苗越賓， 劉永強(qiáng)， 郭樹霞

(河南省煤田地質(zhì)局四隊(duì)，河南 鄭州450000)

0 引言

JSN-2B型泥漿凈化機(jī)是針對地質(zhì)勘探、路橋、樁基工程等行業(yè)對鉆進(jìn)用泥漿的特殊要求研發(fā)制作的。它采用二級除砂，由大容量旋流器與小型振動篩組合而成，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)除砂、除泥和泥漿回收3種功能。采用75WGL潛污泵供漿，經(jīng)旋流器可清除粒徑1 mm以上的較大顆粒,再由振動篩進(jìn)行篩選、分離。

該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)適用，在我隊(duì)煤勘鉆機(jī)施工中普遍使用。但其振篩系統(tǒng)在凈化泥漿過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障且不易維修，經(jīng)過研究分析，決定對JSN-2B型泥漿凈化機(jī)振篩系統(tǒng)進(jìn)行改造，從根本上解決問題。

1 JSN-2B型泥漿凈化機(jī)的構(gòu)造及工作原理

JSN-2B型泥漿凈化機(jī)由機(jī)架、振篩和旋流器3部分組成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 JSN-2B型泥漿凈化機(jī)

工作時(shí)，先開動泥漿凈化機(jī)的電機(jī)，電機(jī)經(jīng)過三角皮帶傳輸帶動安裝在振篩中心軸上的偏心輪轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生激振力，使振篩產(chǎn)生振動。然后再開動污水泵使泥漿以一定的壓力和流速進(jìn)入旋流器，進(jìn)行旋流分離，密度大的巖粉顆粒和粘稠泥漿沿著旋流器內(nèi)壁旋流而下，密度小的泥漿經(jīng)過旋流后由上出口排出。經(jīng)過旋流的粘稠泥漿和顆粒在篩子的振動下進(jìn)行分離，分離后的水分通過循環(huán)槽回流到泥漿池，分離后的巖粉收集后清理，完成泥漿凈化工作。

JSN-2B型泥漿凈化機(jī)性能參數(shù)如表1所示。

表1 JSN-2B泥漿凈化機(jī)性能參數(shù)表

2 JSN-2B型泥漿凈化機(jī)存在的問題及原因分析

2.1 振動方式采用偏心輪結(jié)構(gòu)，運(yùn)行不平穩(wěn)，零部件易損

該泥漿凈化機(jī)傳動方式為帶傳動，振篩系統(tǒng)由電動機(jī)、偏心輪、扭動套張緊軸和篩子組成。激振器安裝在振篩中心軸兩端，電機(jī)安裝在機(jī)架上，在振篩凈化泥漿過程中，設(shè)備長期運(yùn)轉(zhuǎn)會造成三角皮帶松弛，運(yùn)行不平穩(wěn)，振動噪音大，同時(shí)中心軸兩端軸承頻繁受到偏心輪產(chǎn)生的沖擊載荷影響，徑向游隙偏大，軸承易發(fā)熱或者損壞。

2.2 篩網(wǎng)不容易張緊，更換頻率高

JSN-2B型泥漿凈化機(jī)使用的張緊軸有4根，分別張緊面篩網(wǎng)和底部襯網(wǎng)兩種篩網(wǎng)，張緊過程中任何一個張緊軸上不緊都會造成篩網(wǎng)松弛，使篩網(wǎng)與振動篩體在運(yùn)動中不同步，從而產(chǎn)生相對摩擦力和沖擊力，造成篩網(wǎng)頻繁因磨損更換，正常張緊兩張網(wǎng)時(shí)，篩網(wǎng)用量為3張/月，張緊軸上不緊時(shí)，篩網(wǎng)用量增至5張/月，增加維修工作量，影響泥漿凈化效果。

