簡(jiǎn)述臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與處理能力的關(guān)系
                                                 徐洪海   秦虎
                                 (哈藥集團(tuán)制藥總廠,黑龍江哈爾濱150086)
    摘要：通過(guò)對(duì)臥螺離心機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐,從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度分析了臥螺離心機(jī)的機(jī)械參數(shù)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)方式、差數(shù)器、自控方式等因素對(duì)整機(jī)處 理能力的影響。
    關(guān)鍵詞：臥螺離心機(jī);驅(qū)動(dòng)方式;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    前言
    隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)和我國(guó)環(huán) 保政策和法規(guī)的不斷完善,各行各業(yè)污水處理 項(xiàng)目和工程急劇增多,各種各樣的固液分離設(shè) 備也隨之不斷地應(yīng)用于工程實(shí)踐。科學(xué)技術(shù)的 不斷進(jìn)步,新產(chǎn)品、新技術(shù)、新材料不斷涌現(xiàn),以 及工程項(xiàng)目對(duì)服務(wù)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)技術(shù)、投資成本 指標(biāo)等要求的不斷提高,各個(gè)工程項(xiàng)目中所有 設(shè)備的開(kāi)機(jī)率和連續(xù)工作時(shí)間也都大幅度的提 高,這就給在污泥脫水領(lǐng)域中的臥螺離心機(jī)提 出了新的更高的要求。
    我國(guó)自20世紀(jì)80年代末開(kāi)始引進(jìn)應(yīng)用、 消化吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),同時(shí)開(kāi)發(fā)擁有自主 技術(shù)的同類設(shè)備。臥螺離心機(jī)作為污泥脫水工 藝過(guò)程中新興的主導(dǎo)設(shè)備,其對(duì)具體工藝條件 的適應(yīng)性和本身工作的可靠性是否能夠達(dá)到預(yù) 期的設(shè)計(jì)指標(biāo)、滿足工藝要求,受到了實(shí)實(shí)在在 的考核與驗(yàn)證,就此情況對(duì)臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
    1·臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理
    臥螺離心機(jī)是依靠固液兩相的密度差,在 離心力的作用下,加快固相顆粒的沉降速度來(lái) 實(shí)現(xiàn)固液分離的。圖1所示為臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)圖。
               
    轉(zhuǎn)鼓前方設(shè)計(jì)有一個(gè)錐段,根據(jù)物料性質(zhì) 的不同,按照設(shè)定的速度高速旋轉(zhuǎn),物料在轉(zhuǎn)鼓 內(nèi)壁以設(shè)計(jì)速度旋轉(zhuǎn),沿著轉(zhuǎn)鼓殼體形成一同 心液層,稱為液環(huán)層。物料內(nèi)所含的固體在離心 力的作用下沉積到轉(zhuǎn)鼓壁上,再通過(guò)螺旋的運(yùn) 轉(zhuǎn)將干物料推出轉(zhuǎn)鼓。轉(zhuǎn)鼓的運(yùn)轉(zhuǎn)速度直接決 定分離因數(shù),而螺旋的速差則直接影響被輸送 到轉(zhuǎn)鼓外的固體含水率。它對(duì)處理量、停留時(shí)間 和固體排出都有直接影響。
    2·機(jī)械參數(shù)對(duì)處理量的影響
    2.1轉(zhuǎn)筒直徑。臥螺離心機(jī)的直徑為180～ 920mm,這就意味著在徑長(zhǎng)比相同的情況下,理 論上的體積分離范圍為1∶130。
臥螺離心機(jī)的直徑不可能無(wú)限制地增加, 因?yàn)殡S著直徑的增加可允許的最大速度會(huì)由于 材料堅(jiān)固性的降低而降低,從而離心力也相應(yīng) 降低。從經(jīng)濟(jì)的角度講,不能通過(guò)增加臥螺離心 機(jī)的直徑來(lái)增加其流量。
    2.2轉(zhuǎn)筒直徑和長(zhǎng)度之比。過(guò)去徑長(zhǎng)比一 直保持在1∶2,而現(xiàn)在已經(jīng)可以達(dá)到1∶3或1∶4( 甚至更高)。徑長(zhǎng)比對(duì)物料在澄清區(qū)的停留時(shí)間 有影響,它確定了離心機(jī)的體積流量。徑長(zhǎng)比對(duì) 固體流量沒(méi)有很大的影響,但是它對(duì)泥餅的含 濕量有影響。
    2.3轉(zhuǎn)筒圓錐角度。圓錐角度對(duì)固體流量 的性能具有重要影響,由于離心力的作用,當(dāng)顆 粒到達(dá)轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁并被螺旋向前輸送的同時(shí)也具 有向后流動(dòng)的趨勢(shì),而向后流動(dòng)的速度與螺旋 斜角有關(guān),最后體現(xiàn)在錐角 上。兩者對(duì)固體顆粒的輸送性 能產(chǎn)生直接的影響,即隨著回 流速度的增加則固體輸送速 度下降。
    2.4機(jī)器制造材料。材料 的堅(jiān)固性體現(xiàn)在離心機(jī)的轉(zhuǎn) 速上,它也直接對(duì)體積流量和 質(zhì)量流量產(chǎn)生影響,此外離心 機(jī)的腐蝕也與其材料結(jié)構(gòu)有 關(guān)。
