某企業一臺臥式螺旋卸料沉降離心機故障不斷，離心機轉鼓內有嚴重的沙孔、縮孔等鑄造缺陷，轉鼓法蘭連接螺栓存在缺陷，銹蝕較為嚴重，部分已折斷缺失，存在嚴重的質量問題。對離心機的質量問題進行了鑒定，鑒定結果表明，離心機轉鼓及法蘭連接螺栓制造過程存在嚴重的質量缺陷，容易造成轉鼓體開裂甚至解體飛出，造成危險，容易引發生產安全事故。

離心機主要由主電動機、副電動機、動力和控制系統、差速器、轉鼓及蓋、螺旋輸送器、潤滑系統及機座等組成。

離心機的工作原理是螺旋輸送器套裝在轉鼓內，通過兩端的同心軸承安裝連接，主電動機通過皮帶輪帶動轉鼓旋轉，轉鼓通過空心軸與差速器的外殼相連接，差速器的動力輸出軸帶動螺旋輸送器與轉鼓作同向轉動，但形成一定的轉速差。差轉速與轉鼓轉速所產生的負轉差率，有利于沉渣的輸送，且可降低減速器的功率。污泥物料通過螺旋中間進料管送到離心機的轉鼓內，隨轉鼓高速旋轉。密度大的固相顆粒在高速旋轉形成的離心力的作用下甩到轉鼓壁上，水分也會同時被甩出，從而實現泥渣與液體分離。由于螺旋葉片與轉鼓的相對運動，泥渣會被螺旋葉片推進送到轉鼓的小徑端，經出渣口排出。在轉鼓的大端蓋上開設有若干的溢流孔，以排出甩出分離后的液體。通過調節轉速、轉鼓與螺旋推進器的差速、進料速度及調整調節閥，可以改變分離出沉渣的出料量和干濕度。

1 離心機勘驗檢查情況

設備的轉鼓和皮帶輪處均有防護罩蓋。但進料口處的軸承座軸頸部位防護不全，底部均有4個沒有安裝螺栓的支撐膠腳墊，設備通過支撐膠腳墊安置在機架的工字鋼鋼梁上，離心機的電氣控制柜安裝在距離設備約600mm處的位置。

2 離心機轉鼓勘驗

2.1 離心機轉鼓的勘驗情況

鼓體表面有不同程度但較為嚴重的砂孔、縮孔等鑄造缺陷，從表面可發現一段長度大于90mm的鑄造缺陷，以及一些裂紋。鋸開轉鼓體的法蘭凸緣，發現其內部也有很嚴重的砂孔、縮孔等鑄造缺陷。轉鼓的中間連接螺栓均有銹蝕現象，部分已折斷缺失。

2.2 離心機轉鼓的徑向跳動和端面跳動狀況

對設備的轉鼓進行徑向跳動和端面跳動檢查。離心機的轉鼓經機加工后通過螺栓鏈接裝配而成，在轉鼓上取多個檢測點進行測量。其結果如下表所示：

3 離心機運行試驗

3.1 離心機空載運行試驗

對離心機進行空載運行，先啟動主電機，運行2min再啟動副電機，在主電機轉速提升過程中當轉速達到400r/min時，整個安裝平臺開始有震感產生。調節主電機變頻器，通過控制柜面板顯示讀數，使轉鼓轉速保持在610r/min，變頻器顯示16.25Hz，此時運行未見異常情況。

運行20min后，將主電機頻率調高，通過控制柜面板顯示讀數，使轉鼓轉速保持在1128r/min，主電機變頻器顯示29.85Hz，差速顯示9.2r/min，副電機頻率為12.00Hz。

當設備運行了25min后，在提升主電機變頻器頻率過程中，聽到有轉鼓連接螺絲斷掉飛出的撞擊聲音，當時轉鼓轉速為1280r/min。為安全起見，將轉鼓轉速調回1128r/min繼續運行。

經過2h運行后停機，打開轉鼓防護罩，檢查轉鼓法蘭連接螺栓情況，發現自編號為17#位置的螺栓頭已斷掉，只有半截螺絲桿留在螺孔內。

空運行期間，使轉鼓在1128r/min狀態下運行，記錄此過程中的離心機4點位置的噪聲值，分別為96.3dB（A），92.9dB（A），95.9dB（A），106.7dB（A），其噪聲值均超過90dB（A）。

在轉速1882r/min的條件下運行1小時，測得軸承1溫度為134.8℃，軸承2溫度為57.4℃。

3.2 離心機負載生產試驗

啟動離心機，控制柜面板顯示轉鼓轉速為1128r/min，差速為9.1r/min，從進料口注入清水，經過10min運行后，打開設備進料閥門，啟動送料設備，使送料量保持在30%左右，排渣口有污泥排出。持續10min送料后，副電機出現過載報警，差速顯示為5.7r/min，停機重啟，經多次調節，把送料量控制為15%左右，運轉情況回復正常。

