SZ1000／－12／4K10雙級推料離心機異常軸振動的探討

孟慶華

（南化集團連云港堿廠，江蘇 連云港 222042）

SZ1000／－12／4K10兩級推料離心機的軸振動是監測離心機運行狀態的最重要的指標，通過軸振動的高低可以判斷離心機運行是否正常，甚至可以判斷離心機故障點的部位，對于出現的故障如果及時消除，可以減少或降低離心機的故障率，有效地避免故障后事態的擴大化。

1 推料離心機振動產生的原因

1.1 推料離心機的自身缺陷

離心機在運行的過程中，同時存在籃筐的轉動和內籃筐的前后移動，這種三維運動導致了離心機的軸振動，這是離心機設計的最大難點，目前還是一個世界性的難題，因為振動的存在必將對離心機各個部位帶來不同程度的破壞和影響，也是許多離心機故障發生的根源。

1.2 外界因素

由于籃筐的高速旋轉，如果布料不均勻、設備內部出現故障后，都容易導致轉動部分失去動平衡，這樣必將導致振動加劇，從而引發離心機一系列故障。既然無法消除振動，那么就需要將振動值控制在一定的范圍內，目前我廠的離心機軸振動一般控制在15μm以內（表1），超過25μm時離心機保護裝置會自動停車。

表1 離心機運行數據表

2 振動報警值的設定

所有離心機在運行時都會產生振動，如果振動值在可接受的數值范圍內，設備可以正常運行，如果振動超出了設定值，那么對機器、廠房和操作人員都是比較危險的，這就需要提前給離心機設定好振動的報警值。SZ1000／－12／4K10兩級推料離心機裝備振動監測裝置，并在新機器安裝后測出主軸的振動設定值，超過一定振動報警值時，首先會報警，如果振動持續加劇，到達一定值時，機器會自動停車而起到自我保護。

原始振動的設定絕對值和機器的基礎、底座、鋼結構以及設備內部籃筐的裝配都有關系，所有振動監測裝置要等到離心機安裝完畢后才能設定。振動的設定是通過在離心機外籃筐拐角刮刀處安裝一定的偏重塊，在額定轉速下運行，由振動監測裝置來測出其振動值進行設定，偏重塊的重量要求非常精確，監測時一定要關閉觀察孔蓋，讓離心機速度達到額定轉速的一半和額定轉速時分別設定出預報警和停車報警的振動值，兩報警點延時設定為3s。在調試報告中要明確記錄偏重塊的重量、測量值的范圍、報警延時設定值、報警1（預警）、報警2（停車報警）和籃筐的轉速，一般情況下離心機報警1（預警）設定在18μm以內，報警2（停車報警）設定在25μm以內。

振動報警值的設定非常重要，如果報警值設定有誤或失真，離心機處于長時間振動較大的情況下運行，而且自我保護裝置失去作用，必將導致離心機嚴重的損壞，并且對操作人員的人身有可能造成傷害。一般情況下，每臺離心機的振動報警值不同，略有差別，一年最好對振動報警值校核一次，更換籃筐等容易造成動平衡變化的部件后，也應該對振動報警值重新校核一次。

3 幾種軸振動的原因分析

離心機正常振動對機器不會造成大的損壞，但當離心機運行過程中遇到布料不均勻、布料盤螺栓松動或斷裂、內籃筐與主軸聯接螺栓松動、篩網及刮刀的損壞、布料盤內進異物等問題時，均會出現離心機的異常振動，準確的判斷異常振動產生的原因，對機器的保護和故障的快速消除均起到非常重要的作用，據不完全統計，從異常振動產生原因的分析中可以判斷出60%以上的故障。分析振動產生的原因首先還需要分析離心機的工作原理。

推料式離心機的工作原理：離心機工作時，重堿通過進料絞龍進入布料盤，在布料盤內重堿被加速到與籃筐同樣的轉速，并將其均勻地分布到內籃筐的篩網上，這時大部分的濾液會穿過濾網流入濾液收集器中，而固料則被濾網擋住，逐漸地形成一個環狀的濾餅，推料盤的每一次推動，就形成一個料環，隨著推料盤的往復運動，在籃筐中形成了一個個料環，像波浪一樣地一波一波往前涌，流到出料口中。

圖1 推料式離心機的工藝處理區

在圖1中，最容易導致動平衡變化在2布料盤、3過濾網、4籃筐、5推料盤四個部位。所以研究離心機振動需要從以上幾個部位重點入手分析。

振動產生的原因不同，在DCS軸振動趨勢圖上還是有所區別。以下通過正常運行、洗車、堵料以及出現故障后產生的振動進行重點分析。以5＃離心機軸振動4h趨勢圖為例。

3.1 正常運行的振動

離心機正常運行中，軸振動一般在15μm以下，振動值波動不大，上下浮動在2μm以內（圖2），這是因為進入離心機的濕重堿并不是很穩定，當有所波動時，通過布料盤及籃筐上堿在短時間內會不均勻，所以會造成動平衡發生一些變化，所以導致振動值的波動，這些屬于正常的波動。

圖2 正常的振動值

3.2 洗車時的振動

在離心機運行一段時間后，容易在內外籃筐之間及外籃筐后壁存在殘余物料，如不及時清洗會導致離心機的損壞，所以離心機要定期洗車，在洗車過程中，為了避免濾液膨脹和保證重堿的回收，一般將離心機停車后將籃筐內的堿清理干凈后再進行清洗，這樣不但可以回收物料，減少濾液產生，同時也可以減少洗車的時間，對生產的連續性有一定的好處。在停止物料后，停主電機，在慣性的作用下，籃筐持續轉動大約9min，在轉速降到一定的程度時，附著在篩網上的物料從上方掉落下來，這種情況下籃筐轉動突然停止，堆積的堿在籃筐下方造成動平衡破壞，這時瞬間軸振動達到最大值（圖3）。

