臥式刮刀離心機有害振動分析及解決方法

楊 彬

（西山煤電（集團）有限責任公司官地選煤廠， 山西 太原 030022）

引言

臥式刮刀離心機是選煤廠重要的生產(chǎn)設(shè)備，主要用于選煤工藝中的浮精脫水工作。由于離心機依靠篩籃和刮刀的差速進行工作，因此該設(shè)備出現(xiàn)較大的振動力，導致設(shè)備損壞。尤其是在空載和重載工作時，都不能完全使回轉(zhuǎn)部分達到較好的動平衡狀態(tài)，產(chǎn)生的振動力更加強烈，導致機體底座變形開焊，螺栓松動，產(chǎn)生較大的振動噪音等故障現(xiàn)象，同時也會造成工作環(huán)境差、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)質(zhì)量不達標等不良影響。因此對離心機振動體進行研究分析，減少其故障的產(chǎn)生，對選煤廠的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的提高具有重要作用。本文將以H1000 型臥式刮刀離心機為例進行分析，具體內(nèi)容如下。

1 臥式離心機結(jié)構(gòu)和工作原理

H1000 型臥式刮刀離心機主要參數(shù)見表1。

表1 H1000 型臥式刮刀離心機主要參數(shù)表

該設(shè)備主要由機體組件、潤滑裝置、篩籃篩筐刮刀、差速器、驅(qū)動裝置等組成，在進行選煤工作時，適量的浮精由給料管進入篩籃小直徑端進行離心旋轉(zhuǎn)，并在刮刀作用下高速旋轉(zhuǎn)，使物料沿刮刀大直徑側(cè)切線方向出料，物料向前移動的同時進行脫水，然后落入卸料室，離心力產(chǎn)生的廢液由機殼阻擋收集排放。

2 現(xiàn)場使用概況以及存在問題

某選煤廠在進行生產(chǎn)規(guī)模擴建時，安裝了兩臺H1000 型臥式刮刀離心機，經(jīng)過一段時間的使用后出現(xiàn)了噪音大、離心力小、產(chǎn)品水分偏大等問題。經(jīng)過現(xiàn)場試驗和拆機檢查后發(fā)現(xiàn)，入料中含有粒度接近0.4 mm 的顆粒較多時，臥振產(chǎn)生振動非常嚴重，當細粒級浮精顆粒充滿篩籃后，設(shè)備產(chǎn)生劇烈的晃動，導致脫水效果很差，產(chǎn)品含水量嚴重超標。這種現(xiàn)象產(chǎn)生后就必須停止離心機運轉(zhuǎn)，用工具將篩籃內(nèi)的煤泥進行清除并用清水將篩籃洗凈，然后重新啟動設(shè)備運轉(zhuǎn)。

3 振動原因分析

3.1 煤泥堵塞造成轉(zhuǎn)動不平衡

經(jīng)過現(xiàn)場技術(shù)人員分析，當出現(xiàn)跑粗現(xiàn)象時，入料含有較小體積的煤塊。由于煤塊具有較好的流動性，在離心脫水過程中可以帶動煤泥快速向前流動，在一定程度上起到了防止篩網(wǎng)堵塞的作用。但在正常工作狀態(tài)下，入料中大顆粒較少或只有浮精時，初始脫水狀態(tài)較好，但浮精的流動性較差，脫水后更不能產(chǎn)生流動，而滯留在篩籃上，設(shè)備工作過程中，后續(xù)的浮精繼續(xù)進入篩籃，仍然會有浮精產(chǎn)生滯留，經(jīng)過長時間積累，浮精滯留現(xiàn)象越來越嚴重，因此造成振動現(xiàn)象也隨之劇烈[1]。由此可見篩網(wǎng)堵塞現(xiàn)象造成脫水功能失效，導致設(shè)備負荷增大、篩籃內(nèi)物料不能均勻分布，失去轉(zhuǎn)動平衡，產(chǎn)生劇烈晃動，產(chǎn)品無法達到脫水指標。以上幾種現(xiàn)象疊加循環(huán)，導致設(shè)備故障嚴重。

