董曉磊

（1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012）

立式刮刀離心機(jī)（以下簡(jiǎn)稱離心機(jī)）主要用于末煤和粗煤泥脫水，是選煤廠常用的脫水設(shè)備[1-2]。在離心機(jī)離心力的作用下末煤或煤泥緊靠在篩籃內(nèi)壁上，伴隨刮刀旋轉(zhuǎn)脫料并在刮刀大端排出，水分和小粒度的煤透過(guò)篩籃篩縫甩出進(jìn)入煤泥桶[3]。

精、中煤水分偏高，給生產(chǎn)、使用和運(yùn)輸帶來(lái)不必要的麻煩。在實(shí)際分選過(guò)程中，水分偏高還會(huì)帶來(lái)皮帶打滑無(wú)法正常輸送；對(duì)煉焦煤而言，水分過(guò)高會(huì)增加焦化能量損耗，增長(zhǎng)焦化過(guò)程時(shí)間，降低焦?fàn)t效率和產(chǎn)率，減少焦?fàn)t實(shí)際使用壽命[4]。

離心機(jī)脫水過(guò)程中與物料接觸的部件常規(guī)定義為易磨損部件，一般有篩籃、螺旋刮刀、鐘形罩和出口保護(hù)環(huán)等[5]。分選后的煤從振動(dòng)篩進(jìn)入離心機(jī)時(shí)，布料錐起到降低沖擊力和分散物料的作用，進(jìn)而在篩籃和螺旋刮刀差速之下進(jìn)行脫水和卸料作業(yè)。物料在離心力和重力作用下進(jìn)入鐘形罩和出口保護(hù)環(huán)，鐘形罩在使用中保護(hù)濾液槽和出口保護(hù)環(huán)不受物料沖擊磨損發(fā)生損壞，物料在重力作用下順利流入皮帶。在這個(gè)過(guò)程中鐘形罩主要在離心力慣性和重力雙重作用下產(chǎn)生沖擊磨損和摩擦磨損，以沖擊磨損尤甚[6]。立式離心機(jī)脫水原理結(jié)構(gòu)圖如圖1。

1 鐘形罩磨損的判斷方法

通常情況下，可以從以下兩個(gè)方面來(lái)判斷離心機(jī)鐘形罩是否已經(jīng)磨損：

（1）物料出料水分驟升、離心液驟減

在離心機(jī)入料穩(wěn)定的狀態(tài)下，鐘形罩磨損后，濾液槽也已可能受到磨損乃至損壞。濾液槽損壞后，由篩籃脫出后的水返流至物料中，脫水后物料水分驟然升高，這一脫水過(guò)程相當(dāng)于沒(méi)有作用，白白浪費(fèi)電費(fèi)。

（2）觀察鐘形罩磨損

從離心機(jī)機(jī)座觀察孔位置用手電觀察到鐘形罩部分磨損情況，分析鐘形罩使用前和使用后的磨損對(duì)比，初步判斷鐘形罩是否磨損，也可以在換新篩籃過(guò)程中，直接觀察鐘形罩的磨損情況和預(yù)計(jì)使用壽命。

2 鐘形罩磨損的主要因素

2.1 入料落差

通常情況下，上層振動(dòng)篩設(shè)備與離心機(jī)入口高度差越小，物料的勢(shì)能和沖擊力變小，對(duì)于鐘形罩的沖擊和摩擦磨損會(huì)降低；反之，伴隨著高度差的增大，物料的勢(shì)能和沖擊磨損作用增大，鐘形罩的使用壽命降低[7]。

2.2 離心機(jī)分離因數(shù)

離心機(jī)分離能力通常用分離因數(shù)來(lái)表達(dá)，也是主要指標(biāo)之一。分離因數(shù)值越大，物料所受到的離心力越大，分離效果越好[8-9]。

分離因數(shù)隨鐘形罩直徑增大而增大，隨鐘形罩與物料間磨損加劇，鐘形罩的使用壽命降低，因此從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)將分離因數(shù)控制在一定范圍內(nèi)。

2.3 物料粒度和硬度

物料中固體的粒度和硬度也會(huì)對(duì)材料的磨損產(chǎn)生較大影響。隨著大粒度和高硬度物料進(jìn)入，加速了鐘形罩受到的沖擊磨損和摩擦磨損，正常工作壽命變短；相反，對(duì)于小粒度和低硬度物料，鐘形罩磨損緩慢，工作壽命變長(zhǎng)。因此采用分級(jí)處理物料，生產(chǎn)過(guò)程中離心機(jī)可以降低物料粒度，若對(duì)高硬度的物料進(jìn)行脫水時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制物料中中煤和矸石含量[10]。

