遵義氯堿是上世紀60年代末期建成的一套樹(shù)脂沸騰床式干燥系統，漿料脫水設備是兩臺直徑為80mm的刮刀式離心機，該設備采用間隙式操作，生產(chǎn)效率低下，很難控制樹(shù)脂雜質(zhì)離子含量。頻繁的開(kāi)停車(chē)操作，開(kāi)蓋清理內部沉積的樹(shù)脂，容易造成物體打擊和機械傷害等人身傷害事故。1995年的技改擴建時(shí)引進(jìn)了LW—450型臥式螺旋沉降離心機（以下簡(jiǎn)稱(chēng)LW—450離心機），該機具有自動(dòng)進(jìn)料和卸料功能，干燥系統實(shí)現了連續自動(dòng)化生產(chǎn)，保證了樹(shù)脂質(zhì)量，單臺設備產(chǎn)能明顯提高。2003年技改擴建時(shí)又一次引進(jìn)了新型離心機，即麗水市恒力離心機械設備有限公司生產(chǎn)的LW—530型臥式螺旋沉降離心機（以下簡(jiǎn)稱(chēng)LW—530離心機），他在單位時(shí)間內的處理能力達到達到LW—450離心機的兩倍以上。重要的是該設備內部結構設計更加合理，運行更加可靠，維護保養成本更低，實(shí)現了長(cháng)期穩定運行的目標，消除了刮刀式離心機存在危險有害因素，同時(shí)符合本企業(yè)低成本發(fā)展戰略要求。通過(guò)LW—530離心機的實(shí)際應用，在維護、保養和檢修過(guò)程中總結出一些經(jīng)驗，遇到疑難問(wèn)題進(jìn)行原因分析及處理，談一點(diǎn)自己的認識，供同行參考。

1、 LW—530離心機的應用

1.1    結構與用途

    LW—530離心機的主要結構由轉鼓、螺旋、實(shí)現轉鼓與螺旋同向旋轉又存在相對不同轉速的重要部件——差速器、電機、為轉鼓主軸承提供潤滑的供油站和扭矩保護裝置等零部件組成；主要作用是將含固率為30%左右的漿料，經(jīng)過(guò)離心機脫水處理后其含水范圍降至20%-25%;主要技術(shù)指標和生產(chǎn)能力由脫水后的濕含量與母液水中的含固量，以及單位時(shí)間排出PVC固體物料量體現。

1.2   設備應用的技術(shù)分析

        LW—530離心機與LW—450離心機相比較，主要在結構上設計、標準零部件選型與整體的合理性等方面有顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)應用更加成熟。

1.2.1   不同的主軸承座設計方式

       LW—450離心機的主軸承座與機座是同一整體，由于多次拆卸和安裝，以及運行過(guò)程中的啟動(dòng)與停車(chē)，所以難免讓軸承座內孔表面（與軸承外圈間的配合面）受到磨損，嚴重時(shí)軸承外圈隨著(zhù)轉鼓的旋轉打滑（軸承跑外圓），出現軸承溫度上升，加劇離心機整體振動(dòng)使其無(wú)法正常運行，甚至導致整臺離心機提前報廢。

   而LW—530離心機的主軸承座與機座分開(kāi)，兩者采用螺栓連接由圓錐銷(xiāo)定位，便于軸承座與機座的分離和組合。當軸承座與軸承外圈的配合間隙超標后，只需更換軸承座即可修復。

1.2.2    主軸承選型不同

       LW—450離心機支撐轉鼓的兩盤(pán)主軸承都是深溝向心球軸承，由于轉股長(cháng)徑比大，理論上通過(guò)轉鼓大端的主軸承定位，轉鼓小端的主軸承可以根據轉鼓溫度的變化而自由伸縮。實(shí)際情況是小端軸承由于軸承座內控與軸承外圈預緊力過(guò)大和其他原因，轉鼓溫度變化引起的的熱膨脹使軸承可能無(wú)法沿軸向自由伸縮，導致兩主軸承間存在無(wú)法消除的軸向內應力，所以軸承的這種選擇方式存在不足。

      而LW—530離心機轉鼓大端的主軸承采用深溝向心球軸承，它不具備軸向定位功能，只對轉鼓徑向定位，外圈可沿滾動(dòng)體軸向自由滑動(dòng)，轉鼓在溫度變化后引起的軸向尺寸改變不會(huì )導致軸承間產(chǎn)生內應力，從而有效延長(cháng)了軸承的使用壽命。

1.2.3   螺旋定位方式不同

     LW—450離心機螺旋由大端背靠背的兩盤(pán)圓錐球軸承定位，由于裝配或軸承本身制造的誤差，導致螺旋定位精度不夠，拆裝不便，螺旋小端是一盤(pán)深溝向心球軸承。當螺旋與轉鼓溫度變化存在差異時(shí)會(huì )引起不同的熱膨脹伸縮量，兩軸承間產(chǎn)生軸向內應力且無(wú)法消除，這必然影響軸承的使用壽命。

