碟式分离机的原理及特点分析

碟式分离机的原理及特点分析

摘要：在化工行业使用的分离机中，由于分离机内部零部件及密封点较多而且结构复杂，在日常生产中经常出现不排渣、不密封或振动超标的故障现象。文章以某厂设备为例，通过对分离机的运行状况及结构分析，及时采取相应措施，大大降低了分离机的故障率。对同类设备的使用及维护均具有一定的借鉴意义。

关键词: 离心分离；蝶式分离机；维护

前言

离心分离是在液相非均匀体系中，利用离心力来达到液液分离、液固分离的方法，统称为离心分离。当悬浮液在动压头的作用下，经中心管流入高速旋转的碟片之间的间隙时，便产生了惯性离心力，其中密度较大的固体颗粒在离心力作用下向上层碟片的下表面运动，而后在离心力作用下被向外甩出沿碟片下表面向转子外围下滑，而液体则由于密度小，在后续液体的推动下沿着碟片的隙道向转子中心流动然后沿中心轴上升，从套管中排出，达到分离的目的。

碟式分离机的转鼓内有数十个或数百个形状和尺寸相同、锥角60°～120°的锥形碟片，碟片之间的间隙用碟片背面的狭条来控制，一般碟片间的间隙约0.5～2.5 mm。当具有一定压力和流速的悬浮液进入离心机后，就会从碟片组外缘进入各相邻碟片间的薄层隙道，由于离心机高速旋转，这时悬浮液也被带着高速旋转，具有了离心力。此时固体和液体因密度不同而获得的离心沉降速度的不同，在碟片之间的间隙内出现了不同的情况。固体颗粒获得的离心沉降速度大于后续液体的流速，则有向外运动的趋势，就沿碟片下表面离开轴线向外运动，并连续向鼓壁沉降；澄清液获得的离心沉降速度小于后续液体的流速，则在后续液体的推动下被迫反方向向轴心方向流动，移动至转鼓中心的进液管周围，并连续被排出。这样，固体和液体就在碟片之间的间隙内流动的过程中被分开。

一、碟式分离机的基本结构与功能

碟式分离机一般由以下几部分组成：进出口装置，转鼓，配水装置，垂直轴系，水平轴系，测速装置，刹车装置，机架，电机。转鼓部件是分离机的最主要部分，它包括转鼓体、转鼓盖、碟片组、分配器、密封阀组件等，转鼓体和转鼓盖由主锁环锁紧在一起。转鼓内装有分配器和碟片组。碟片组上是碟片顶盖，碟片顶盖颈部与液位环之间组成轻相泵室，转鼓内还装有活塞和小阀结构，转鼓体与活塞底部组成密封水腔。分离机启动为变频启动，变频器控制电动机带动齿轮副，然后传递到垂直轴系带转鼓运转。为了减少损磨和转鼓振动对整机的影响，垂直轴系采用缓冲器座弹性支承结构。

二、分离机运行状况分析

某厂单体车间的反应液分离机运行时通常把分离时间设为30分钟，即分离机在运行时每隔30分钟进行排渣一次，而分离机的排渣过程是通过机体内密封小阀在排渣水的作用下打开，使排渣水进入活塞体内，使活塞下沉，排渣口打开，从而实现排渣。密封小阀在运行过程中，动作比较频繁，阀体内的密封圈易磨损，造成密封不严，导致分离机经常出现不排渣现象。另外，分离机的转鼓体与阀体配合的孔，由于设备长期运行表面也产生磨损，导致与阀体配合的间隙超标，最终都会引起分离机不排渣。

分离机运行转速较高，为5600 r/min。运行过程中如果排渣不彻底，就会造成积渣现象，影响整个转子的动平衡，导致分离机振动、过载停机。另外，分离机的转鼓转速高、转动惯性大，长期的运行磨损及物料冲刷，也会影响转鼓的动平衡，导致分离机振动。

分离机垂直轴与转鼓定位锥面配合要求比较严密，长期运行会出现不同程度磨损，另外，在拆装过不允许有缺陷，每次拆装时要注意保护不受损伤。

三、分离机的临界转速与工作转速

在分离机中，轴的挠度f 为：f=Meω2/(a-Mω2)。分离机启动后，随着ω的增加，f 增大，当ω大到使Mω2＝a时，从理论上讲，离心速度达到临界角速度ωe 时轴的挠度f趋向于无穷大，轴就被破坏。而实际上离心机启动后在很短的时间里就通过临界角速度ωe，此时，轴的挠度还来不及达到危险的数值，只会发生震动，而轴的中间轴承周围以及底部的止推轴承的下部均装有弹性减震器，可以减轻轴的冲击，改善轴的工作条件。当ω通过ωe继续增大时，挠度f与e 具有如下关系：f=e/(1-a/Mω2)可知，ω继续增加，f减小，直到f＝e。这个现象称为自动对中现象。实际上当ω达到(3～4)ωe 时，分离机的工作就已经平稳了，没有震动。由此可见只要在离心机启动或停车时，尽快越过其临界转速，这样轴就不会被破坏。

四、分离机在日常运行中应注意的事项

（一）分离机运转速度较高，停机后由于转鼓惯性大，惰走时间长，在没能停稳前，决不允许再次启机，否则会影响摩擦筒的传动销及螺旋传动齿轮。

（二）分离机在运行过程中要严格执行自动排渣操作，运行人员要加强巡检，发现不正常要手动排渣并冲洗，避免机体内部积渣，影响转鼓动平衡。

（三）分离机装配时应用手盘动转鼓，灵活、无卡住现象，碟片组必须充分压紧，否则会破坏转鼓动平衡，引起机器不正常振动。如果装配时主锁环不费力就将转鼓盖锁紧，标记对齐，则碟片压力不够，应增加碟片数量，保证主锁环标记错开角度小于25°。

（四）启动分离机前，应检查制动器（刹车）是否松开、齿轮箱内油位是否

正确以及电机转向尤其是第一次启动或电机设备检修后。由于分离机转鼓的转动惯量较大，其启动电流大，持续时间较长，故电气设备及线路应能承载较大的负荷。

（五）转鼓部分是分离机最重要部件，转鼓上的零件不允许与其它分离机上转鼓的零件互换，长期工作后应返厂进行无损探伤及动平衡检查，包括零件清洗及表面处理，以确保转鼓工作正常。

（六）垂直轴与转鼓定位的锥面不允许有缺陷，每次拆装时要注意保护不受损伤。如发现的损伤缺陷，应用刮刀、油石和金相砂纸他细将其修整光滑平整，绝不允许用机械加工的方法修理。否则将影响或破坏其定位精度，造成机器异常振动。

通过对蝶式分离机的运行情况及内部结构研究，已初步发现分离机常见故障的解决办法。