2.4 鐘形罩大端直徑

正常情況下，物料以沖擊和摩擦方式接觸鐘形罩，鐘形罩直徑越大，沖擊和摩擦的力度越大，鐘形罩的使用壽命越短，鐘形罩直徑與沖擊力度呈線性關(guān)系，與使用壽命呈反比關(guān)系。

3 鐘形罩磨損的部位分析

物料的脫水是利用離心力，脫水后物料在鐘形罩的阻礙下由離心力和重力的雙重作用變?yōu)橹挥兄亓ψ饔?，鐘形罩也是離心機(jī)中易磨損的部件，主要磨損部位是煤流通過(guò)位置，位于鐘形罩外圈，如圖2。

圖2 鐘形罩結(jié)構(gòu)圖

從刮刀分離后的物料在重力作用下進(jìn)入鐘形罩，物料運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受離心力的慣性和重力雙重作用。物料向鐘形罩外部運(yùn)動(dòng)，也是沖擊磨損和摩擦磨損最厲害的地方，在物料沖擊磨損的沖蝕下，易磨損位置逐漸被侵蝕，直至外圈Ⅲ和筋板Ⅱ被完全磨損或者掉落。

鐘形罩筋板Ⅱ主要是鐘形罩罩體和外圈的連接和支撐結(jié)構(gòu)，筋板Ⅱ上面會(huì)與物料產(chǎn)生磨損，鐘形罩外圈Ⅲ內(nèi)面與物料沖擊接觸、摩擦生成的磨損，磨損情況隨著時(shí)間增長(zhǎng)逐步嚴(yán)重。

觀察現(xiàn)場(chǎng)磨損后的離心機(jī)鐘形罩，可以分析出鐘形罩的磨損主要發(fā)生在以下幾個(gè)部位：鐘形罩筋板Ⅱ和鐘形罩外圈Ⅲ內(nèi)面。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用后的鐘形罩可以看到?jīng)_擊和摩擦磨損造成的痕跡。

鐘形罩筋板Ⅱ與物料磨損后，筋板變薄，筋板磨穿導(dǎo)致鐘形罩外圈直接脫落。鐘形罩外圈Ⅲ內(nèi)面最先受到物料沖擊，受磨損外圈逐漸變薄，磨損面積隨時(shí)間增長(zhǎng)逐漸擴(kuò)大，直至外圈磨損完或者掉落。

4 提高鐘形罩使用壽命的方法

離心機(jī)的鐘形罩在工作時(shí)主要受到物料的沖擊和摩擦而產(chǎn)生磨損。由分析可知，鐘形罩外圈最早受到磨損而影響脫水卸料效果，主要受到材料的結(jié)構(gòu)和耐磨性能影響，因此選擇適宜的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)才能解決鐘形罩磨損問(wèn)題。

選取材料ZG35、ZG35 分體結(jié)構(gòu)和ZG35 鑲嵌耐磨陶瓷等三種方式，在同等工況下進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，結(jié)果表明鑲嵌耐磨陶瓷的鐘形罩耐磨損的壽命最佳，耐磨性較好。表1、表2 分別為同等使用條件下，三種鐘形罩使用壽命和使用成本對(duì)比。

表1 不同材質(zhì)壽命對(duì)比

表2 不同材質(zhì)使用成本對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)離心機(jī)出料水分驟升、離心液驟減和觀察法等三個(gè)方面來(lái)判定離心機(jī)鐘形罩是否存在磨損。

（2）鐘形罩受物料沖擊磨損和摩擦磨損，以沖擊磨損尤甚，主要磨損部位為鐘形罩外圈和筋板位置。

（3）從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用壽命數(shù)據(jù)可以看出鐘形罩鑲嵌耐磨陶瓷使用壽命是鑄鋼材質(zhì)的3 倍及以上，分體式鐘形罩的使用成本是鑄鋼材質(zhì)的1/3，顯而易見(jiàn)通過(guò)選取適宜材料可有效提升鐘形罩的正常工作壽命，合理的結(jié)構(gòu)能降低運(yùn)行成本，是解決鐘形罩磨損簡(jiǎn)單易行的方法。