    LW—530離心機螺旋的徑向支撐軸承與軸向定位軸承分開(kāi)。即螺旋大、小端各有一盤(pán)NU系列的單列向心滾子軸承，軸承外圈可以沿滾動(dòng)體軸向自由滑動(dòng)，它們安裝在轉鼓內對螺旋起到徑向支撐作用；在皮帶輪內裝有一盤(pán)特殊的圓錐滾子軸承，軸承后端面布置了調節彈簧，前端面的緊鎖套和調節螺母通過(guò)彈簧的調整作用將軸承固定在螺旋軸頭上，實(shí)現了螺旋與轉鼓的精確定位和可靠支撐，即使螺旋與轉鼓溫度變化存在較大差異，不同的熱膨脹伸縮量也不會(huì )引起軸向內應力產(chǎn)生。

1.2.4   優(yōu)化了螺旋上軸承密封設計

     LW—450離心機螺旋上軸承的軸向密封采用簡(jiǎn)單的橡膠骨架油封，樹(shù)脂粉末很容易進(jìn)入軸承腔體內，再高速運轉時(shí)潤滑脂還容易被甩出，造成軸承潤滑不良甚至軸承缺乏潤滑脂而損壞。

     LW—530離心機螺旋充分考慮離心機高速旋轉產(chǎn)生強大離心力場(chǎng)的實(shí)際情況，軸向密封采用橡膠骨架油封和迷宮密封相結合，徑向密封面設置有橡膠O形圈。這樣，基本上避免了樹(shù)脂粉末進(jìn)入軸承腔內，同時(shí)有效阻止潤滑脂被甩出，軸承在良好的潤滑環(huán)境中可靠運行。

1.2.5  差速器的進(jìn)步

     差速器是離心機的核心部件，其運行狀況直接影響的該設備開(kāi)工率。LW—450離心機的差速器檢修周期為三個(gè)月，每次拆開(kāi)均可見(jiàn)到大部分軸承因磨損嚴重需更新，特別是支撐低速級行星架的軸承非常容易損壞。由于檢修頻繁，差速器內部多個(gè)配合面受到嚴重磨損，整臺差速器振動(dòng)惡化，檢修周期變短，維修度變低，形成了惡性循環(huán)趨勢。

    LW—530離心機的差速器由于各零部件配合間隙精確各表面粗糙度設計制造合理，滾動(dòng)軸承選型得當，滑動(dòng)軸承選材合適，每使用半年后拆卸檢查各零部件和軸承都沒(méi)有發(fā)現明顯磨損，清洗恢復即可重復使用。投入使用近6年來(lái)，該設備的差速器運行平穩，機體內沒(méi)有出現不正常磨損的痕跡。

2.1  扭振現象的產(chǎn)生

     LW—530離心機自2004年1月投入使用至2006年12月正常停車(chē)后開(kāi)始大檢修。在本次檢修時(shí)只對該設備進(jìn)行過(guò)必要的維護和保養，沒(méi)有拆開(kāi)主要部件。然而，大修過(guò)后開(kāi)車(chē)發(fā)現兩臺離心機相繼出現了同樣的異常情況。即正常運行約1小時(shí)后出現扭振，伴隨嚴重堵料，主機電流迅速上升，這必須立即停止進(jìn)料甚至緊急停車(chē)。

2.2  對扭振現象的描述

    扭振是機械設備中的一種非正常的劇烈振動(dòng)現象，對于1離心機來(lái)說(shuō)，由于自身或其他原因讓離心機轉鼓受到交變載荷后，差速器高速級太陽(yáng)輪軸上扭矩控制器的傳遞桿來(lái)回跳動(dòng)打擊阻阻擋裝置，主機電流迅速上升，同時(shí)伴隨整臺離心機劇烈振動(dòng)，阻擋裝置很快被打翻，離心機自動(dòng)被迫停車(chē)。這不但無(wú)法滿(mǎn)足樹(shù)脂產(chǎn)量和質(zhì)量要求，而且威脅到離心機的安全平穩運行。

2.3  產(chǎn)生扭振的原因分析

     經(jīng)初步分析認為造成這一后果的原因可能比較復雜，由于分別成立了工藝、設備、操作和質(zhì)量等小組，從不同專(zhuān)業(yè)來(lái)查找造成扭振的原因。

2.3.1  樹(shù)脂的內在質(zhì)量發(fā)生變化造成影響

         通過(guò)工藝技術(shù)人員及質(zhì)量分析組查找熟知的內在質(zhì)量與檢修之前進(jìn)行對比，沒(méi)有發(fā)現異常情況，所以排除樹(shù)脂本身質(zhì)量造成扭振的原因。

2.3.2   漿料含固量變化的影響

        由于進(jìn)入離心機的漿料是由漿料槽通過(guò)專(zhuān)用的泵輸送，漿料槽上設置有底伸式攪拌，運行平穩，短時(shí)間內漿料含固量不會(huì )發(fā)生明顯變化，輸送過(guò)程也不會(huì )使漿料的含固量在短時(shí)間內發(fā)生變化。所以排除含固量在短時(shí)間發(fā)生變化導致扭振的可能。

