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卧式螺旋卸料沉降离心机配置液压差速器的优点

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卧式螺旋卸料沉降离心机配置液压差速器的优点

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一、卧螺沉降离心机简介
  卧式螺旋卸料沉降离心机(简称为卧螺离心机)是采用离心沉降法来分离悬浮液的机器,它广泛应用于环保、石油、化工、冶金、医药、食品和轻工等领域。在近几十年的发展中,卧螺沉降离心机在结构、性能、参数上发生了很大的变化,分离质量、生产能力也比以前有了较大的提高,应用的范围也在不断地扩大。近年来,由于人们环保意识的提高,使得该产业得到了迅速的发展,同时带动了卧螺沉降离心机等设备的进一步发展,例如:在城市污水处理中,污泥脱水是一个关键技术,而卧螺沉降离心机正是具有自动、高效、密闭、连续等诸多优点,在这个技术关键中起着举足轻重的作用。在连续离心机中,卧螺沉降离心机是对物料适应性较好、应用范围较广、分离效率较高的一种离心机。
  卧螺沉降离心机的作用是将含细小颗粒的悬浮液,经过固液分离,使悬浮液变为相对干净的液体和固体状的泥渣。这样处理的目的:一是减少整个污水中的固体含量,二是分离后的泥渣可以直接用车辆运走。
  最初的卧螺沉降离心机是由二对开式齿轮传动获得转鼓与螺旋之间的转差,以输送沉渣并用于淀粉工业上。但由于存在循环功率等诸多原因,人们经过长期的研究发现,开式轮的传动方式所需的功率很大,不能达到功效的最佳化要求。又经过数年的研究,推出了转鼓与螺旋间采用差速器连接的形式,这使得在处理同样物料的情况下,所需功率大大下降,提高了有效功率的比例。真正具有实用价值的第一台卧螺沉降离心机是1954年制造的,该机首次采用二级行星齿轮差速器。
  该机的主要结构见图1所示,它由转鼓、输料螺旋、差速器、进料管、轴承座、底架、罩壳及驱动电机等组成。转鼓与输料螺旋是二个相套在同轴上的旋转件,其间以差速器连接。当悬浮液通过进料管进入离心机时,经过螺旋加速器加速后即被送入转鼓内。在强大的离心力场作用下,密度大的固相粒子被甩在沉降壁上,并很快沉降到转鼓的内壁上。因转鼓和输料螺旋的转速是不同的,它们之间存在一定的差速,分离后的沉渣经输料螺旋推动,不断地被推向转鼓的小端,从出渣口排除,而分离后的液体经分离叶片进一步澄清,由转鼓的溢流口流出,通过收集腔排除。在整个分离过程中,悬浮液不断地输入,澄清的液体和沉渣分别不断地被排除,因此是连续自动分离。调节溢流口挡板的位置、机器转速、转鼓与螺旋输送器的转差、进料速度,就可以改变沉渣的含湿量和澄清液的含固量,因此,这些参数的调整是相当重要的。
二、液压马达的原理介绍
  图2所示为液压马达在卧螺沉降离心机中的应用。液压马达是一种星型活塞、正置换型的马达。它通过活塞(e)产生的压力推动辊子(g)转动,使凸轮(a)传递力。这个力的切线方向的分力使马达(b)旋转。汽缸(f)内活塞的运动取决于流经分配器(c)的压力流体,分配器(c)是用机械方式连接在凸轮上的,汽缸是被交替的连接到高压液体包(工作冲程)和低压包(返回冲程)上。差速器装置使离心机的输料螺旋与转鼓之间产生差速,它包括一个低速高转矩的液压马达,马达的外壳(H)用螺纹连接在转鼓上,输出轴(Hi)通过键连接在转子上。通过一个旋转分配器(D)把静态的液压油带到马达的旋转部分上。
三、液压马达在卧螺离心机中的应用
  在卧螺沉降离心机中,离心分离后的沉渣沿转鼓内壁作纵向移动,是靠输料螺旋与转鼓导前的旋转来实现的。为了保证转鼓与输料螺旋间有一个差速,就需要在转鼓与输料螺旋间有一个传动装置,传统的装置是采用摆线针齿轮行星减速器或渐开线齿轮行星减速器。我们经过长期的研究,提出了在卧螺沉降离心机中采用液压马达差速器。