圖3 停機洗車時的振動

這種瞬間軸振動對機器的破壞性比較大，所以盡可能地減少停車，如有條件，可以在離心機不停車的情況下將殘余物料清洗干凈。

3.3 布料盤進異物后的振動

在離心機工作中，通過進料螺旋進入布料盤的堿在布料盤的作用下加速至籃筐同等轉速，并通過布料盤和推料盤之間的間隙落在內籃筐的篩網上。布料盤與推料盤之間的間隙一般在25mm，體積超過25mm物體很難通過這個間隙，這時物體就容易卡在布料盤內，所以要求進入離心機的物料不能含有較大體積的雜質和塊狀物料。但在實際生產中，由于上道工序控制不嚴格、有檢修等情況時，很容易出現異物進入離心機，在清理布料盤內異物時，發現過檢修工具、抹布、手套、螺栓、大的硬堿塊等。

進入異物的離心機的軸振動是非常有特點的，當異物進入布料盤并卡住時，物料在布料盤卡住的方向堆積，其余方向物料還在流通，動平衡瞬間被破壞，這時振動趨勢圖跳動一次，如果這時停下料，振動值不會變的很大，如果繼續下料，振動值就會持續升高，直至振動值到達報警2時設備停車（圖4）。這種軸振動的特點比較明顯，就是不下料不振動，一下料振動瞬間升高。這種軸振動的情況也會出現在布料盤出現裂紋后。

圖4 布料盤進異物后的振動

3.4 主軸與內籃筐連接螺栓斷裂時的振動

在離心機開車初期，一般不會遇到主軸與內籃筐連接螺栓斷裂的情況。內籃筐與主軸依靠8根M24×160螺栓連接，籃筐呈懸臂狀固定在主軸上，設備運行過久后，在不斷振動和懸臂產生力的作用下，總會出現聯接螺栓斷裂情況，一般情況下8根螺栓不會同時斷裂，在一個方向會先斷裂1到2根，這時如果能夠及時發現，可以避免所有螺栓的斷裂。如果所有螺栓斷裂，造成后果會非常嚴重，不僅會對推料盤、篩網造成損壞，嚴重時可能造成人身傷亡事故，輕則損耗備件費用也要10萬元以上，重則無法估計。

經過長時間的摸索，這個故障也是可以通過離心機軸振動的趨勢圖判斷出來，當1到2根螺栓斷裂時，籃筐已經向一個方向傾斜，在生產中，軸振動趨勢逐漸升高，這是因為動平衡已經被破壞，而且由于籃筐自重較大，趨勢圖的變化比其它的異常振動表現得更為嚴重，而且一直居高不下，即使設備還能作業，但振動變得越來越嚴重。這個時候應緊急停車，通過內籃筐邊緣的圓環刮刀與外籃筐篩網的間隙一般可以判斷出故障的情況，如果已經出現了外籃筐篩網被刮刀磨壞，而在相對方向的圓環刮刀與外籃筐的間隙變大，這種情況下一般可以斷定籃筐連接螺栓斷裂，這時需要解體檢修。

圖5 主軸與內籃筐連接螺栓斷裂時的振動

3.5 其它幾種原因導致的異常振動

導致離心機振動異常除了以上列舉，還有很多，如果篩網破損后產生漏洞，物料會從漏洞中流失，這時振動會變大，一般維持在15μm左右，漏洞許多出現在推料盤后側，需要在不帶料情況下檢查才能發現。

布料盤和布料盤底座連接螺栓的松動也容易導致振動加大，但不會達到報警停車的程度。另外布料盤內壁要求非常光潔，長時間運行后，布料盤內壁會被物料磨出沿著物料運動軌跡的凹痕，凹痕過深時，振動值也會加大，這兩種情況的振動異常情況相差不大。

離心機在工作時，推料盤和內籃筐上各有一個圓環刮刀，當刮刀出現斷裂時，隨著主軸的前后移動，斷裂刮刀容易刮動篩網上的物料，導致離心機軸振動異常。在外籃筐處有一對拐角刮刀，呈180°對稱安裝，當一個拐角刮刀缺失時，也容易引起離心機軸振動的異常，這兩種情況一般在洗車時很容易發現并處理。

4 降低離心機的振動

離心機的振動與機器的基礎、底座、鋼結構以及設備內部籃筐的裝配都有關系，降低振動常用以下幾種方法：

1）穩定操作，避免進入離心機布料盤的物料有較大的變化；

2）當故障發生后振動值變大時，及時消除故障，避免振動的加大；

3）定期檢查離心機軸承箱的與箱體的連接螺栓、油箱與水泥基礎的連接螺栓是否松動；

4）定期檢查油箱底部和后部的橡膠緩沖減振塊是否開裂、變形，及時更換損壞的橡膠緩沖減振塊；

5）定期檢查籃筐內部的篩網、布料盤等各處螺栓是否松動或缺失；

6）可以在油箱下方，橡膠緩沖減振塊的上方增加厚度均勻的鋼板，以此增加配重，減少離心機的振動，這種方法在SZ1000／－12／4K10離心機后期制造的機器中已經改進，效果非常明顯，在正常運行時一般軸振動值在5μm左右，比改進前降低4～7 μm，對離心機的保護起到非常顯著的作用。