2.3.3    進(jìn)料量大小發(fā)生變化及工藝狀況改變的影響

     離心機進(jìn)料采用專(zhuān)門(mén)的漿料泵進(jìn)行，離心機進(jìn)口的壓力穩定，進(jìn)料量大小不會(huì )發(fā)生變化。所以排除進(jìn)料量大小發(fā)生變化引起扭振的可能。

     在本次大修期間，聚合至干燥工藝系統沒(méi)有任何改變，所以直接排除工藝系統變化引起的可能。

2.3.4   設備本省存在缺陷的可能性

        進(jìn)入離心機內的漿料在高速旋轉的轉股形成的離心力場(chǎng)作用下，迅速通過(guò)分布器進(jìn)去沉降區，由于樹(shù)脂比重大于水，樹(shù)脂沉積后緊貼于轉鼓內壁，水處于樹(shù)脂內層。離心機內實(shí)現脫水的沉降區和干燥區所在的轉鼓段是圓錐形，設有葉片的螺旋與轉鼓同向旋轉但比轉鼓慢50rpm，這就是轉鼓與螺旋間的同向相對轉速。正常運行時(shí)樹(shù)脂粉末受到螺旋葉片的推力、轉鼓旋轉時(shí)產(chǎn)生的離心力、樹(shù)脂與轉鼓內壁間的摩擦力、樹(shù)脂與螺旋葉片表面間的摩擦力，在這些力形成的合力作用下樹(shù)脂粉末被推向小端，至排出孔時(shí)被甩出轉鼓外。而水在離心力的作用下向轉鼓大端流動(dòng)由出水口排出。

      在這一分離過(guò)程中哦，對樹(shù)脂在沉降區和干燥區的受力分析發(fā)現，只要離心機轉鼓的轉速穩定，近排量正常的情況下，螺旋葉片對樹(shù)脂的推力、樹(shù)脂受到的離心力     、樹(shù)脂與徑向葉片表面間的摩擦力都不會(huì )改變。拆卸該設備后發(fā)現轉鼓沉降區和干燥區內壁表面顯得非常光滑。轉鼓內壁與螺旋葉片沿圓錐方向存在3mm的間隙且兩者處于相對運動(dòng)狀態(tài)，即這些特殊點(diǎn)上的樹(shù)脂受到50次/min左右的交變載荷的作用，逐步形成了含濕量為20%—30%的塊狀樹(shù)脂。由于此處表面很光滑，所以隨著(zhù)運行時(shí)間推移這些塊狀樹(shù)脂變得不易向前移動(dòng)，從而影響到其他位置的樹(shù)脂粉末受到的作用力，造成排料不暢。滯留在葉片與轉鼓間的塊狀樹(shù)脂所承受的交變載荷反作用于螺旋葉片，然后傳遞給差速器低速級行星齒輪，再傳遞給高速級與太陽(yáng)輪上的扭矩控制器的傳遞桿，然后由阻擋裝置抵消。交變載荷隨著(zhù)排料不暢的惡化趨勢加劇而迅速增大，主機電流急速上升，導致傳遞桿來(lái)回打擊阻擋裝置，很快將阻擋裝置打翻，離心機被迫跳停。嚴重時(shí)會(huì )造成離心機轉鼓內大量積料。

2.4對扭振的解決辦法

     在廠(chǎng)家設計制造時(shí)轉鼓干燥區與沉降區的內壁表面粗糙度Ra=1.6um。該設備2004年初投入使用，正常運行時(shí)轉鼓內壁的干燥區和沉降區相當于受到樹(shù)脂粉末50次/分鐘的打磨。也就是說(shuō)樹(shù)脂粉末對轉鼓內壁進(jìn)行不斷研磨拋光作用，其表面變得越來(lái)越光滑，當表面粗糙度達到Ra=0.4-0.2um，導致這一扭振現象發(fā)生。

     經(jīng)有關(guān)技術(shù)人員分析后認為：只要改變轉鼓內壁干燥區與沉降區表面粗糙度Ra值，就可以緊貼于轉鼓內壁的樹(shù)脂變得容易移動(dòng)順利排出轉鼓外。具體的做法是樣沖在轉鼓內壁沿母線(xiàn)方向沖出毛刺帶，每條毛刺帶的寬度約為80mm，相鄰毛刺帶的弧長(cháng)間距約100mm，毛刺帶的孔徑約1.0mm，深度為0.8mm，相鄰毛刺點(diǎn)的距離5.0mm。這樣既不會(huì )影響轉鼓的機械強度、也不會(huì )對轉鼓的動(dòng)平衡等造成影響。

3  結束語(yǔ)

    通過(guò)改進(jìn)，離心機在沒(méi)有發(fā)生過(guò)扭振堵料情況，通過(guò)兩年多來(lái)運行表明這兩臺離心機出現的扭振問(wèn)題得到妥善解決。

    回顧遵義氯堿引進(jìn)LW—530離心機后投入使用以來(lái)，通過(guò)有關(guān)人員的共同努力，在不斷認識和熟悉過(guò)程中總結經(jīng)驗，逐步消化了這一新技術(shù)，為樹(shù)脂的高產(chǎn)穩產(chǎn)做出應有貢獻。