碟式分離機(jī)的原理及特點(diǎn)分析
技術(shù)支持
離心分離是在液相非均勻體系中，利用離心力來(lái)達(dá)到液液分離、液固分離的方法，統(tǒng)稱為離心分離。當(dāng)懸浮液在動(dòng)壓頭的作用下，經(jīng)中心管流入高速旋轉(zhuǎn)的碟片之間的間隙時(shí)，便產(chǎn)生了慣性離心力，其中密度較大的固體顆粒在離心力作用下向上層碟片的下表面運(yùn)動(dòng)，而后在離心力作用下被向外甩出沿碟片下表面向轉(zhuǎn)子外圍下滑，而液體則由于密度小，在后續(xù)液體的推動(dòng)下沿著碟片的隙道向轉(zhuǎn)子中心流動(dòng)然后沿中心軸上升，從套管中排出，達(dá)到分離的目的。
碟式分離機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有數(shù)十個(gè)或數(shù)百個(gè)形狀和尺寸相同、錐角60°～120°的錐形碟片，碟片之間的間隙用碟片背面的狹條來(lái)控制，一般碟片間的間隙約0.5～2.5mm。當(dāng)具有一定壓力和流速的懸浮液進(jìn)入離心機(jī)后，就會(huì)從碟片組外緣進(jìn)入各相鄰碟片間的薄層隙道，由于離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，這時(shí)懸浮液也被帶著高速旋轉(zhuǎn)，具有了離心力。此時(shí)固體和液體因密度不同而獲得的離心沉降速度的不同，在碟片之間的間隙內(nèi)出現(xiàn)了不同的情況。固體顆粒獲得的離心沉降速度大于后續(xù)液體的流速，則有向外運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，就沿碟片下表面離開(kāi)軸線向外運(yùn)動(dòng)，并連續(xù)向鼓壁沉降。澄清液獲得的離心沉降速度小于后續(xù)液體的流速，則在后續(xù)液體的推動(dòng)下被迫反方向向軸心方向流動(dòng)，移動(dòng)至轉(zhuǎn)鼓中心的進(jìn)液管周圍，并連續(xù)被排出。這樣，固體和液體就在碟片之間的間隙內(nèi)流動(dòng)的過(guò)程中被分開(kāi)。
1 碟式分離機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與功能
碟式分離機(jī)一般由以下幾部分組成：進(jìn)出口裝置，轉(zhuǎn)鼓，配水裝置，垂直軸系，水平軸系，測(cè)速裝置，剎車裝置，機(jī)架，電機(jī)。轉(zhuǎn)鼓部件是分離機(jī)的主要部分，它包括轉(zhuǎn)鼓體、轉(zhuǎn)鼓蓋、碟片組、分配器、密封閥組件等，轉(zhuǎn)鼓體和轉(zhuǎn)鼓蓋由主鎖環(huán)鎖緊在一起。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有分配器和碟片組。碟片組上是碟片頂蓋，碟片頂蓋頸部與液位環(huán)之間有組成輕相泵室，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)還裝有活塞和小閥結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)鼓體與活塞底部組成密封水腔。分離機(jī)啟動(dòng)為變頻啟動(dòng)，變頻器控制電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪副，然后傳遞到垂直軸系帶轉(zhuǎn)鼓運(yùn)轉(zhuǎn)。為了減少磨損和轉(zhuǎn)鼓振動(dòng)對(duì)整機(jī)的影響，垂直軸系采用緩沖器座彈性支承結(jié)構(gòu)。
2 分離機(jī)運(yùn)行狀況分析
某廠單體車間的反應(yīng)液分離機(jī)運(yùn)行時(shí)通常把分離時(shí)間設(shè)為30分鐘，即分離機(jī)在運(yùn)行時(shí)每隔30分鐘進(jìn)行排渣一次，而分離機(jī)的排渣過(guò)程是通過(guò)機(jī)體內(nèi)密封小閥在排渣水的作用下打開(kāi)，使排渣水進(jìn)入活塞體內(nèi)，使活塞下沉，排渣口打開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)排渣。密封小閥在運(yùn)行過(guò)程中，動(dòng)作比較頻繁，閥體內(nèi)的密封圈易磨損，造成密封不嚴(yán)，導(dǎo)致分離機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)不排渣現(xiàn)象。另外，分離機(jī)的轉(zhuǎn)鼓體與閥體配合的孔，由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行表面也產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致與閥體配合的間隙超標(biāo)，都會(huì)引起分離機(jī)不排渣。
