1 臥螺離心機現狀及應用概況

目前石油鉆井使用的臥螺離心機傳動裝置多為行星傳動差速器，其速度無法任意調節，當分離物料含固率變化范圍大時就限制了離心機的使用。如果離心機的轉速和速差可以任意調節，那么離心機的性能將有很大地提高，使用范圍也將擴大。

2 優化改造方案

2.1 改進前臥式螺旋離心機工作原理

在機殼內有2個同心裝在主軸承上的回轉部件，外面是無孔轉鼓，里面是具有螺旋葉片的輸送器。主電動機通過三角皮帶輪帶動轉鼓旋轉。轉鼓通過左軸承處的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做同向轉動，但轉速不同，其轉差率一般為轉鼓轉速的0.2%～3%。泥漿從右端的中心加料管連續送入機內，經過螺旋輸送器的內筒加料隔倉的進料孔進到轉鼓內。在離心力的作用下，轉鼓內形成了一個環形液池，重相固體粒子離心沉降到轉鼓內表面上而形成沉渣，由于螺旋葉片與轉鼓的相對運動，沉渣被螺旋葉片推送到轉鼓小端的干燥區，從排渣口甩出。在轉鼓大端蓋上開設有若干溢流口，澄清液便從此處流出，經機殼的排液室排出。

2.2 優化改造方案的提出

（1）變頻調速的優點：

①近幾年來，變頻器作為一種工業控制設備在不斷更新發展，變頻器的性能不斷完善，功能不斷增強，這使得變頻器能夠適應多種應用場合，優于以往的任何調速方式。

②隨著變頻器應用的廣泛，生產規模化，使得中小功率變頻器成本下降，性能價格比的優越，使得其它的調速技術很難同其競爭。

③離心機采用變頻調速技術，可根據不同的工藝要求進行調速，根據泥漿密度的不同可方便的采用多段速運行。

（2）差速器結構復雜：離心機本身結構復雜，調節轉鼓與螺旋輸送器之間轉速差的差速器更是離心機中較復雜而又極為重要的部件，其性能和質量往往決定著整個機器的工作能力和可靠性。并且采用差速器傳動轉速差不能夠任意調節，在很大程度上制約了分離效果。

基于以上幾點提出了采用變頻器控制、雙電機驅動的設計，希望通過對傳動裝置的改進使臥螺離心機的分離效果提高，達到實現無級調速的目的。

2.3 方案內容

本方案主要是改進臥螺離心機的傳動裝置，去掉臥螺離心機原有的復雜的部件差速器，用2個變頻電機分別帶動轉鼓與螺旋輸送器旋轉。變頻電機通過同步帶傳遞轉鼓與螺旋輸送器運轉分離泥漿所需要的動力。采用具有變頻器控制2個變頻電機，通過對變頻電機的控制來調節螺旋輸送器與轉鼓之間的轉速差，轉速差可以任意調節，實現無級調速，從而高效可靠地完成離心分離過程。臥螺離心機改進后簡化了整個機體結構，自動控制臥螺離心機的運轉速度，顯著提高了臥螺離心機的工作能力、可靠性，具有更好的分離效果。

2.4 離心機改進后工作原理

在機殼內有2個同心裝在主軸承上的回轉部件，外面是無孔轉鼓，里面是具有螺旋葉片的輸送器。2個電動機分別通過皮帶輪帶動轉鼓和螺旋輸送器旋轉。但轉速不同，其轉速差一般為轉鼓轉速的0.2%～3%。鉆井液從右端的中心加料管連續送入機內，經過螺旋輸送器內筒加料隔倉的進料孔進到轉鼓內。在比重大幾百甚至上千倍的離心力的作用下，轉鼓內形成了一環形液池，重相固體粒子離心沉降到轉鼓內表面上而形成沉渣，由于螺旋葉片與轉鼓的相對運動，沉渣被螺旋葉片推送到轉鼓小端的干燥區，從排渣口甩出。速差不能夠任意調節，在很大程度上制約了分離效果。

基于以上幾點提出了采用變頻器控制、雙電機驅動的設計，希望通過對傳動裝置的改進使臥螺離心機的分離效果提高，達到實現無級調速的目的。在轉鼓大端蓋上開設有若干溢流口，澄清液便從此處流出，經機殼的排液室排出。調節溢流擋板溢流口位置、機器轉速、轉鼓與螺旋輸送器的轉速差、進料速度，就可以改變沉渣的含濕量和澄清液的含固量。此外，當過載或螺旋輸送器意外卡住時，變頻器能夠自動斷開電動機電源，停止進料，防止事故發生。

3 臥螺離心機改進前后比較

（1）改進前，主電動機通過皮帶帶動轉鼓旋轉，轉鼓通過左軸承處的空心軸與行星差速器的外殼相聯接，行星差速器的輸出軸帶動螺旋輸送器與轉鼓作同向轉動。改進后，電動機通過同步帶帶動轉鼓旋轉，電動機通過同步帶帶動大端軸旋轉，大端軸與螺旋輸送器相連，在大端軸的帶動下螺旋輸送器旋轉。

（2）改進前，轉鼓與螺旋輸送器的轉差需要差速器調節，其調節性能受到結構設計、強度計算、制造精度限制，轉鼓與螺旋輸送器之間的轉速差不能任意調節。改進后，2個電動機分別帶動轉鼓與螺旋輸送器旋轉，轉鼓與螺旋輸送器之間的轉差由變頻器控制，轉速差可以任意調節，能夠實現無級調速。

（3）改進前，差速器傳動裝置是臥螺離心機較復雜的部件，其性能和質量往往決定著整個機器的工作能力和可靠性。離心機零件多，結構復雜。改進后，去掉了復雜的差速器，使機器結構簡單，省去了易損易磨件，很少發生機械和電氣故障，節約工時，檢修方便，工作能力和可靠性提高。

（4）離心機改裝變頻器后，電動機啟動電流減小，對電網沒有沖擊。在變頻器的控制下確保離心機達到設定的轉速，運轉平穩，提高了泥漿分離效果。