遵義氯堿是上世紀(jì)60年代末期建成的一套樹脂沸騰床式干燥系統(tǒng)，漿料脫水設(shè)備是兩臺(tái)直徑為80mm的刮刀式離心機(jī)，該設(shè)備采用間隙式操作，生產(chǎn)效率低下，很難控制樹脂雜質(zhì)離子含量。頻繁的開停車操作，開蓋清理內(nèi)部沉積的樹脂，容易造成物體打擊和機(jī)械傷害等人身傷害事故。1995年的技改擴(kuò)建時(shí)引進(jìn)了LW—450型臥式螺旋沉降離心機(jī)（以下簡(jiǎn)稱LW—450離心機(jī)），該機(jī)具有自動(dòng)進(jìn)料和卸料功能，干燥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，保證了樹脂質(zhì)量，單臺(tái)設(shè)備產(chǎn)能明顯提高。2003年技改擴(kuò)建時(shí)又一次引進(jìn)了新型離心機(jī)，即麗水市恒力離心機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LW—530型臥式螺旋沉降離心機(jī)（以下簡(jiǎn)稱LW—530離心機(jī)），他在單位時(shí)間內(nèi)的處理能力達(dá)到達(dá)到LW—450離心機(jī)的兩倍以上。重要的是該設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，運(yùn)行更加可靠，維護(hù)保養(yǎng)成本更低，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)，消除了刮刀式離心機(jī)存在危險(xiǎn)有害因素，同時(shí)符合本企業(yè)低成本發(fā)展戰(zhàn)略要求。通過LW—530離心機(jī)的實(shí)際應(yīng)用，在維護(hù)、保養(yǎng)和檢修過程中總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)，遇到疑難問題進(jìn)行原因分析及處理，談一點(diǎn)自己的認(rèn)識(shí)，供同行參考。
1、 LW—530離心機(jī)的應(yīng)用
1.1 結(jié)構(gòu)與用途
LW—530離心機(jī)的主要結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓與螺旋同向旋轉(zhuǎn)又存在相對(duì)不同轉(zhuǎn)速的重要部件——差速器、電機(jī)、為轉(zhuǎn)鼓主軸承提供潤(rùn)滑的供油站和扭矩保護(hù)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)過離心機(jī)脫水處理后其含水范圍降至20%-25%;主要技術(shù)指標(biāo)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(xiàn)。
1.2 設(shè)備應(yīng)用的技術(shù)分析
LW—530離心機(jī)與LW—450離心機(jī)相比較，主要在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)零部件選型與整體的合理性等方面有顯著的優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)應(yīng)用更加成熟。
1.2.1 不同的主軸承座設(shè)計(jì)方式
LW—450離心機(jī)的主軸承座與機(jī)座是同一整體，由于多次拆卸和安裝，以及運(yùn)行過程中的啟動(dòng)與停車，所以難免讓軸承座內(nèi)孔表面（與軸承外圈間的配合面）受到磨損，嚴(yán)重時(shí)軸承外圈隨著轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)打滑（軸承跑外圓），出現(xiàn)軸承溫度上升，加劇離心機(jī)整體振動(dòng)使其無法正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致整臺(tái)離心機(jī)提前報(bào)廢。
而LW—530離心機(jī)的主軸承座與機(jī)座分開，兩者采用螺栓連接由圓錐銷定位，便于軸承座與機(jī)座的分離和組合。當(dāng)軸承座與軸承外圈的配合間隙超標(biāo)后，只需更換軸承座即可修復(fù)。
1.2.2 主軸承選型不同
LW—450離心機(jī)支撐轉(zhuǎn)鼓的兩盤主軸承都是深溝向心球軸承，由于轉(zhuǎn)股長(zhǎng)徑比大，理論上通過轉(zhuǎn)鼓大端的主軸承定位，轉(zhuǎn)鼓小端的主軸承可以根據(jù)轉(zhuǎn)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(nèi)控與軸承外圈預(yù)緊力過大和其他原因，轉(zhuǎn)鼓溫度變化引起的的熱膨脹使軸承可能無法沿軸向自由伸縮，導(dǎo)致兩主軸承間存在無法消除的軸向內(nèi)應(yīng)力，所以軸承的這種選擇方式存在不足。
而LW—530離心機(jī)轉(zhuǎn)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(duì)轉(zhuǎn)鼓徑向定位，外圈可沿滾動(dòng)體軸向自由滑動(dòng)，轉(zhuǎn)鼓在溫度變化后引起的軸向尺寸改變不會(huì)導(dǎo)致軸承間產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而有效延長(zhǎng)了軸承的使用壽命。
1.2.3 螺旋定位方式不同
LW—450離心機(jī)螺旋由大端背靠背的兩盤圓錐球軸承定位，由于裝配或軸承本身制造的誤差，導(dǎo)致螺旋定位精度不夠，拆裝不便，螺旋小端是一盤深溝向心球軸承。當(dāng)螺旋與轉(zhuǎn)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(nèi)應(yīng)力且無法消除，這必然影響軸承的使用壽命。
