1 臥螺沉降離心機概況

某石化公司中高密度聚乙烯產品主要采用了德國的淤漿法工藝進行生產，該生產工藝將會采用一種高密度聚乙烯裝置進行生產，在搭建后可保證該公司設計生產能力達到30萬噸/年。其中，實現高密度聚乙烯中己烷溶劑和聚乙烯粉料的分離，則會主要使用臥螺沉降離心機。在該離心機實際使用過程中，由于存在離心重量超限、設備運行振動幅度較大等問題，造成了離心機經常產生各種各樣的故障問題，嚴重影響著企業產品的生產效率。轉子作為離心機中的關鍵部件，轉子運行中出現的質量問題及更換周期較長將是影響著產品生產效率的關鍵，而當前轉子則主要采用依賴進口，實現轉子的國產化生產已成為企業自主掌握其核心部件生產能力的重要趨勢。實現轉子的國產化生產，將解決：

（1）吸取消耗進口設備的核心技術，提高企業在轉子的設計生產工藝等方面的關鍵技術。

（2）可根據實際情況有針對性的對轉子的結構、材料及生產工藝進行自主調整，而不依賴進口的現有部件。

（3）縮短維修周期，降低設備維護成本，提高離心機的工作效率。

（4）通過離心機的轉子國產化的研究，有助于對離心機整臺國產化提供了借鑒和參考。

高密度聚乙烯裝置使用的是德國安德里茨公司SC4-1型臥螺沉降離心機。4臺離心機備有1套轉子，備用轉子與在用轉子交替使用，每套轉子平均使用周期為2～3年。由于進口轉子及國產化較困難，如果同時出現兩臺離心機故障大修，對生產帶來極大隱患。面對這一情況，工廠決定對離心機轉子進行國產化。

2 臥螺沉降離心機工作原理

臥螺沉降離心機在作業過程中主要采用了離心原理。通過將所需處理的懸浮液倒入至離心機中后，在螺旋加速的作用下帶動轉鼓的運轉，利用轉鼓產生的強大離心力，將懸浮液中較小密度的液相離心甩出，較大密度的固相則攔截在離心機筒中，以此實現懸浮液的離心分離作用。其中，該設備中主要利用差速器來將螺旋與轉鼓進行過渡連接，以提高整個離心機的作業功率。因轉鼓和輸送螺旋的轉速不同，分離后的沉渣經輸送螺旋推動，不斷推向轉鼓的小端，從出渣口排出，分離后的液體經分離葉片，由轉鼓的溢流口流出。

3 臥螺沉降離心機技術要求

主要技術參數（設計值）如下：能力=79m3/h，粘度=0.001Pas，固相密度=0.95g/cm，液相密度=0.7g/cm，固相質量濃度=23.73M%，轉鼓轉速=2050rpm，差速比=40，公稱能力=78m3/h，公稱轉速=2000rpm，轉鼓直徑（DT）=914.5mm，轉鼓切線長度=904.5mm，轉鼓錐體長度=904.5mm，轉動件重量=3400kg，軸承處軸徑=220mm，粉料排出處直徑（DA）=625mm，溢流堰處直徑（DW）=810mm，開口寬度=120mm，開口數量=4，輸送螺旋節距=191mm。

在轉子結構尺寸及材料的設計過程中，所涉及到的工作包括：重點分析轉子離心作業原理、結構尺寸，并實際的轉子尺寸進行測繪分析，國內轉子的材質進行理化試驗分析，結合國內外資料的調研分析，確定了自主設計的國產轉子結構尺寸、公差范圍及零部件的材質情況。

離心機轉子的轉速跟轉子的材料和強度有關，一般采用強度好、重量輕的超硬鋁合金（LC4）超速離心機采用鈦合金（TiC4）。一般來說，對同一離心機重量輕、容量小的轉子轉速要高，反之轉速要低。

離心機中轉子主要與定子及其他部件進行有效配合，實現離心機的通電及不同轉速的調節，是整個離心機中的核心部件。同時，在作業過程中轉子也承受著來自多方面的沖擊力作用，保證其結構尺寸的合理性、結構強度等對提高離心機運行安全至關重要。

