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张家港市谱发机械制造有限公司

化工制药机械离心机生产厂家

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LW1200×1980N 卧式螺旋卸料沉降离心机研制

人气:发表时间:2019-10-31
1  概述
    目前,国内卧式螺旋卸料离心机的转鼓公称直径大部分在ª600mm 以下。由于离心机结构的特殊性,转鼓公称直径ª1000mm 以上的卧式螺旋卸料离心机,设计和制造都有非常大的难度,因此国内还没有生产厂家。根据离心机的行业发展趋势,离心机必然向大型化方向发展。针对市场的要求,我公司于1999 年开始研制LW1200 ×1980N卧式螺旋卸料沉降离心机,2002 年4 月17 日在中国石油辽阳石化分公司聚酯一厂PTA 装置上试运行,一次试车成功。经半年多的运行,对该设备的功率消耗、分离效率、和振动特性等进行了多次检测,其指标符合相应国家标准,性能与进口设备相同。
2  性能参数及结构原理
2.1  结构原理
    卧式螺旋卸料沉降离心机结构原理见图1 ,高速旋转的转鼓内有同心安装的输料螺旋, 转鼓与输料螺旋同向旋转, 但两者之间有一定的转速差,该转速差由差速传动系统产生。悬浮液经中心的加料管进入转鼓, 悬浮液中大部分固体颗粒在离心力作用下沉降到转鼓内壁并被输料螺旋推送而从小端排出转鼓, 澄清后的液体从转鼓另一端的溢流口排出。
图1  LW1200 ×1980N 离心机结构图
    图1  LW1200 ×1980N 离心机结构图
2.2  性能参数
    离心机的性能参数见表1。
表1  LW1200 ×1980N 离心机的技术参数
    表1  LW1200 ×1980N 离心机的技术参数

3  设计计算
3.1  计算数据
    结构参数(见图2) 为:
    转鼓内径D = 1200mm;
    转鼓内液面内径D0 = 1050mm;
    转鼓转速n = 900r/ min ;
    圆锥段转鼓长H1 = 628mm;
    圆柱段转鼓长H2 = 1356mm;
    圆锥段转鼓半锥角α= 10.6°;
    沉降区长度L = 1757mm。
    物料参数为:
    粘度μ= 811 ×10 - 4Pa·s ;
    固相密度ρs = 1530kg/ m3 ;
    液相密度ρf = 1085kg/ m3 ;
    临界颗粒直径de = 15 ×10 - 6m。
图2  结构参数简图
    图2  结构参数简图
3.2  生产能力计算
    沉降离心机的生产能力是指在满足分离液澄清度或沉渣含湿量要求前提下的进料流量。
4  制造工艺
4.1  转鼓的两端半轴坯料的制备
    转鼓半轴的材质为0Cr18Ni11Nb , 坯材为铸件。这种材料抗拉强度σb = 2.0MPa ,比普通的奥氏体不锈钢高约30MPa 。就其结构和材质而言,铸造过程中容易产生冲砂、夹杂、粘砂、缩孔、疏松等缺陷。采用了自硬化树酯砂造型新工艺,严格控制浇铸温度,在热节大的地方设置了补缩冒口,控制冷却顺序,取得了较好的效果。
4.2  各零部件的机械加工
    (1) 外转鼓组件的加工:为保证离心机转鼓和螺旋卸料器的运动精度, 外转鼓组件的尺寸精度和同轴度、垂直度形位公差必须严格控制。转鼓水平段和锥段在车销加工过程中必须进行翻转才能完成全部加工过程。由于装卡应力的影响,用常规的卡盘爪装卡方式无法保证工件的圆柱度和两端面的同轴度和平行度。利用胎具装卡能较好地解决了这一难题。
    (2) 细长深孔的加工:在两转鼓半轴上共有5个供润滑和密封检漏的细长深孔, 直径为Φ10mm,孔最长为1260mm。这种细长深孔的加工是非常困难的。小径深孔的加工的最大难度是冷却排屑困难,位置不易保证,对于不锈钢材质更是困难。我们自行研制了一套深孔冷却冲洗系统,并获得了成功。
4.3  内转子制造
    从内转子结构上可以看出制造主要有下列三个难点:
    (1) 叶片成形,特别是圆锥段叶片的成形;
    (2) 焊接中变形的控制,焊接后定形处理;
    (3) 叶片外廓的加工和检验。
    根据我们的国产化经验, 以往的失败主要是内转子制造上遇到困难, 一是叶片的特定角度不好保证,其次是加工后的变形。现在,在制造内转子时设计制造了大量的工装模具。首先将分段的叶片毛坯车削加工成合适的外廓, 在成型工装上分片预成形,成形后的叶片分组用定形工装校形卡牢,随同工装一起进行定形热处理。定形后的叶片再与内转子芯筒组对焊接。
    在组对焊接之后,将叶片用拉筋固定,焊接中严格控制焊接顺序和焊接线能量, 从而防止焊接变形。焊接全部完成后,再次进行热处理定型,消除焊接应力。
    在加工叶片外廓时,先制造一个样板,用样板检验,以保证内转子锥段叶片外廓的锥角符合设计要求。
5  总结
    LW1200 ×1980N 卧式螺旋卸料沉降离心机经实际应用,样机运行情况良好,这证明设计加工技术可行。
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