分離機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速較高，為5600r/min。運(yùn)行過(guò)程中如果排渣不徹底，就會(huì)造成積渣現(xiàn)象，影響整個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡，導(dǎo)致分離機(jī)振動(dòng)、過(guò)載停機(jī)。另外，分離機(jī)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大，長(zhǎng)期的運(yùn)行磨損及物料沖刷，也會(huì)影響轉(zhuǎn)鼓的動(dòng)平衡，導(dǎo)致分離機(jī)振動(dòng)。
分離機(jī)垂直軸與轉(zhuǎn)鼓定位錐面配合要求比較嚴(yán)密，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)不同程度磨損，另外，在拆裝過(guò)程不允許有缺陷，每次拆裝時(shí)要注意保護(hù)不受損傷。
3 分離機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速
在分離機(jī)中，軸的撓度f為：f=Mew2/（a-Mw2）。分離機(jī)啟動(dòng)后，隨著w的增加，f增大，當(dāng)w大到使Mw2=a時(shí)，從理論上講，離心速度達(dá)到臨界角速度we時(shí)軸的撓度f趨向于無(wú)窮大，軸就被破壞。而實(shí)際上離心機(jī)啟動(dòng)后在很短的時(shí)間里就通過(guò)臨界角速度we，此時(shí)軸的撓度還來(lái)不及達(dá)到危險(xiǎn)的數(shù)值，只會(huì)發(fā)生震動(dòng)，而軸的中間軸承周圍以及底部的止推軸承的下部均裝有彈性減震器，可以減輕軸的沖擊，改善軸的工作條件。當(dāng)w通過(guò)we繼續(xù)增大時(shí)，撓度f與e具有如下關(guān)系：f=e/（1-a/Mw2）可知，w繼續(xù)增加，f減小，直到f=e。這個(gè)現(xiàn)象稱為自動(dòng)對(duì)中現(xiàn)象。實(shí)際上當(dāng)w達(dá)到（3～4）we時(shí)，分離機(jī)的工作就已經(jīng)平穩(wěn)了，沒(méi)有震動(dòng)。由此可見(jiàn)只要在離心機(jī)啟動(dòng)或停車時(shí)，盡快越過(guò)其臨界轉(zhuǎn)速，這樣軸就不會(huì)被破壞。
4 分離機(jī)在日常運(yùn)行中應(yīng)注意的事項(xiàng)
（1）分離機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高，停機(jī)后由于轉(zhuǎn)鼓慣性大，惰走時(shí)間長(zhǎng)，在沒(méi)能停穩(wěn)前，決不允許再次啟機(jī)，否則會(huì)影響摩擦筒的傳動(dòng)銷及螺旋傳動(dòng)齒輪。
（2）分離機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行自動(dòng)排渣操作，運(yùn)行人員要加強(qiáng)巡檢，發(fā)現(xiàn)不正常要手動(dòng)排渣并沖洗，避免機(jī)體內(nèi)部積渣，影響轉(zhuǎn)鼓動(dòng)平衡。
（3）分離機(jī)裝配時(shí)應(yīng)用手盤動(dòng)轉(zhuǎn)鼓，靈活、無(wú)卡住現(xiàn)象，碟片組必須充分壓緊，否則會(huì)破壞轉(zhuǎn)鼓動(dòng)平衡，引起機(jī)器不正常振動(dòng)。如果裝配時(shí)主鎖環(huán)不費(fèi)力就將轉(zhuǎn)鼓蓋鎖緊，標(biāo)記對(duì)齊，則碟片壓力不夠，應(yīng)增加碟片數(shù)量，保證主鎖環(huán)標(biāo)記錯(cuò)開(kāi)角度小于25°。
（4）啟動(dòng)分離機(jī)前，應(yīng)檢查制動(dòng)器（剎車）是否松開(kāi)，齒輪箱內(nèi)油位是否正確以及電機(jī)轉(zhuǎn)向尤其是 次啟動(dòng)或電機(jī)設(shè)備檢修后。由于分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，其啟動(dòng)電流大，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，故電氣設(shè)備及線路應(yīng)能承載較大的負(fù)荷。
（5）轉(zhuǎn)鼓部分是分離機(jī)的重要部件，轉(zhuǎn)鼓上的零件不允許與其它分離機(jī)上轉(zhuǎn)鼓的零件互換，長(zhǎng)期工作后應(yīng)返廠進(jìn)行無(wú)損探傷及動(dòng)平衡檢查，包括零件清洗及表面處理，以確保轉(zhuǎn)鼓工作正常。
（6）垂直軸與轉(zhuǎn)鼓定位的錐面不允許有缺陷，每次拆裝時(shí)要注意保護(hù)不受損傷。如發(fā)現(xiàn)的損失缺陷，應(yīng)用刮刀、油石和金相砂紙仔細(xì)將其修整光滑平整，決不允許用機(jī)械加工的方法修理。否則將影響或破壞其定位精度，造成機(jī)器異常振動(dòng)。
通過(guò)對(duì)碟式分離機(jī)的運(yùn)行情況及內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究，已初步發(fā)現(xiàn)分離機(jī)常見(jiàn)故障的解決辦法。