  差速器是卧螺沉降离心机中最复杂而又极为重要的部件,其性能与质量往往决定着整个机器的性能。欲设计出体积小、重量轻、效率高、可靠耐用的差速器,就必须正确选择传动类型,才能使螺旋沉降离心机在生产中得到正常、高效、可靠的使用。液压马达是我们经过几十年研究,引进国外先进技术后,首次在国内成功使用的新技术:它是将一个低速大转矩的液压马达装入离心机中,并通过高速高压旋转密封连接器,将泵站中的高压油输入到液压马达中,在液力传动中,工作液体是由泵站中的泵供给的,改变工作液体的流量来调节转鼓与螺旋的相对速度,在具有一定压力的输送管道上安装一个安全阀,以便过载时可使高压油通过安全泄漏而起到保护作用。
四、配置液压马达的卧螺离心机的优点
  液压马达应用在卧螺离心机中,具有下列优点:
  (1)易于实现无级变速
  传统的机械差速器,一般输出的转速是固定的,不易调整。如果要调整转鼓与输料螺旋的差速,必须先停机,而后再更换皮带轮。但液压马达贝Ⅱ可以通过改变输入其中的液压油的流量,很容易地加以调整。转鼓与输料螺旋之间的差速不需要停机就可以任意调整。
  (2)不易堵料,转矩大传统的机械差速器由于采用了固定的差速,所以一旦悬浮液的进料量或含固量不稳定,易造成机械差速器的损坏,从而使离心机发生堵料。液压马达传动装置具有差速反馈调节、推料功率自动补偿功能。当负载发生变化时,它会自动调整输出的转矩与差速,从而使离心机不易堵料。而且同样体积的差速器,液压差速器的转矩是机械差速器转矩的2~3倍。
  (3)单机处理能力大
  由于采用了低转速、大转矩的液压马达,因此同样规格的机器,在同等分离因数的条件下,其生产能力,分离效果都有较大的提高。
  (4)差速小,易分离难以分离的物料
  液压马达的差速可以达到1~10r/min,也就是说转鼓与螺旋的最小差速可以在1-2r/min的条件下进行工作,而一般的机械差速器做不到这一点。因此机械差速器不能处理的难分离物料,液压差速器同样可以容易地进行分离。
  (5)机器噪声低
  卧螺离心机是一种高速旋转的机械,噪声相对较大,国家颁布的标准为:噪声≤90dB即为合格产品,械差速器的噪声一般在85~90dB之间,而液压马达差速器。由于是采用了液压油作为传递转矩的介质,是一种柔性力的传递,故它的噪声较低,一般要比机械差速器低3~5dB左右。
  (6)易于实现自动控制
  由于采用了液压差速器,使得我们很容易实现自动控制,我们将系统的压力作为检测和控制参数,当系统的压力超过第一设定值时(也就是有堵料的倾向时),控制系统自动调整进入液压差速器的流量(也就是提高卧螺离心机的差速)以加快推料的速度,减缓堵料的趋势,一般压力随即会下降到容许值;如系统压力继续提高时,达到第二设定值时,控制系统自动关闭进料阀,停止进料;如系统压力还在继续提高并达到第三设定值时,则自动切断电源停机;如系统压力还在升高时,系统中的安全阀自动打开,液压差速器的差速降为零。通过这一整套的自动控制,可以安全、可靠地进行正常的离心分离。、液压差速器离心机与机械差速器离心机的比较
五、国内外液压马达的应用情况
  液压马达是一种高精度、高技术含量的部件,它在国外应用较为普遍,不仅应用于建筑行业的各类大型机械上。而且利用其特有的缓冲性和柔软性,也应用于卧螺沉降离心机中,像著名的德国Bird Humboldt公司、Hiller公司及Flottweg公司都有液压马达差速器的离心机,但因其制造成本相对较大,价格偏高,一般用户较难接受等原因,这类离心机在我国的环保市场上很少见,中国目前市场上常见的都是用电或机械的
  方式来控制离心机中的差速器。
六、装有液压差速器的卧螺离心机的应用实例
  正是液压马达差速器有着比其他差速器更高的性能,笔者从1999年起,开始在卧螺沉降离心机中采用了进口的液压马达差速器,并在广州的西州水厂进行了现场运行。获得巨大的成功,其分离的结果见表2。
  在以后的几年中,我们不仅使用进口的液压马达差速器,而且自主开发了国产的液压马达差速器,同样获得了成功,其生产的成本得到了很大下降,得到了广大用户的欢迎,如杭州祥符水厂、株州水厂、深圳南山污水处理厂、云南个旧污水处理厂、浦东垃圾焚烧厂等项目。均是采用了国产的液压马达差速器。下面是东莞污水处理厂应用试验的数据(见表3):

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