清洗与物料控制
完善停机冲洗程序,稳定进料量和浓度,改进间歇式离心机的布料方式,调整排渣间隔。
现场常见的分离设备有卧式螺旋卸料沉降离心机、碟式分离机、三足式和上悬式过滤离心机、管式分离机等。它们的转速、支撑方式和物料行为差别很大,检测重点也不同。
| 类型 | 结构特点 | 振动关注点 |
|---|---|---|
| 卧式螺旋卸料沉降离心机 | 转鼓与螺旋同向旋转并保持转速差,由差速器驱动螺旋,两端轴承支撑,整机多装在减振器上 | 转鼓与螺旋两个接近的转频、差速器、主轴承、螺旋叶片磨损引起的不平衡 |
| 碟式分离机 | 立式高速转鼓,内装碟片组,颈轴承弹性支撑,间歇或连续排渣 | 转鼓不平衡、碟片间积渣不均、颈轴承与弹性支撑、立轴传动 |
| 三足式与上悬式过滤离心机 | 间歇操作,加料、分离、洗涤、卸料分阶段进行,转鼓悬挂或支撑在减振装置上 | 装料不均造成的大幅不平衡、减振装置状态、启停过程 |
| 管式分离机 | 细长转鼓,转速很高,上部悬挂驱动 | 转鼓不平衡与积渣、上下轴承状态、过临界转速 |
离心机的不平衡分为两部分:一部分是转鼓、螺旋和碟片组等转动部件自身的质量不平衡,清洗干净、空载运行时就存在;另一部分是物料在转鼓内分布不均造成的不平衡,随进料、分离和排渣过程不断变化。区分两者最直接的办法,是在空载、清水和正常进料等不同状态下分别测量一倍转频的幅值和相位。
卧螺离心机的螺旋叶片在磨蚀性物料中逐渐磨损,耐磨层局部脱落会造成不平衡缓慢增长或突然跳变。转鼓内壁局部结垢、停机后物料未冲洗干净而在转鼓内固化,也会在下次启动时造成较大不平衡。碟式分离机碟片间积渣不均、排渣不完全时,振动会在排渣前后明显变化。间歇式过滤离心机最常见的是加料不均,物料偏向转鼓一侧,启动和高速分离时振动很大。
| 现象 | 可能原因 | 如何确认 |
|---|---|---|
| 空载和清水运行时一倍转频就偏高 | 转动部件自身不平衡、螺旋或转鼓磨损、装配偏差 | 清洗后空载测量幅值与相位,检查耐磨层与装配记录,按制造商要求平衡 |
| 进料后振动增大,停止进料冲洗后下降 | 物料在转鼓内分布不均或局部堆积 | 对比进料量变化与振动变化,检查进料是否稳定、冲洗是否彻底 |
| 排渣前振动逐渐增大,排渣后回落 | 碟片间或排渣口积渣不均 | 记录多个排渣周期的振动变化,检查排渣间隔与排渣是否完全 |
| 每批次启动时振动差异很大 | 间歇式离心机加料不均 | 记录各批次加料方式与振动,改进布料方法或控制加料速度 |
| 启动时振动大,运行一段时间后逐渐减小 | 停机前未冲洗干净,残留物料固化不均 | 检查停机冲洗程序,启动前确认转鼓清洁 |
| 一倍转频随时间缓慢增长,相位缓慢变化 | 螺旋叶片或转鼓内壁磨损、局部结垢 | 建立趋势记录,停机检查磨损与结垢 |
卧螺离心机的转鼓和螺旋同向旋转、转速相差不大,两者的一倍转频在频谱上非常接近。两个频率接近的成分叠加,在时域上表现为幅值随转速差缓慢起伏的拍振。观察到这种周期性起伏时,应使用足够高的频率分辨率把两个峰分开,再分别判断是转鼓还是螺旋的问题。
机械式差速器多为行星齿轮或摆线结构,其啮合频率和各部件转速需要按结构计算,诊断方法与行星齿轮箱相近,同时要关注差速器润滑和温度。液压差速系统则要关注液压马达和液压站引起的振动与压力波动。螺旋推料扭矩升高时差速器负荷增大,振动和温度一般也随之变化,这与进料浓度和处理量有关。
主轴承承受高速转鼓的全部动载,滚动轴承损伤用包络分析发现,同时监测轴承温度。碟式分离机的立轴和颈轴承通过弹簧组弹性支撑,弹簧失效或老化会改变支撑刚度,使启停过程中的共振转速发生变化,运行振动也随之增大。离心机多由皮带传动,皮带打滑、张紧不当和带轮问题会产生与皮带频率相关的振动,并影响转速稳定。