2.3 維修及配件更換困難

JSN-2B型泥漿凈化機(jī)在維修與配件更換的不便之處主要集中在更換三角皮帶，更換軸承和篩網(wǎng)3個方面。

(1)更換三角皮帶時(shí)，需要卸掉皮帶護(hù)罩，由于泥漿凈化機(jī)長期接觸泥漿，螺栓特別容易銹蝕，造成皮帶護(hù)罩拆卸困難。另外，維護(hù)設(shè)備時(shí)要經(jīng)常調(diào)節(jié)皮帶的張緊度，皮帶過緊軸承容易發(fā)熱，長時(shí)間運(yùn)行易損壞；皮帶過松容易打滑，振動篩的激振頻率降低，造成振篩效率低，泥漿凈化效果不好。

(2)更換軸承時(shí)，需要拆掉皮帶護(hù)罩和偏心輪、偏心輪護(hù)罩等，一方面螺栓的銹蝕易造成拆卸困難，同時(shí)拆卸偏心輪時(shí)需用專用工具，野外施工條件限制會大幅增加設(shè)備的維修時(shí)間，并且軸承的裝卸需嚴(yán)格按照規(guī)程操作，否則將嚴(yán)重影響軸承使用壽命。

(3)更換篩網(wǎng)時(shí)，需要拆動4根張緊軸，換掉篩網(wǎng)后要重新使張緊軸兩兩張緊，由于不易調(diào)節(jié)，兩張篩網(wǎng)的張緊度不一致，篩網(wǎng)受力不均，造成兩張篩網(wǎng)在使用中有不同程度的磨損，但在更換時(shí)需要同時(shí)去掉，一定程度上造成浪費(fèi)。特別是在冬季施工，篩網(wǎng)頻繁更換，也給維修帶來很多不便。

2.4 底座穩(wěn)定性不高

JSN-2B型泥漿凈化機(jī)機(jī)架形狀近四方體，用5號角鋼焊接而成，外形尺寸為1110 mm×815 mm×1500 mm，由于較重的旋流器在上部，設(shè)備重心在中上部，且底座接觸地面的面積小，設(shè)備顯得頭重腳輕，運(yùn)轉(zhuǎn)起來穩(wěn)定性不高。

3 振篩系統(tǒng)改造方案及結(jié)構(gòu)選型

3.1 改造方案

(1)使用振動電機(jī)代替原有的電機(jī)和偏心輪，省去三角皮帶、軸承、偏心輪和護(hù)罩等部件，不產(chǎn)生維修及更換的費(fèi)用，結(jié)構(gòu)變得簡單，維修保養(yǎng)更方便。同時(shí)振動電機(jī)有激振頻率高，故障率低，運(yùn)行噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，可通過調(diào)整轉(zhuǎn)子軸兩端偏心塊夾角調(diào)整激動力大小，通過安裝方式改變激振力的方向。

(2)使用復(fù)合篩網(wǎng)代替原有的兩張篩網(wǎng)，只用一根張緊軸便可實(shí)現(xiàn)復(fù)合篩網(wǎng)張緊，換掉原有的4套張緊軸，篩網(wǎng)張緊簡便快捷。

(3)在機(jī)架底部加槽鋼，增加與地面的接觸面積，提高運(yùn)行穩(wěn)定性。在振動篩兩端加裝穩(wěn)固裝置，防止振動篩在啟動和停止過程中，受電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的影響，底座壓縮彈簧振幅突然變大，造成4套彈簧脫離原有固定位置的現(xiàn)象。

3.2 具體實(shí)施方案

(1)改造后的2B型泥漿凈化機(jī)由振動電機(jī)作為動力，把電動機(jī)和偏心輪去掉不用。根據(jù)振篩系統(tǒng)參振部分的的實(shí)際質(zhì)量66 kg，承載泥漿物料的質(zhì)量約40 kg，選用YZD-3-4型，功率為0.18 kW的振動電機(jī)激振力3 kW,轉(zhuǎn)速1460 r/min。