LW—530離心機(jī)螺旋的徑向支撐軸承與軸向定位軸承分開。即螺旋大、小端各有一盤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(zhuǎn)鼓內(nèi)對(duì)螺旋起到徑向支撐作用；在皮帶輪內(nèi)裝有一盤特殊的圓錐滾子軸承，軸承后端面布置了調(diào)節(jié)彈簧，前端面的緊鎖套和調(diào)節(jié)螺母通過彈簧的調(diào)整作用將軸承固定在螺旋軸頭上，實(shí)現(xiàn)了螺旋與轉(zhuǎn)鼓的精確定位和可靠支撐，即使螺旋與轉(zhuǎn)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(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生。
1.2.4 優(yōu)化了螺旋上軸承密封設(shè)計(jì)
LW—450離心機(jī)螺旋上軸承的軸向密封采用簡(jiǎn)單的橡膠骨架油封，樹脂粉末很容易進(jìn)入軸承腔體內(nèi)，再高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑脂還容易被甩出，造成軸承潤(rùn)滑不良甚至軸承缺乏潤(rùn)滑脂而損壞。
LW—530離心機(jī)螺旋充分考慮離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)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(jié)合，徑向密封面設(shè)置有橡膠O形圈。這樣，基本上避免了樹脂粉末進(jìn)入軸承腔內(nèi)，同時(shí)有效阻止?jié)櫥凰Τ?，軸承在良好的潤(rùn)滑環(huán)境中可靠運(yùn)行。
1.2.5 差速器的進(jìn)步
差速器是離心機(jī)的核心部件，其運(yùn)行狀況直接影響的該設(shè)備開工率。LW—450離心機(jī)的差速器檢修周期為三個(gè)月，每次拆開均可見到大部分軸承因磨損嚴(yán)重需更新，特別是支撐低速級(jí)行星架的軸承非常容易損壞。由于檢修頻繁，差速器內(nèi)部多個(gè)配合面受到嚴(yán)重磨損，整臺(tái)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(shì)。
LW—530離心機(jī)的差速器由于各零部件配合間隙精確各表面粗糙度設(shè)計(jì)制造合理，滾動(dòng)軸承選型得當(dāng)，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有發(fā)現(xiàn)明顯磨損，清洗恢復(fù)即可重復(fù)使用。投入使用近6年來，該設(shè)備的差速器運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)體內(nèi)沒有出現(xiàn)不正常磨損的痕跡。
2.1 扭振現(xiàn)象的產(chǎn)生
LW—530離心機(jī)自2004年1月投入使用至2006年12月正常停車后開始大檢修。在本次檢修時(shí)只對(duì)該設(shè)備進(jìn)行過必要的維護(hù)和保養(yǎng)，沒有拆開主要部件。然而，大修過后開車發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)離心機(jī)相繼出現(xiàn)了同樣的異常情況。即正常運(yùn)行約1小時(shí)后出現(xiàn)扭振，伴隨嚴(yán)重堵料，主機(jī)電流迅速上升，這必須立即停止進(jìn)料甚至緊急停車。
2.2 對(duì)扭振現(xiàn)象的描述
扭振是機(jī)械設(shè)備中的一種非正常的劇烈振動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)于1離心機(jī)來說，由于自身或其他原因讓離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓受到交變載荷后，差速器高速級(jí)太陽輪軸上扭矩控制器的傳遞桿來回跳動(dòng)打擊阻阻擋裝置，主機(jī)電流迅速上升，同時(shí)伴隨整臺(tái)離心機(jī)劇烈振動(dòng)，阻擋裝置很快被打翻，離心機(jī)自動(dòng)被迫停車。這不但無法滿足樹脂產(chǎn)量和質(zhì)量要求，而且威脅到離心機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。
2.3 產(chǎn)生扭振的原因分析
經(jīng)初步分析認(rèn)為造成這一后果的原因可能比較復(fù)雜，由于分別成立了工藝、設(shè)備、操作和質(zhì)量等小組，從不同專業(yè)來查找造成扭振的原因。
2.3.1 樹脂的內(nèi)在質(zhì)量發(fā)生變化造成影響
通過工藝技術(shù)人員及質(zhì)量分析組查找熟知的內(nèi)在質(zhì)量與檢修之前進(jìn)行對(duì)比，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況，所以排除樹脂本身質(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(jī)的漿料是由漿料槽通過專用的泵輸送，漿料槽上設(shè)置有底伸式攪拌，運(yùn)行平穩(wěn)，短時(shí)間內(nèi)漿料含固量不會(huì)發(fā)生明顯變化，輸送過程也不會(huì)使?jié){料的含固量在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化。所以排除含固量在短時(shí)間發(fā)生變化導(dǎo)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(jī)進(jìn)料采用專門的漿料泵進(jìn)行，離心機(jī)進(jìn)口的壓力穩(wěn)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(tǒng)沒有任何改變，所以直接排除工藝系統(tǒng)變化引起的可能。
