劉宏祥

（杜邦雙匯漯河食品有限公司，河南 漯河 462000）

臥螺沉降式離心機(jī)應(yīng)用廣泛。如果離心機(jī)使用過程中振動過大，會引起轉(zhuǎn)鼓提前疲勞破壞，連接螺栓松動斷裂，甚至差速器從轉(zhuǎn)鼓上分離，造成事故。還會引起強(qiáng)烈的地板振動，影響建筑物的使用壽命。在實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)的離心機(jī)設(shè)備的事故都與振動有關(guān)。因此，研究離心機(jī)的振動是一項(xiàng)很有實(shí)際意義的工作。

一、離心機(jī)轉(zhuǎn)子的組成

臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)鼓、差速器、帶輪和螺旋推料器組成。差速器外殼和帶輪被固定在轉(zhuǎn)鼓上，組成一個轉(zhuǎn)子；螺旋推料器在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔通過花鍵軸和另一個帶輪及差速器內(nèi)部組件形成另一個轉(zhuǎn)子。兩個轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)差繞同一軸心線同向旋轉(zhuǎn)，差轉(zhuǎn)速一般為2～28r／min。這樣即構(gòu)成了一個由帶輪、差速器、轉(zhuǎn)鼓組成的轉(zhuǎn)子A部分以及由螺旋推料器等組成的轉(zhuǎn)子B部分的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)見圖1。

二、振動原因分析

離心機(jī)的振動原因有很多，根據(jù)離心機(jī)振動特點(diǎn)和每次振動的相關(guān)因素，對離心機(jī)振動的影響因素做以下分析和總結(jié)。表1列出離心機(jī)振動的原因。

對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動的原因進(jìn)行分析：

1．有的品牌離心機(jī)初始安裝的空車運(yùn)行振動值非常小，而有的離心機(jī)空車運(yùn)行的振動值就比較大。振動與設(shè)備的制造質(zhì)量有關(guān)，關(guān)鍵是離心機(jī)轉(zhuǎn)子的動平衡不好。國外一些廠家在動平衡校驗(yàn)時，要求轉(zhuǎn)子動平衡偏差＜3g，實(shí)際校驗(yàn)在2g以內(nèi)。以某LW5000型離心機(jī)為例，如果轉(zhuǎn)鼓上某點(diǎn)的質(zhì)量偏差為5g，額定轉(zhuǎn)速為3 550r/min，轉(zhuǎn)鼓直徑500mm，則 偏 心 力 為 F=mrω2=5 ×10-3×0.25× (3 550/60 ×2×3.14)2=173kg。由此可見，轉(zhuǎn)子上某點(diǎn)很小的質(zhì)量偏差，就會產(chǎn)生很大的偏心力。這個偏心力正是產(chǎn)生振動的根本原因。

表1

圖1 臥螺沉降式離心機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖

2.離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁如果未清洗干凈，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的集料就會在停機(jī)時慢慢沉積在轉(zhuǎn)鼓一側(cè)，再次開機(jī)時就會產(chǎn)生很大的振動，甚至報(bào)警停機(jī)。如果停機(jī)時間過長，物料已經(jīng)變性粘接，只有拆開清洗處理。在拆開轉(zhuǎn)鼓時發(fā)現(xiàn)螺旋推料器的進(jìn)料室也堆積較多時，就應(yīng)該對進(jìn)料室進(jìn)行清理。

3.如果物料黏度過大，流動性差，或者進(jìn)料量過大，物料不能及時排出，這時物料會沿著螺旋道堆積，也造成一定的偏心力。

4.由于軸承的磨損，軸承間隙過大，在徑向自由度加大，即使是一種很小的激振力，也會引起明顯的整機(jī)振動。

5.轉(zhuǎn)鼓在裝配過程中，由于裝配結(jié)合面處理不同或裝配環(huán)境差異，影響了裝配精度。表現(xiàn)為轉(zhuǎn)鼓各裝配段的徑向跳動過大，造成轉(zhuǎn)鼓的動平衡偏差大，從而引起離心機(jī)振動偏大。

6.內(nèi)膛螺旋各點(diǎn)的磨損程度也不同，特別是大錐角段螺旋的磨損尤為嚴(yán)重，不均勻的磨損造成了各個部位的質(zhì)量偏差，造成整個離心機(jī)的振動加大。

三、振動問題解決方案

國產(chǎn)離心機(jī)在開始安裝時振動值就較大，振動平均值在10mm/s以上。2008年10月12日，單向瞬時振動值最高達(dá)到23.5mm/s。設(shè)備技術(shù)人員組織起來共同分析離心機(jī)振動的原因，制定了如下解決振動的計(jì)劃：①通過工藝調(diào)整，解決螺旋推料不平衡問題。②調(diào)整清洗工藝，解決轉(zhuǎn)鼓內(nèi)清洗不干凈的問題。③重新對轉(zhuǎn)子校驗(yàn)動平衡，解決離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓動平衡偏差問題。④做好預(yù)防性維修，制訂離心機(jī)年度維修計(jì)劃和設(shè)備停車時的盤車計(jì)劃。