(2)振動電機(jī)的安裝：在偏心輪軸的外管中心位置焊接振動電機(jī)安裝底座(如圖2所示)，振動電機(jī)安裝底座以垂直Y軸向上偏轉(zhuǎn)15°角與偏心輪軸的外管焊接牢固，以保證振動電機(jī)的激振力方向，使篩分的巖粉沿一定的角度和振幅順利下落，達(dá)到工作要求。同時(shí)安裝振動電機(jī)防雨罩，防止從旋流器流出的泥漿打濕電機(jī)造成設(shè)備損壞。振動電機(jī)安裝完成后，要打開振動電機(jī)兩端的防護(hù)罩，把偏心塊重力調(diào)在同一條直線上，上緊螺栓，防止振動電機(jī)兩端的偏心塊偏心角度不一致造成激振力失衡。振動電機(jī)工作時(shí)，要注意偏心輪的轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向不對會造成分離的巖屑反向運(yùn)動。

圖2 底座加固

(3)使用復(fù)合網(wǎng)和一根張緊軸替代原來的2張篩網(wǎng)和4根張緊軸，其他部件按原來的使用不作改動。復(fù)合篩網(wǎng)一端壓制成鉤邊，另一端纏繞在張緊軸上，安裝方便快捷。篩網(wǎng)張緊完成后，開動振動篩，再進(jìn)行二次張緊，使篩網(wǎng)具有一定鋼性，可大幅提高其使用壽命。改造后JSN-2B型泥漿凈化機(jī)的篩網(wǎng)安裝簡便，故障率低，篩網(wǎng)使用壽命提高。

(4)底座加固用5號角鋼焊4個連接耳板，與2根12.6號槽鋼用螺栓緊固聯(lián)接，在松軟地層可預(yù)埋地下，增加設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，底座加固如圖2所示；振篩穩(wěn)定采用在振篩兩端與底座間加裝拉環(huán)，振篩拉環(huán)如圖3所示。

圖3 振篩拉環(huán)

改造前、后的泥漿凈化機(jī)結(jié)構(gòu)對比如圖4所示。

圖4 JSN-2B型泥漿凈化機(jī)改造前后對比圖

4 使用效果

按照上述方案，我單位于2015年開始改造第一臺凈化機(jī)，改造前該凈化機(jī)處理泥漿能力為60～80 m3/h，分離固相粒度0.02～8 mm，改造后處理泥漿能力達(dá)到100 m3/h。經(jīng)過在煤勘鉆機(jī)甘肅土紅灣項(xiàng)目(孔號25-2)1年多的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，除正常更換篩網(wǎng)外，其他部件均能正常使用。經(jīng)過與設(shè)備廠家溝通，同意按改造后設(shè)備生產(chǎn)1臺投入新疆阜康項(xiàng)目(孔號FZC-1)使用，并對現(xiàn)有的3臺凈化機(jī)進(jìn)行升級改造，改造后的JSN-2B型泥漿凈化機(jī)如圖5所示。

經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，改造后的泥漿凈化機(jī)在使用過程中有效降低了維修輔助時(shí)間，節(jié)約了使用成本，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，改造前后使用效果見表2。

圖5 改造后的泥漿凈化機(jī)實(shí)物圖

項(xiàng)目維修時(shí)間/(h·月-1)改造材料成本(部件、人工)/元平均篩網(wǎng)更換周期/(張·月-1)改造前1235003改造后412001節(jié)約 823002

5 結(jié)語

通過我隊(duì)在甘肅和新疆2口井的實(shí)踐應(yīng)用，改造后的JSN-2B型泥漿凈化機(jī)有效解決了勘探施工現(xiàn)場泥漿凈化設(shè)備零件易損、維修困難等問題，具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，激振頻率高，噪音小，運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，我們把改造后的使用情況和效果對比，對設(shè)備供應(yīng)廠家河北省煤田機(jī)械廠進(jìn)行反饋，2017年廠家按照優(yōu)化設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)JNS-2B型泥漿凈化機(jī)10臺，先后在煤勘、有色等地勘施工單位投入使用，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。