1 離心機的結構、主要技術參數

河北金牛化工公司所用臥式螺旋沉降式離心機為英國Thomas Broadbent & Sons公司生產。該離心機作為23萬t/a PVC生產裝置的主要設備，投用以來，以其操作簡單、運行彈性大、性能穩定、易損件少、維護方便等頗受好評，完全能夠滿足生產需要。但在生產過程中，也暴露出一些問題，如離心機的異常振動。微小的振動對于旋轉機械來說是不可避免的，也是正常的，但對于振幅超標的異常振動，往往會造成零部件承受過高的應力、支撐軸承的磨損、基礎的松動以及緊固件的松弛，嚴重的甚至會造成動靜部件的相互摩擦、碰撞，引發惡性安全事故。

LW1000離心機主要由電機、差速器、螺旋輸送器、轉鼓、扭矩控制器、進料管、外殼、機座、潤滑系統等組成。

離心機主要技術參數如下：

聚氯乙烯漿料：固相粒度0.180～0.120mm；懸浮液中PVC質量分數≤25%；懸浮液密度為1.1～1.2g/cm3；進料壓力為0.15～0.30MPa；進料溫度≤90℃。

主電機功率為195kW，主軸承潤滑油流量為1～3L/min，轉鼓工作轉速為1300r/min，差速器差速比為39：1，單機處理量為10000kg/h。

2 離心機的振動原理

影響振動的直接原因是由于系統的激振力和支持系統的動剛度發生變化引起的。在線性系統中，部件呈現的振幅與作用在該部件上的激振力成正比，與其動剛度成反比。動剛度（Kd）表示部件產生單位位移所需的交變力。其與靜剛度（Kc）的關系為Kd=Kc/u。靜剛度又稱為剛度系數，表示部件產生單位變形所需的靜力。

從上式可以看出，系統的動剛度與其靜剛度成正比，而與動態放大系數u成反比。當激振頻率w趨近于系統的固有頻率wn時，如果忽略系統阻尼，即u=∞，即使靜剛度Kc很大，動剛度Kd也為零。此時，在不大的激振力作用下，系統也將會產生很大的振動，這種現象稱作共振。

根據產生共振機理的不同，可分為支撐系統共振和系統部件共振2種。前者是激振力通過支撐系統輸入振動系統，當支撐系統自振頻率與激振力頻率相符而產生的一種共振，如軸承在某一方向的自振頻率與激振力頻率相符而產生的共振。后者是振動系統內某一部件自振頻率與激振力頻率相符而產生的共振，如轉子部件在臨界轉速時某一方向的振動頻率與激振力頻率相符。這2種共振形式產生的機理不同，前者是由于支撐動剛度降低，在激振力一定時，使振幅增大。后者是由于部件共振，使振動慣性力增大并作用于軸承或基礎，從而使整個系統振幅增大，這是在支撐動剛度不變的情況下，由于激振力增大而引起的。

由以上分析可以得出，實際生產中有效控制機組振動的方法應該從兩方面入手，一是增大系統的動剛度，二是減小系統的激振力。

3 離心機異常振動的常見原因

（1）運行中的轉動部件上可能附著質量部分不均勻的塑化物，使轉動部件質量沿旋轉中心線分布不均勻，使處于平衡狀態的轉動件上形成過大的殘余不平衡質量。質量不平衡所產生的離心力始終作用在轉動部件上，主軸每旋轉一周，就在軸承的某一側點產生一次振動響應。

（2）離心機在運轉過程中，螺旋輸送器葉片不斷地將沉積在轉鼓內壁的固體物料刮下并推入濾餅出口。在此過程中，螺旋輸送器一直受到來自固體物料的軸向推力，此軸向力是通過推力軸承來平衡的。在長期運轉過程中，特別是在變負荷工況條件下運行時，極易造成推力軸承的磨損。如果軸承磨損量達到一定程度，會造成螺旋輸送器的軸向串動，從而引發異常振動。

（3）支撐剛度不夠或主軸承裝配不良也會造成離心機的異常振動。轉軸是在軸承上旋轉的，當軸承結構不良或剛度不夠時，轉軸稍有不平衡，必將引起很大的振動。轉軸支撐剛度變化與以下因素有關：主軸承安裝位置偏差或預緊力不足；軸承座結構單薄、剛度不夠，軸承稍受到不平衡外力，就會產生較大的變形，造成機組的振動。