多数离心机安装在橡胶或弹簧减振器上,整机在减振器上的固有频率设计得低于工作转速,正常运行时减振器起隔振作用。代价是启动和停车时,转速必然经过整机在减振器上的共振区,这时机组晃动明显,振动出现峰值。这是正常现象,但峰值大小和持续时间能反映减振器状态和不平衡程度。
部分高速转子本身是柔性转子,工作转速高于一阶甚至更高阶的临界转速。启动时要较快通过临界转速;自由停车时没有驱动力、降速较慢,在临界转速附近停留的时间更长,往往是全过程振动最大的阶段。若不平衡增大或支撑状态变差,通过临界转速时的振动会明显增大,严重时造成转鼓与机壳碰擦。
记录启停全过程的幅值、相位与转速关系,也就是伯德图,是评价减振系统和临界转速状态的有效方法。与投运初期或检修后的记录对比,峰值转速变化提示支撑刚度变化,峰值幅值变化提示不平衡或阻尼变化。
| 测点 | 测量内容 | 目的 |
|---|---|---|
| 卧螺离心机两端主轴承座 | 水平、垂直与轴向振动,并做包络分析 | 转鼓不平衡、轴承状态、对中 |
| 差速器端 | 径向与轴向,覆盖啮合频率 | 差速器齿轮与轴承状态 |
| 立式机身上部 | 两个互相垂直的水平方向 | 碟式与管式分离机的转鼓不平衡和支撑状态 |
| 电机与皮带传动 | 三个方向 | 排除驱动侧问题,识别皮带频率 |
| 减振器上方与下方 | 垂直与水平 | 评价隔振效果,发现减振器失效 |
| 底座、基础与楼板 | 垂直方向 | 判断振动向厂房结构的传递 |
离心机振动评价按设备制造商要求、相关标准或合同约定进行。多数离心机设有振动保护,报警和停机设定由制造商给出,现场测试结果应与这些设定对照,并结合启停过程和不同工况的数据综合判断,不能只看稳定运行时的一个数值。
离心机转鼓储存的动能很大,振动判断要比一般设备更审慎。出现下列情况时,应及时停机检查,不宜继续运行观察。
测试期间不打开机罩、不拆除防护、不旁路振动保护。转鼓的腐蚀、磨蚀和裂纹属于强度问题,需要结合无损检测和失效分析判断,振动测试不能代替这些检查。
完善停机冲洗程序,稳定进料量和浓度,改进间歇式离心机的布料方式,调整排渣间隔。
修复耐磨层或更换磨损部件后按制造商要求平衡;部分机型可以现场平衡,部分需要拆下在平衡机上进行。
按特征频率与温度判断后检修差速器、更换主轴承,检查润滑系统。
更换老化或失效的减振器和弹簧组,调整各减振器受力,清除卡住减振器的杂物。
调整皮带张紧,更换磨损皮带,检查带轮跳动与对中。
基础或楼板振动大时,结合减振器状态评估是否需要加强基础或改进隔振。
现场测试由北京团队的工程师带仪器完成;测点方案、评价依据和报告形式在方案中与您确认。北京以外的项目按地点、测点数量和工期安排人员和仪器。需要配合材料检测或失效件分析的,可以与失效分析一并安排。
离心机通常装在减振器上,启停时转速必然经过整机或转子的共振区,出现短时间晃动和振动峰值是正常的。需要关注的是峰值是否比以往明显增大、持续时间是否变长,这往往提示不平衡增大或减振器状态变差。
常见原因是转鼓和螺旋两个接近的转频叠加形成拍振,起伏周期与转速差对应。这种起伏本身不一定是故障,但起伏幅度增大说明转鼓或螺旋不平衡增大,需要用高分辨率频谱把两个频率分开分别判断。
要看机型和制造商要求。部分卧螺离心机可以在现场平衡,碟式分离机等高速转鼓通常要求拆下在平衡机上平衡。平衡前要先清洗转鼓,并排除物料、轴承和减振器问题,否则平衡结果不稳定。
可能是新减振器刚度与原设计不符,整机固有频率接近工作转速或其他激振频率;也可能是各减振器受力不均或安装时被压死。可以在减振器上下两侧同时测量判断隔振效果,并核对减振器选型。
大部分测量在正常运行中进行,不需要停产。空载测试、启停过程记录和转速传感器安装,需要安排在计划停机、换批或清洗时段。测试过程中不打开机罩、不旁路振动保护,保证运行安全。