2.3.4 設(shè)備本省存在缺陷的可能性
進(jìn)入離心機(jī)內(nèi)的漿料在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)股形成的離心力場(chǎng)作用下，迅速通過分布器進(jìn)去沉降區(qū)，由于樹脂比重大于水，樹脂沉積后緊貼于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，水處于樹脂內(nèi)層。離心機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫水的沉降區(qū)和干燥區(qū)所在的轉(zhuǎn)鼓段是圓錐形，設(shè)有葉片的螺旋與轉(zhuǎn)鼓同向旋轉(zhuǎn)但比轉(zhuǎn)鼓慢50rpm，這就是轉(zhuǎn)鼓與螺旋間的同向相對(duì)轉(zhuǎn)速。正常運(yùn)行時(shí)樹脂粉末受到螺旋葉片的推力、轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力、樹脂與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁間的摩擦力、樹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脂粉末被推向小端，至排出孔時(shí)被甩出轉(zhuǎn)鼓外。而水在離心力的作用下向轉(zhuǎn)鼓大端流動(dòng)由出水口排出。
在這一分離過程中哦，對(duì)樹脂在沉降區(qū)和干燥區(qū)的受力分析發(fā)現(xiàn)，只要離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，近排量正常的情況下，螺旋葉片對(duì)樹脂的推力、樹脂受到的離心力 、樹脂與徑向葉片表面間的摩擦力都不會(huì)改變。拆卸該設(shè)備后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)和干燥區(qū)內(nèi)壁表面顯得非常光滑。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁與螺旋葉片沿圓錐方向存在3mm的間隙且兩者處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即這些特殊點(diǎn)上的樹脂受到50次/min左右的交變載荷的作用，逐步形成了含濕量為20%—30%的塊狀樹脂。由于此處表面很光滑，所以隨著運(yùn)行時(shí)間推移這些塊狀樹脂變得不易向前移動(dòng)，從而影響到其他位置的樹脂粉末受到的作用力，造成排料不暢。滯留在葉片與轉(zhuǎn)鼓間的塊狀樹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(jí)行星齒輪，再傳遞給高速級(jí)與太陽輪上的扭矩控制器的傳遞桿，然后由阻擋裝置抵消。交變載荷隨著排料不暢的惡化趨勢(shì)加劇而迅速增大，主機(jī)電流急速上升，導(dǎo)致傳遞桿來回打擊阻擋裝置，很快將阻擋裝置打翻，離心機(jī)被迫跳停。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)大量積料。
2.4對(duì)扭振的解決辦法
在廠家設(shè)計(jì)制造時(shí)轉(zhuǎn)鼓干燥區(qū)與沉降區(qū)的內(nèi)壁表面粗糙度Ra=1.6um。該設(shè)備2004年初投入使用，正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的干燥區(qū)和沉降區(qū)相當(dāng)于受到樹脂粉末50次/分鐘的打磨。也就是說樹脂粉末對(duì)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁進(jìn)行不斷研磨拋光作用，其表面變得越來越光滑，當(dāng)表面粗糙度達(dá)到Ra=0.4-0.2um，導(dǎo)致這一扭振現(xiàn)象發(fā)生。
經(jīng)有關(guān)技術(shù)人員分析后認(rèn)為：只要改變轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁干燥區(qū)與沉降區(qū)表面粗糙度Ra值，就可以緊貼于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的樹脂變得容易移動(dòng)順利排出轉(zhuǎn)鼓外。具體的做法是樣沖在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁沿母線方向沖出毛刺帶，每條毛刺帶的寬度約為80mm，相鄰毛刺帶的弧長(zhǎng)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(zhuǎn)鼓的機(jī)械強(qiáng)度、也不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)鼓的動(dòng)平衡等造成影響。
3 結(jié)束語
通過改進(jìn)，離心機(jī)在沒有發(fā)生過扭振堵料情況，通過兩年多來運(yùn)行表明這兩臺(tái)離心機(jī)出現(xiàn)的扭振問題得到妥善解決。
回顧遵義氯堿引進(jìn)LW—530離心機(jī)后投入使用以來，通過有關(guān)人員的共同努力，在不斷認(rèn)識(shí)和熟悉過程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，逐步消化了這一新技術(shù)，為樹脂的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
