卧式螺旋离心机相关技术改进浅析

　　摘要：针对传统卧式离心机在调速系统及节能方面的设计技术进行了相关研究。通过对双电机驱动和变频器控制的设计，在一定程度上改进传动装置，从而提高离心机的分离效果。实现无级调速和在结构形式和传动方式两个方面做一定的研究和改进，从而降低其功率消耗及传动效率。
　　中图分类号：TQ051.8 4文献标识码：B文章编号：1672-545X(2010)11-0123-02
　　分离设备在脱水、澄清等工艺的生产过程中，起着关键作用。在各种分离设备中，离心机具有体积小、安装和使用方便及高纯度的液相等独特优势，同时随着计算机技术和各种智能技术的发展，离心机在自动控制上也取得了其他分离设备所没有的进展。其中卧式螺旋离心机的分离因数较高，过滤强度大，获得的滤渣含湿量低，同时速度快，效率高，还有运费低等优点。基于以上各种原因，离心机在化工、石化和医药、食品等行业中得到广泛的应用。
　　由于离心机在整个生产工艺中处于成品的生产环节，所以对离心机的品质和技术的改进，直接影响到相关产品的最终的品质和产量。随着社会经济的不断发展以及人们生产、生活理念的改变，对离心机的技术和设备也提出了一些新的发展要求。例如在保护环境的呼声越来越高的情况下，离心机中节能技术的应用与研究成为一个重要的方面。本文就以卧式螺旋离心机中有关调速系统的改进和节能技术的应用为重点，对卧式螺旋离心机相关技术的改进做了探讨。
　　1·调速系统的改进
　　1.1主要结构以及改进的必要性
　　卧式螺旋离心机主要由转鼓和螺旋输送器两大部分组成。螺旋输送器的主要作用，就是对沉渣进行输送，从而排掉滤渣。转鼓的锥体以及锥角对物体的输送也有很大的影响，例如，如果转鼓的锥角越小，离心机的沉降面积也就越小，从而对离心机的使用效率造成一定的负面影响。这两大部分之间的转速差，主要通过差速器进行调节。差速器在整个离心机工作过程中起着非常重要的作用，通过调节转速差，从而在转鼓和螺旋推进器之间保持一定转速差的同向旋转。传统的卧式螺旋离心机由于本身的结构比较复杂，运行能耗及磨损都比较大，所以差速器的工作也就复杂和繁重。要对卧式螺旋离心机的调速系统进行改进，首先要在差速器上着手。设计出一种总质量小且体积小同时效率高又耐用的差速器，需要对传动类型进行正确的选择，同时还要对相关结构设计进行详细而精确的计算。另外对于齿轮、转臂等主要的部件的制造，也要做到最大程度上的精密。这样才能最终设计出保证卧式螺旋离心机正常运转的传动装置。但是这样一来，离心机的设计和制造成本与难度必然增加，并且还有可能对分离效果产生一定的制约。如果传动速度无法任意调节，那么在实际的生产中由于离心机的处理量小，很容易出现堵塞的现象，从而影响离心机的使用寿命，造成资源浪费。
　　1.2改进后的总体设计和工作原理
　　根据以上的各种分析，一些研究者进行了新的探究，从而提出了新的改进方式。主要观点就是通过对双电机驱动和变频器控制的设计，在一定程度上改进传动装置，从而提高离心机的分离效果，实现无级调速。
　　具体设计就是通过对差速器的去除，将转鼓和螺旋输送器的旋转用两个变频电机来带动，从而产生机械运转所需要的动力。变频电机具有可编程自动运转的特点，同时同步带不易打滑，所以对转鼓和螺旋输送器之间的转速差可以通过变频电机来调节，而且可以实现无极调速的随意调节。改进后，不仅可以对转速进行自动的控制，还可以简化整个离心机的结构，降低能耗，增强工作的能力和有效性，从而具有更好的分离效果。另外，通过对变频调速技术的采用，还可以根据具体情况和使用环境的不同，对离心机进行适时调速。
　　改进后的离心机的工作原理，主要是通过电动机的同步带皮带轮带动转鼓和螺旋输送器的转动。分离物体从进料管进入分离机内，然后进入转鼓中，在非常强大的离心力的作用下，在转鼓中的表面上留下物体离心沉降形成的沉渣，之后再在螺旋叶片和转鼓相对运动的力的作用下，被送到排渣口排出；而产生的澄清液，从转鼓上的溢流口流出。可见改进后的离心机不仅可以任意调节转速差，还使机器的结构结构更加简单，从而减少了磨损的范围，降低了故障发生的频率，更加节省了维修的费用和时间，无论是在生产能力还是在可靠性上，都得到了一定程度的提高。
　　2·节能技术的应用
　　随着一些工业生产中设备向大型化方向的发展，对卧式螺旋离心机需求也向大规格方向发展，在机械的尺寸增大的同时，对于降低单位能耗的要求也就成为普遍关注的问题。卧式螺旋离心机能耗的功率主要包括：启动转动部件所需要的正常启动的功率，将物料运送到所需转速的功率，克服各种摩擦的功率，卸出物体的功率等保证机械正常运转的功率。由此可见，要想对离心机进行节能设计和改进，需要在对机械消耗功率的具体情况进行详细分析的前提下，对结构形式和传动方式两个方面做一定的研究和改进，从而降低其功率消耗。
　　2.1结构形式的改进
　　传统的卧式螺旋离心机，在构造上往往呈现圆锥形圆筒的形式，这种构造在对机械性能的提升上有很大的限制。同时，为了更好地做到物料的分离，一般要尽量做到分离出的沉渣在液面以上排出，这在实际的操作中就不可避免地让沉渣通过有斜度的锥段。但是沉渣在此处往往出现滑移的现象，结果反而降低了排渣率，甚至将清夜和沉渣一起排出。另外，为了降低直筒段沉渣的含湿量，需要将转鼓的转速提到一定的程度，结果增加了功率的消耗。直筒压榨式卧螺离心机的研制和使用，则避免了以上各种弊端。这种结构加上相应的压榨结构，从而可以在紧贴转鼓壁的位置排出沉渣，由于这个位置的含湿率最低，所以可以提高分离效果，再加上一定的压榨结构，从而可以进一步降低含湿率，实现最好的分离效果。在降低能耗的同时还延长了使用的寿命，从而在最大程度上节省了资源。
　　2.2传动方式的改进
　　上文已提到，卧式螺旋离心机卸料目的，是通过转鼓和螺旋输送器之间的转速差实现的，所以需要使用差速器作为传动装置使这两者之间实现最佳的转差值。为了实现离心机的工作高效率的要求，四川大学于2004年研发了液压控制的卧螺离心机。这种离心机在传动动力上使用液力传动，从而在螺旋输送器和转鼓之间实现无级调速。具体就是采用调速型液力偶合器，使用液力对转鼓进行驱动；使用液压马达实现螺旋输送器的驱动。从而大大降低了能耗，这种程度所需要使用的电机功率相较于普通的电动机功率要小了很多，从而实现了降低能耗的目的。
　　3·结束语
　　综上所述，随着社会经济的发展，各种建设和工业中对卧式螺旋离心机的使用也越来越多。在生产发展的不断提出新目标的情况下，势必对离心机提出各方面的改进要求，以便适应社会生产发展和人民生活的需要。无论是控制系统的改进还是节能技术的研发，都对离心机的长远发展有非常重要的意义，不仅可以降低能耗，还能减少各种维修费用，从而提高生产率，获得较高的经济和社会效益。