（4）在螺旋輸送器傳動軸和轉鼓空心軸之間，安裝有耐磨軸瓦。軸瓦的耐磨性能、潤滑性能以及裝配偏差對機組的振動影響很大。特別是在長期運轉以后，軸瓦的磨損量比較大，該磨損量達到一定程度時，就會造成螺旋輸送器和轉鼓的同軸度變差，轉子上很小的不平衡質量便會引發機組的異常振動。

（5）主軸承潤滑不良或磨損也會造成離心機振動增大。曾發生過由于潤滑油泵吸入口過濾器堵塞，造成潤滑油流量降低。由于其他條件限制，機組未能及時停車檢修，維持運轉一段時間后，主軸承溫度升高，現場實測振動數據明顯偏大。

（6）基礎結構的選擇對機組共振轉速有明顯的影響。在共振轉速附近，部件振幅和轉速的關系是由振動系統阻尼和激振力決定的。座落在水泥基礎上的機組要比座落在鋼結構的基礎上的阻尼大得多，因此在同樣激振力作用下，前者振幅要比后者小得多。

（7）機組減震器的安裝位置、旋緊狀態、連接螺栓的緊固狀態以及進料流量、壓力等參數的波動，也是造成離心機異常振動的重要因素。

4 離心機振動失效實例

某離心機發生異常振動，起初，離心機振動數值間歇性地增大，同時伴隨有周期性低頻的轟鳴聲，噪聲增大。在相對穩定運行時，測得主軸承座振動數值較正常狀態大3～4倍。隨著運行時間的延續，振動高限報警次數增多，頻率加大，運轉情況惡化，離心機被迫停運。

運轉期間，潤滑油流量正常，主軸承溫度正常，進料流量、壓力有微小波動，基本正常。用力矩扳手對各連接螺栓特別是基礎螺栓進行逐個檢查，未見松動跡象，預緊力正常，減震器安裝位置、旋緊狀態正常。

根據機組的上述現象和外觀檢測，基本上可以排除基礎結構、減震器、連接螺栓、主軸承的磨損以及進料的波動等因素導致的離心機異常振動。焦點集中在機組內部結構件上，特別是螺旋輸送器推力軸承以及耐磨軸瓦等易損件，是否破損需要機組解體后進一步確認。當然，也不能排除由于內部轉動件上可能附著的不均勻的塑化物，所導致的機組振動失效。

經拆檢機組內部零部件，發現下列現象。

（1）推力軸承有明顯磨損痕跡，磨損量達0.05mm，同時發現軸承壓蓋和皮帶輪之間在緊固狀態下的間隙為零。也就是說，在運行狀態下，推力軸承和軸承壓蓋之間可能存在軸向間隙，從而有可能引發螺旋輸送器的軸向串動。

（2）通過分別測量軸瓦內徑和對應的傳動軸外徑尺寸，得出配合間隙為1.35mm，明顯大于制造商提供的標準上限值0.5mm，顯然，軸瓦磨損量過大。

（3）轉鼓內壁和螺旋輸送器葉片上發現有少量PVC塑化物垢層，厚度約0.5～1.0mm，分布比較均勻。根據實測，可以判斷出該塑化物不是導致機組振動失效的主要原因。

（4）進一步檢查發現，主軸承未見磨損跡象，其他轉動件，如轉鼓、輸料螺旋、差速器等均未見異常。

根據拆檢結果，該機組振動失效的主要原因有2個，其一是推力軸承磨損造成的輸料螺旋的軸向位移；其二是軸瓦的過度磨損造成的主軸質心的偏移。更換受損部件后，機組的振動指標恢復正常。

5 離心機的操作和維護

離心機的操作應該嚴格按照制造商提供的《使用和維護手冊》進行，特別注意的是，要做好開停車或物料改型過程中的清洗，避免內部傳動部件的積料、塑化。另外，盡量避免負荷的頻繁波動，特別是產品型牌號的頻繁改型。

離心機的維護保養主要是做好定期潤滑工作。包括及時更換潤滑油、加注潤滑脂和檢查清洗油泵過濾器。