3.2 離心機轉(zhuǎn)子平衡偏心

轉(zhuǎn)子自身的平衡偏心也會在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生不平衡慣性力造成較大的有害振動，這種有害振動也是設(shè)備故障的主要原因之一。造成轉(zhuǎn)子產(chǎn)生平衡偏心的因素有很多，大致總結(jié)為以下幾點：

1）物料進入離心機時質(zhì)量分布不均勻，在開始啟動進行旋轉(zhuǎn)過程中，速度由慢到快，低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下物料無法散開均勻分布，引起偏振，使設(shè)備產(chǎn)生較大的晃動。

2）篩籃開孔尺寸大小和分布不均勻，這導致附著在篩籃上的煤泥不均勻，使篩籃的動平衡性產(chǎn)生變化，整個旋轉(zhuǎn)體重心偏移，造成旋轉(zhuǎn)振動[2]。

3）篩籃產(chǎn)生磨損，由于篩籃直接接觸物料，在高速旋轉(zhuǎn)過程中，與物料產(chǎn)生很大的摩擦力，造成篩籃磨損，而且這種磨損是不可能均勻分布的，甚至造成篩籃變形，這也是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)振動的重要原因。

3.3 部分結(jié)構(gòu)鋼度不夠

在離心機初始設(shè)計和生產(chǎn)時，并沒有按照劇烈晃動的使用條件強度來進行，或者在設(shè)計和制造中存在一定的強度缺陷，底座連接接觸面積小、基礎(chǔ)梁撓度大、部分連接處應(yīng)力集中等缺陷，在高負荷的作業(yè)條件下，就會導致開裂、位移等故障，從而導致振動進一步擴大[3]。

4 改進措施

4.1 改進入料結(jié)構(gòu)

入料方式改為螺旋入料，使物料從里到外均勻地分布在篩籃內(nèi)，避免物料初始狀態(tài)的集中分布，即使在初始的低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下物料產(chǎn)生的離心力也不會產(chǎn)生太大的偏移，為下一步工作做良好的基礎(chǔ)準備。

4.2 高壓清洗篩籃

為了防止附著物的持續(xù)增多和分布不均勻造成旋轉(zhuǎn)部件重心偏移、嚴重堵塞篩籃網(wǎng)孔，在每批次產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)束后，使用高壓水清洗篩籃，將篩籃附著物徹底清洗干凈，這樣就不會因附著物的持續(xù)增多而造成旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的動平衡出現(xiàn)偏移，在每批次生產(chǎn)，重新啟動設(shè)備時，系統(tǒng)都處于非常清潔并且平衡條件最佳狀態(tài)，不僅減小了振動，使產(chǎn)品的脫水效果也大大增強[4]。

4.3 檢查并更換磨損和開裂部件

針對篩籃的磨損現(xiàn)象和部分元件強度差等，需進行更換或修補加強，根據(jù)離心機安裝說明進行重新計算，對于較弱或出現(xiàn)問題的鋼結(jié)構(gòu)元件進行焊接修補，并重新找正、操平安裝。并且在日常的生產(chǎn)過程中，要制定周期性巡檢保養(yǎng)制度，一旦出現(xiàn)損壞跡象要及時更換、修補、加強，這不但減小了設(shè)備的振動，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量，對生產(chǎn)的安全也有非常重要的作用。

5 改進效果

通過此次技術(shù)分析和改造后，離心機重新投入生產(chǎn)。操作者按照規(guī)范流程進行巡檢、保養(yǎng)和操作。設(shè)備啟動后平穩(wěn)運行、噪音降低、有害振動基本消失、沒有出現(xiàn)明顯的晃動現(xiàn)象。由于使用了高壓水清洗系統(tǒng)，篩籃一直保持清潔，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品生產(chǎn)速度快、質(zhì)量高，完全達到生產(chǎn)指標。

6 結(jié)語

臥式刮刀離心機作為選煤廠的重要生產(chǎn)設(shè)備，主要負責浮精脫水工作，一旦出現(xiàn)故障對選煤廠的生產(chǎn)將會造成很大的影響。尤其有害振動故障在離心機生產(chǎn)中普遍存在，需要通過有效的分析，使用技術(shù)手段進行解決，本文通過加固薄弱部件、更換磨損篩籃、高壓水沖洗等方法有效解決了H1000 型臥式刮刀離心機有害振動故障。