某公司采用懸浮法生產SAN珠料，離心脫水選用阿法拉伐公司的CHP5000MA臥螺卸料沉降式離心機。設備投用14年來，除差速器故障較多以外，運行相對平穩，分離效果好，能滿足工藝生產的要求。

但是，隨設備運行周期的延長，螺旋、轉鼓磨損變形越來越嚴重，動不平衡量大幅增加，設備振動加劇，差速器故障更加頻繁。

若整臺設備進口，定貨周期長，費用昂貴，因此對該設備進行了國產化更新改造。從改造后的運行狀況看，達到了預期目標。

1 SAN懸浮液分離工藝流程

SAN淤漿經冷卻后由泵送入離心機進行離心洗滌和脫水，然后進行干燥，母液送往廢水單元。

2 臥螺沉降式離心機結構及工作原理

轉鼓和螺旋輸送器在機殼內同心安裝，主電動機通過帶傳動轉鼓旋轉，轉鼓通過空心軸與行星差速器的外殼相連接，行星差速器的輸出軸帶動螺旋輸送器與轉鼓作同向差速旋轉。懸浮液從中心加料管連續送入機腔內，經過螺旋輸送器內筒加料隔倉的進料口進到轉鼓內，依靠固液兩相的密度差，在離心力的作用下分離分層。由于螺旋與轉鼓的相對運動，沉渣被螺旋推送到轉鼓小端的干燥區從排渣孔排出，澄清液從轉鼓大端的溢流孔流出。

轉鼓的運轉速度直接決定分離因數，而螺旋的速差則直接影響被輸送到轉鼓外的固體含水率。它對處理量、停留時間和固體排出有直接影響。

3 運行中主要故障

離心機在運行過程中，經常出現差速器輸出端滾動軸承，Ⅰ、Ⅱ級行星齒輪，行星齒輪銅瓦以及骨架油封等損壞的情況，同時螺旋推料工作表面粘結的硬質合金刀片脫落、外轉鼓沖刷磨損嚴重，從而引起離心機振動加劇、過載跳閘等故障，差速器使用壽命1～3個月，無法保證長周期運行。

4 改造措施

4.1 螺旋輸送器改造

螺旋輸送器的螺旋葉片由原等螺距設計成螺距漸變的形式，螺距從轉鼓大端至小端逐漸減小，使沉渣在輸送時除受到徑向的離心力壓實外，還受到軸向的雙向擠壓作用，沿軸向產生擠壓力。于是沉渣的毛細孔隙減小，所含的水分向外排放，從而使沉渣的含水量降低。

CHP5000MA臥螺沉降式離心機的螺旋推料面是采用粘結硬質合金片（20mm×20mm）的辦法，將合金片粘結在螺旋帶上工作，由于沖刷、粘結劑的老化和檢修時難免的碰撞、敲擊，合金片部分脫落，不平衡量嚴重超標，造成機器振動，需要修理。在本次改造中，螺旋輸送器排渣口及螺旋推料面選用高耐磨材質硬質合金，進料管及其它與物料接觸的部件選用316L不銹鋼材料。采用在螺旋推料面熱焊鎢鈷合金（50～55HRC）的方法，解決了硬質合金片脫落的問題。在熱焊中采用特殊的WC-Co硬質合金與鋼鎢極氬弧焊焊接材料及工藝，不僅解決了變形問題，而且具有以下優點：

（1）焊接牢固，不會脫落，可以在螺旋片的表面形成連續的硬質合金層，使螺旋片和硬質合金層形成一個整體，結構更加 合理。

（2）制造周期短，成本低。

（3）焊接硬質合金的表面容易加工，可以通過機械加工的方法保證零件的加工精度。

（4）用微電腦整機動平衡儀對整機動平衡進行校正，進一步降低了整機振動（本機實際動不平衡質量4.6g）。

將螺旋前端第二、三螺旋帶之間的8個絲堵進行了改造，在絲堵的中心位置分別鉆削了φ6.8mm的圓孔，使積存在前腔的物料能及時被甩出，保證螺旋的平衡不被破壞，以降低其振動值。

4.2 轉鼓國產化制造

（1）轉鼓兩端半軸坯料的制備

轉鼓半軸選0Cr18Ni11Nb，坯材為鑄件。該材料抗拉強度為210MPa，比普通的奧氏體不銹鋼高約30MPa。嚴格控制澆鑄溫度，在熱節大的地方設置了補縮冒口，控制冷卻順序，取得了較好效果。

（2）其它零部件的機械加工

外轉鼓組件材質均采用1Cr18Ni9Ti，在水平段和錐段車銷加工過程中利用胎具嚴格控制其加工精度。

4.3 差速器行星架滾動軸承改造

CHP5000MA離心機差速器選用P47.5漸開線行星齒輪變速器，結構為動軸線輪系（也稱周轉輪系）中的雙級NGW型傳動，一級行星輪架輸入端和二級行星輪架的2個支撐端都采用RHP XLJ5E，動載荷約7500N。差速器出現故障后全面檢查，發現損壞的部件幾乎全部集中在輸出端軸承（RHP XLJ5E）。從軸承表象上看，損壞有滾珠變形、軸承保持架損壞及滾珠軌道碾壓變形嚴重幾種。

定量計算差速器輸出端軸承承受的載荷是一個非常復雜過程，影響因素多。某廠高密度聚乙烯車間福樂偉Z92臥螺離心機使用工況和該CHP5000MA臥螺離心機相似。福樂偉Z92離心機連續運行超過150d，差速器出現故障一次，故障原因是二級行星輪的一組滑動軸承潤滑不良所致，輸出端軸承使用情況良好，內外圈軌道、滾動體、保持架完好，磨損量小。

通過綜合對比分析，差速器二級輸出端軸承承載能力太小是差速器故障的主要原因。為了保證幾臺差速器的互換性，只改造差速器前端蓋及離心機的機頭法蘭，將輸出端軸承由XLJ5E改為6224，軸承動負荷則由7500N提高到了14600N。改造后的CHP5000MA臥螺離心機差速器的壽命已經由平均60d提高到180d以上，情況良好。

4.4 改造效果

整機國產化更新改造后運行良好，經過對離心機機架、轉鼓承載軸承的狀態檢測顯示，其振動值都保持在一個相對較低的水平，且一直很穩定，差速器的溫度也在72～85℃正常變化。改造前后進料量均為6.0m3/h，振動值比較見下表：

可以看出，螺旋、轉鼓的運行狀態良好，國產化改造是成功的。

5 經濟效益

國產及進口離心機部件價格比較見下表：

從上表可以看出，進口1臺離心機比國產離心機的價格高出587萬元，且每年可節約備件費67萬元，國產化改造的經濟效益可觀。另外，國產化改造后成功解決了螺旋經常失衡的問題，機器的維修、備件的訂購方便、快捷，保證了安穩優生產。

6 結語

CHP5000MA臥式螺旋沉降離心機國產化更新改造工作已經完成，從目前超過24個月的運行狀態看，設備振動值大幅降低，離心脫水效果良好，差速器運行狀態穩定，壽命增長，維修費用降低，滿足工藝要求，達到了預期目標。但離心機主軸承潤滑系統換熱效果不佳，主軸承溫度偏高，此系統的改造將是下一步工作的重點。