轴承长时间高速运转将出现磨损现象，主轴会逐渐偏离轴心而引起离心机振动，这种情况要更换轴承。主轴承装配时也会出现安装质量较差的问题而引起机器的异常振动，应该重新定位轴承保证其装配精度。螺旋推料器刮刀虽然涂有耐磨层，但长时间受聚氯乙烯小颗粒的撞击会逐渐磨损，使其与转鼓间隙变大，此时刀片刮下的滤饼变厚会造成缷料时阻力过大使机器振动加剧。刮刀盘焊在主轴上，在较大扭矩的作用下会使焊缝开裂，以上两种情况只能更换螺旋推料器进行大修了。离心机空载时振动异常可认定为离心机主机原因，可针对以上情况摸清处理。（2）操作原因。在正常操作时，离心机进料前首先要用清水冲洗管路及机体5～7分钟方可开入料阀进料，停止运行前也要按开机步骤冲水相同的时间来确保机器内无残留固体，如果不按规程操作，机器内极易积聚物料产生偏心力引起较大的振动。此时应该注入高压清水并配合手动操作直到振动恢复正常为止。另外来自聚合的每釜浆料也会有差异，聚氯乙烯料液为悬浮液，料液的不均匀分布将使机器振动异常，此时要使离心机前的浆料存贮罐搅拌装置转速增加，使聚氯乙烯小颗粒均匀分布在浆料中。

3.2 润滑系统油温过高

BIRD-3400型离心机的一对主轴承所需润滑油来自于润滑系统，润滑油在离心油泵的作用下经过滤器去除油中铁屑杂质后，再经过冷却器使油降温，最后通过油路送至主机两侧的轴承座内。油过滤器中的滤芯为纸质结构，使用时间过长，会发生油路不畅使油压降低现象，主轴承的热量无法及时带走，会使其温度过高，因此在操作中要及时关注控制室的润滑系统油压和油温显示，出现情况及时更换滤芯。当系统冷却器内的水与油温差过小时，油温很难降下来，这时可以使冷却器入口水温降低达到良好的冷却效果。

3.3 差速器内油温过高

转鼓和螺旋推料器转速差由差速器来提供，差速器内部是一套行星齿轮结构，靠油浴和飞溅润滑两种方式供油，不与外界的润滑系统相通，正常工作时油温为70℃。内部齿轮高速转动且油温较高很容易造成润滑油泄漏，为保证油浴润滑要及时补充，不能超过最高液位，以影响飞溅润滑效果，并且要经常检查油质做到及时更换，尤其在装置试车时的设备磨合期结束后，一定要换一次油。当入料量过大时，差速器主轴扭矩会随之增大，同样会引起内部油温过高现象，油温示数可在控制室显示，此时可通过减小入料量及减小转鼓和螺旋推料器间转速差来调节油温。

3.4 滤饼含固量小于70%

当入料管流量过大时，滤饼含水分超标，滤饼含固量小于70%会给接下来的干燥工序带来影响，甚至会最终影响聚氯乙烯成品质量。可以旋紧入料阀来降低流量进行调节，另外转鼓内部液面过高也会产生这种现象，可以降低溢堰的高度，液面高度调节一般根据本单位的料液情况试车时一次完成，日常操作由于拆装较繁琐，维修时间长，不轻易调节。当分离因数过低，固液分离效果差也会使滤饼含固量偏低，这种情况要使转鼓主轴转速增高来满足工艺设定要求。

3.5 出现噪声异常现象

离心机出现噪声过大多数是由于物料堵塞造成的，经常会出现在三个部位，其一，滤饼太干积聚在螺旋刀片之间无法及时排出。其二，滤饼堵塞卸料口。其三，机壳内有积聚物影响转鼓的正常转动。三种情况都要停车，开盖查找堵塞部位进行手动清理，然后注清水冲洗干净，步骤与开停机时冲水操作相同。

4 结语

经过多年满负荷运行证明，BIRD-3400型离心机操作性能良好，很适合聚氯乙烯浆料的水分处理，每月装置设计能力为生产树脂7400吨，当月产量最高达8100吨时，每个批次检验的成品水含量完全合格。能保证这种型号离心机正常工作的关键有以下几点。（1）严格按照离心机操作规程进行功率和油温控制，随时关注滤饼含固量调节浆料流量。（2）开停车清洗冲水流量、时间均要达到要求，这是避免堵料的关键所在。（3）关注润滑系统油质、油压和油温，定期更换润滑油和滤芯，以保证主轴承的正常工作。

[1]孙启才，金鼎五．离心机原理结构与设计计算．机械工业出版社，1987.

[2]谭蔚，王泽军，朱企新．有限元方法在离心机转鼓强度分析中的应用．化工机械，2002.

TE254

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1671-0711（2017）05（上）-0137-02