另外，還對關鍵部件和關鍵部位不斷進行細化研究。經過研究討論發現轉子的關鍵技術主要包括兩大方面：一是轉子的整體機械性能；二是氣封的耐磨性。

4 離心機轉子的應用分析

4.1 進口離心機轉子存在的缺陷和存在的問題

（1）離心機分離后的澄清液溢流高度種類少，不能滿足各種工況的漿液分離，造成粉料中夾帶的己烷較多，對后續的粉料干燥帶來安全隱患。

（2）離心機內轉子軸承油封耐磨與耐腐性能較差，使用壽命為1年，油封磨損后潤滑脂無法注入在內轉子軸承上，造成內轉子軸承損壞停機。

（3）離心機轉子氣封彈簧選擇的彈性補償量較小，漿液由氣封通道溢出，造成離心機扭矩升高，對離心機穩定運行帶來嚴重隱患。

（4）離心機內轉子與外轉鼓由于長時間推送粉料，磨損量較大，降低了離心機的分離效果。

（5）離心機在減速停機過程中，由于內部結構的振動問題，造成了轉子原有的振動平衡被打破，增加了離心機的振動幅度，造成了離心機振動超過了其自身設備，出現了停機現象。

4.2 國產化轉子的綜合機械性能設計

離心機進料漿液粘度大，長時間運行分離效果變差，所以對轉子的綜合機械性能要求很高。為了使轉子具有良好的綜合機械性能，采取了以下幾個關鍵技術措施：

（1）溢流堰的高度選擇，增加了溢流堰的寬度，由原來的3種溢流堰型式，改成5種溢流堰型式。漿液無論怎么改變澄清液都能從對應寬度的溢流口溢出。

（2）將原有內轉子鑄鐵式油封型式改成鑄鋼式油封，大大提高了油封的耐磨性，防止漿液進入到內轉子軸承內損壞軸承。

（3）將轉子干氣密封型式中的彈簧由細絲改成粗絲，增肌了氣封的密封性能，提高了漿液的密封性能，增加了離心機的安全性。

4.3 轉子的檢查

4.3.1 轉鼓部分檢查

（1）轉鼓內壁加強筋、凹槽檢查，厚度檢查。

（2）轉鼓外壁檢查。

（3）濾餅卸料口、耐磨片、襯環、刮板檢查。

（4）母液卸料口、溢流堰檢查。

4.3.2 輸送螺旋檢查

（1）螺旋外直徑檢查。

（2）螺旋葉片外刃背面磨損狀況檢查。

（3）螺旋葉片前沿磨損情況檢查。

（4）進口區域螺旋葉片后沿磨損情況檢查。

（5）進料口磨損情況檢查。

對表面堆焊耐摩層的零部件，磨損量（徑向）≤10mm。

4.3.3 轉子同心度檢查

轉鼓和輸送螺旋必須進行同心度檢查，端軸徑徑向偏差不超過0.02mm；固體端螺旋軸徑和進料端平衡軸徑的徑向偏差不超過0.02mm。

4.3.4 轉子動平衡實驗

同心度檢查完后，螺旋和轉鼓分別作動平衡實驗。動平衡轉速接近實際運行轉速，動平衡精度應達到ISO1940/1 G2.5。

轉鼓螺旋徑向間隙=1mm，轉鼓徑向跳動=0.08mm，螺旋徑向跳動=0.08mm，振噪聲功率級=85dB（A），主軸承溫度為環境溫度+40℃。

計算G2.5時離心機轉鼓殘余不平衡量：

轉鼓外直徑Φ=1.01m，轉鼓轉速=2020rpm，重量=2000kg。

（1）A=2.5×10000/2020rpm=12.37

（2）B=A×2000kg/2=12376

（3）殘余不平衡量=B/Φ2=24.5g/mm

計算G2.5時離心機轉子殘余不平衡量：

轉子外直徑Φ=0.66m，轉鼓轉速=2070rpm，重量=1000kg。

（1）A=2.5×10000/2070rpm=12.07

（2）B=A×1000kg/2=6038.6

（3）殘余不平衡量=B/Φ2=18.29g/mm

5 國產化后取得的意義

由于國外的轉子整體上具有設計更加合理、性能更加穩定等特點，較多技術具有一定的借鑒性。在實現轉子的國產化中，不僅能通過國內的檢測受到實現對國外轉子材質成分進行分析，提高國內原材料理化試驗檢測能力；同時，可有針對性的分析轉子的設計及制造加工工藝，掌握轉子的核心加工技術，實現轉子的自主設計，增強國內相關領域的技術水平，也將給企業及 帶來更大的經濟效益。另外，該轉子的國產化也將有效解決當前 在轉子生產制造領域的技術壁壘，并為國內相關技術人員積累重要的技術經驗和財富，所帶來的成效巨大。

6 結論

目前離心機轉子已投入使用，運轉平穩，平均運行周期約3年左右。通過對轉子運行過程產生的不平衡機理進行分析研究，在設計及工藝方面進行了嚴格控制，有效突破轉子運行過程中的核心平衡問題，這也打通了轉子的國產化生產通道，為以后相關進口設備的國產化提供了參考，有值得推廣的意義。