四、采取措施

分析螺旋推料不平衡的主要原因?yàn)槲锪橡ざ冗^大，渣料不能及時排出，造成物料在螺旋道內(nèi)堆積，形成局部偏載，導(dǎo)致不平衡振動。采取的措施是，通過試驗(yàn)找出一套合適的工藝參數(shù)，寫入操作程序并進(jìn)行培訓(xùn)，各個班次按照統(tǒng)一的操作方法操作，避免了工藝偏差造成的離心機(jī)振動。

設(shè)備清洗后對離心機(jī)內(nèi)膛出渣口進(jìn)行再檢查，發(fā)現(xiàn)每次總有一些殘留的物料粘附在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，根據(jù)多次清洗記錄，對比清洗時間、溫度、清洗液的濃度、清洗頻率，總結(jié)出一套比較合理的清洗工藝。經(jīng)過各個班次的運(yùn)行改進(jìn)，解決了轉(zhuǎn)鼓內(nèi)清洗不干凈的問題。

為了防止內(nèi)膛螺旋的進(jìn)料室集料清洗不干凈，在進(jìn)料管外層增加一層清洗用的夾層套管，在正常運(yùn)行過程中定時對內(nèi)膛沖洗工藝水，使進(jìn)料室的物料及時排出，防止長時間堆積物料變性結(jié)塊，清洗不下來。清洗時同樣通過夾層套管和進(jìn)料管將清洗液沖洗到進(jìn)料室的各個方位，有效防止了清洗死角的產(chǎn)生。

在采用以上方法之后，離心機(jī)仍然振動較大。為此也返廠檢修，進(jìn)行平衡。效果并不明顯。為此查閱了關(guān)于動平衡校驗(yàn)的相關(guān)資料，學(xué)習(xí)了日本、德國等一些國外廠家校驗(yàn)動平衡的經(jīng)驗(yàn)，最后制定了一套動平衡校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。主要方法是：先對轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行動平衡校驗(yàn)，要求在轉(zhuǎn)鼓外徑上的各個段質(zhì)量偏差在3g以內(nèi)。再對推料螺旋進(jìn)行動平衡校驗(yàn)，要求在推料螺旋外徑上的各段質(zhì)量偏差在3g以內(nèi)。將轉(zhuǎn)鼓和內(nèi)螺旋組裝起來后，做一次總體的動平衡，轉(zhuǎn)子各個段的質(zhì)量偏差在5g以內(nèi)。按照這個標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)的兩臺設(shè)備，主軸承各個方向的振動值均在4mm/s以內(nèi)，比同類型大小的進(jìn)口離心機(jī)振動值還小。

為了避免停車后重新啟動時，因轉(zhuǎn)鼓自然下垂引起的離心機(jī)振動，每次停車超過24h，都對離心機(jī)進(jìn)行盤車，目的是防止轉(zhuǎn)鼓的自然變形引起振動。

根據(jù)年度的維修計(jì)劃，每年對離心機(jī)的全套軸承和密封進(jìn)行更換，避免因?yàn)檩S承磨損引起整機(jī)振動，同時也避免因?yàn)槊芊饽p造成的軸承內(nèi)進(jìn)水，加速軸承的磨損。消除了因?yàn)檩S承磨損引起離心機(jī)振動的因素。

圖2 2008年3月SBC116維修前振動頻譜圖

圖3 2010年8月SBC116維修后振動頻譜圖

五、效果對比

該離心機(jī)于2007年開始投入使用，運(yùn)行后振動值一直在10mm/s以上，運(yùn)行幾個月后，振動值就超出了出廠時的振動標(biāo)準(zhǔn)。廠家先后多次到現(xiàn)場處理振動問題，也用移動式動平衡儀在現(xiàn)場做過兩次動平衡測試，問題仍未解決。直到2009年公司采用根本原因分析法，制訂了上述的解決方案和返廠維修的技術(shù)要求，要求廠家嚴(yán)格按照公司的方法步驟校驗(yàn)動平衡，并由專人跟蹤處理結(jié)果。

圖2為SBC116離心機(jī)維修前2008年3月的主軸承垂直振動頻譜圖，平均振動值為15mm/s，水平振動和垂直振動基本相同。二者都超過了出廠標(biāo)準(zhǔn)。圖3是SBC116離心機(jī)維修后2010年8月的垂直振動頻譜圖，振動平均值為3.5mm/s。

我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：臥螺離心機(jī)零部件（指旋轉(zhuǎn)部件）動平衡精度等級為G6.3級，整機(jī)的振動烈度指標(biāo)空載為7.1mm/s、負(fù)載為11.2mm/s。經(jīng)過校驗(yàn)動平衡，運(yùn)行8個月后，帶載運(yùn)行時，兩端軸承水平振動烈度最大值為5.0mm/s，兩端主軸承垂直振動最大值為4.0mm/s。動平衡效果優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。

[1]鄭榮惠.沉降式離心機(jī)振動故障與對策 [J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1994，30（1）.

[2]李力峰，王進(jìn)澤.沉降式離心機(jī)振動原因分析 [J].煉油與化工，2003，14 （4）.