    2.5 BD擋板結(jié)構(gòu)或壓榨 式螺旋設(shè)計(jì),見(jiàn)圖2,即在離心 機(jī)錐段的螺旋出料端設(shè)置一 個(gè)特殊擋板,即BD擋板,或增 大錐段螺旋設(shè)計(jì)(內(nèi)錐體),可 使離心機(jī)處于超深液池狀態(tài), 使池中液面處于高于固體排 放面狀態(tài)下運(yùn)行,并在錐段減小污泥空間體積, 增加對(duì)泥餅的壓力,并且只輸送下部沉渣,而將 上部含水率高的污泥截留在壓榨錐段外側(cè),實(shí) 現(xiàn)壓榨脫水(類似于螺旋壓榨脫水機(jī)),使出泥 更干。螺旋輸送器的螺旋葉片設(shè)計(jì)成螺距漸變 的形式,螺距從轉(zhuǎn)鼓大端至小端逐漸減小,使沉 渣在輸送時(shí)出受到徑向的離心力壓實(shí)外,還受 到軸向的雙向擠壓作用,沿軸向產(chǎn)生擠壓力。于 是沉渣的毛細(xì)孔隙減小,所含的水分向外排放, 從而使沉渣的含水量降低。另一種是在螺旋筒 體上設(shè)置橫截面為阿基米德螺線形的壓榨板, 見(jiàn)圖3。當(dāng)沉渣從螺旋圓柱段推向錐段時(shí),螺線 形壓榨板將沉渣逐漸壓縮。由于壓榨板與轉(zhuǎn)鼓 筒體形成楔形通道壓渣壓力逐漸升高,在出口 處達(dá)到最大,并將濾液沿楔形間隙的切線方向 從較寬的方向排出。
    3·輔助設(shè)備對(duì)處理量的影響
    3.1混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。采用有變頻器的驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)可使轉(zhuǎn)筒速度在運(yùn)行中無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),而螺旋 差速也隨著轉(zhuǎn)筒速度而相應(yīng)變化。在機(jī)器停機(jī) 的時(shí)候,還可以通過(guò)調(diào)換不同的皮帶輪組來(lái)獲 得不同的速度。
    采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)螺旋可使差速 在運(yùn)行中無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),而液壓油直接與螺旋驅(qū)動(dòng) 的力矩相對(duì)應(yīng),即它與轉(zhuǎn)筒內(nèi)部所沉降的物料 成正比。
    這種互連系統(tǒng)是一種閉路控制系統(tǒng),可以 根據(jù)轉(zhuǎn)筒內(nèi)沉降的固體輸送的要求而獨(dú)立地控 制螺旋差速。如果力矩增加則螺旋的差速也成 正比地增加,而轉(zhuǎn)筒速度可以保持不變(從而使 排出轉(zhuǎn)筒的固體干度保持恒定)。
    可變泵式葉輪技術(shù)可在機(jī)器運(yùn)行的情況 下調(diào)節(jié)機(jī)內(nèi)液層厚度以使臥螺離心機(jī)無(wú)需停機(jī) 即可進(jìn)行快速調(diào)節(jié)以達(dá)到最佳的分離效果。
    3.2新型獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。新型的獨(dú)立驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為轉(zhuǎn)筒和螺旋的驅(qū)動(dòng)分別由兩 臺(tái)獨(dú)立的變頻電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
    采用新型齒輪箱連接轉(zhuǎn)筒和螺旋,這種齒 輪箱除了能承受高扭矩外,還能夠在轉(zhuǎn)筒不轉(zhuǎn) 動(dòng)的情況下獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋。
    該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)除了能保持液壓系統(tǒng)承受大 扭矩外,還能使差速達(dá)到更加精確的程度并能 最大限度地降低甚至消除啟動(dòng)電流峰值和震 動(dòng)。具體表現(xiàn)在:在離心機(jī)啟動(dòng)時(shí)首先啟動(dòng)螺 旋,這樣可以排除上次運(yùn)行中可能留下的殘余 物質(zhì)從而避免了轉(zhuǎn)筒啟動(dòng)時(shí)可能發(fā)生的由于殘 留物分布不均勻而造成的啟動(dòng)震動(dòng)大的情況; 同時(shí),在關(guān)閉機(jī)器時(shí)首先將轉(zhuǎn)筒速度降低,然后 由螺旋繼續(xù)將殘余物質(zhì)排出機(jī)外。
這種轉(zhuǎn)筒和螺旋分開(kāi)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)還 可以在機(jī)器堵塞時(shí)單獨(dú)啟動(dòng)螺旋,在低速的情 況下排出停留在機(jī)內(nèi)的殘余物質(zhì),從而簡(jiǎn)化了 保養(yǎng)和維修的過(guò)程。
    4·結(jié)論
    通過(guò)以上討論和分析不難看出,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)臥螺離心機(jī)處理能力的影響主要體現(xiàn)在機(jī)械 參數(shù)和相應(yīng)的輔助設(shè)備的選擇與設(shè)計(jì)等方面。 如果將每一個(gè)問(wèn)題都考慮的即全面具體,又能 夠有機(jī)地協(xié)調(diào)好各方面的相互配合和制約關(guān) 系,就能夠更好地使臥螺離心機(jī)很好的服務(wù)于 我國(guó)各行業(yè)的固液分離領(lǐng)域。
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[3]習(xí)文社,欒居科等.國(guó)內(nèi)臥式離心機(jī)與進(jìn)口 臥式離心機(jī)的差距.責(zé)任編輯:李光旭