使轉鼓在1128r/min狀態下運行，記錄此過程中的離心機4點位置的噪聲值，分別為91.6dB（A），93.3dB（A），91.2dB（A），107.1dB（A），其噪聲值均超過90dB（A）。

測得差速器溫度60℃，測得皮帶及帶輪的溫度達99.2℃。運行過程中主電機和副電機皮帶輪的溫度還在不斷上升，溫度達到125.8℃。

4 主要零部件的材質檢驗情況

4.1 離心機轉鼓的材質檢驗

對離心機轉鼓法蘭進行取樣，帶回實驗室進行材質分析，得到樣品中各元素含量的檢驗結果。

4.2 轉鼓聯接螺栓的材質檢驗及金相檢驗

把離心機已斷裂的轉鼓聯接螺栓頭帶回實驗室進行進一步的檢驗，經檢查，發現這些樣品均已嚴重銹蝕。

4.2.1 螺栓的材質檢驗

對斷裂的螺栓頭抽樣后進行材質分析。

4.2.2 螺栓的斷口掃描分析

②號樣品的斷口比較平整，表面銹蝕嚴重。

將②號樣品的斷口表面清洗干凈，在掃描電鏡1000倍下觀察，可見為沿晶的脆性斷裂，還可見局部的晶間裂紋。

4.2.3 螺栓的金相檢驗

將①號和②號樣品沿螺栓的軸向剖開，取樣進行金相檢驗，發現其斷口和其他位置上有許多垂直于螺栓軸向、沿表面（腐蝕坑）向內部擴展的裂紋，其顯微組織為奧氏體，裂紋沿著奧氏體晶界擴展。

5 分析說明

（1）離心機轉鼓徑向跳動和端面跳動檢查結果表明，轉鼓的機加工精度基本合乎要求。

（2）離心機運行過程振動噪聲過大，達到107.1dB（A），遠遠超過 機械行業標準JB/T502-2004《螺旋卸料沉降離心機》中“離心機運轉時噪聲應不大于90db（A）”的規定，存在傷害人員聽覺器官的危險危害。

（3）空運行和負載試驗中，軸承溫度（軸承座外表溫度）達到134.8℃和125.8℃，遠遠超過一般設備正常安全使用的溫度（一般不大于65℃），不符合 機械行業標準JB/T502-2004《螺旋卸料沉降離心機》中“主軸承溫度應不大于70℃，溫升不大于35℃”的規定，存在燙傷人員的危險，長時間的高溫也會燒干潤滑脂，燒毀軸承，損壞設備。

（4）離心機鼓體表面都有不同程度但較為嚴重的砂孔、縮孔等鑄造缺陷。由于存在這些制造缺陷，使轉鼓質量分布不均勻，設備高速運轉時，會影響轉鼓的動平衡質量，造成設備振動過大，并使軸承磨損而發熱。另一方面，在高速運轉情況下，這些制造缺陷還容易造成轉鼓體開裂甚至解體飛出，造成危險，引發生產安全事故。

（5）離心機轉鼓的中間連接螺栓均有銹蝕現象，部分已折斷缺失，甚至在現場鑒定開機過程中也有斷聯接螺栓的現象。表明設備存在缺陷，已不能正常使用，設備的安全性能已無法保障。

（6）對取樣帶回的轉鼓樣件的元素成分分析結果表明，樣品中的各元素均符合304不銹鋼（1Cr17Ni7）標準的要求。

（7）對斷裂的螺栓頭抽樣后進行材質分析的檢驗結果表明，3個樣品的Mn含量很高，而Cr含量均在10%以下，Cr元素的含量偏低，不符合不銹鋼的要求，不屬于不銹鋼。螺栓存在質量缺陷降低了螺栓的機械性能，即降低了螺栓的承載能力，容易引發設備事故。

（8）螺栓斷裂原因分析：由于離心機露天放置時間較長，且離心機上螺栓材質未達到不銹鋼的要求，在空氣、雨水的作用下表面首先發生化學腐蝕，由于螺栓的組織結構為奧氏體，而奧氏體具有晶間腐蝕的敏感性，腐蝕裂紋沿晶界擴展，上緊的螺栓有一定的軸向拉力，在這樣的條件下，螺栓發生了應力腐蝕，加快了螺栓的腐蝕速度，使螺栓上有大量垂直于軸向的，由表面向里面擴展的裂紋，這些沿晶裂紋嚴重破壞了螺栓的機械性能，降低了螺栓的承載能力。而當設備運行時會產生較大的振動和離心力，使已經脆弱的螺栓過載，螺栓順著應力腐蝕的裂紋發生了脆性斷裂。

6 結束語

本文主要對臥式螺旋卸料沉降離心機進行質量分析，確定了離心機轉鼓內有嚴重的砂孔、縮孔等鑄造缺陷，轉鼓法蘭連接螺栓存在缺陷，銹蝕較為嚴重，部分已折斷缺失，存在嚴重的質量問題。在高速運轉情況下，這些制造缺陷還容易造成轉鼓體開裂甚至解體飛出，造成危險，引發生產安全事故。