第六节 离 心 机
离心机是利用转鼓旋转产生的离心力，来实现悬浮液、乳浊液及其他物料的分离或浓缩的机器。它具有结构紧凑、体积小、分离效率高、生产能力大以及附属设备少等优点，广泛应用在资源开发、石油化工生产过程以及三废治理等方面。
一、离心分离过程
离心分离过程一般分为离心过滤、离心沉降和离心分离三种。
1.离心过滤
离心过滤常用来分离固体含量较多且颗粒较大的悬浮液。如图3-39所示，过滤式离心机转鼓由拦液板、鼓壁和鼓底组成。鼓壁上均匀分布许多小孔，供排出滤液用，转鼓内壁上铺有过滤介质，过滤介质一般由金属丝底网和滤布组成。转鼓旋转时，转鼓内的悬浮液在离心力作用下，其中的固体颗粒沿径向移动被截留在过滤介质表面，形成滤渣层，而液体则透过滤渣层、过滤介质和鼓壁上的小孔被甩出，从而实现固体颗粒与液体的分离。在离心力场中悬浮液所受的离心力为重力的千百倍，从而强化了过滤过程，加快了过滤速度。随着分离过程的进行，滤渣层在离心力作用下被逐步压实，滤渣孔隙里的液体也在离心力的作用下被不断甩出，从而可得到较干燥的滤渣。
图3-39 过滤式离心机转鼓
1—拦液板；2—鼓壁；3—鼓底
2.离心沉降
离心沉降常用于分离固体含量较少且粒度较细的悬浮液。如图3-40所示，沉降式离心机的转鼓鼓壁上无孔，不设过滤介质。当转鼓旋转时，悬浮液在离心力的作用下，固体颗粒因密度大于液体密度而向鼓壁沉降，形成沉渣，而留在内层的澄清液体则经转鼓上的溢流口排出。
图3-40 沉降式离心机转鼓
1—液体；2—固体
3.离心分离
离心分离常用于分离两种密度不同的液体所形成的乳浊液或含有极微量固体颗粒的悬浮液。如图3-41所示，在离心力的作用下，液体按密度不同分为里外两层，密度大的在外层，密度小的在里层，通过一定的装置将它们分别引出，固相则沉于鼓壁上，间歇排出。用于这种分离过程的离心机称为分离机，其转鼓也是无孔的。
图3-41 分离式离心机转鼓
1—轻液出口；2—重液出口；3—沉渣
二、离心机的分类
离心机广泛用于工业生产中，为满足不同生产过程的需要，离心机的品种规格较多，离心机的分类方法也很多，主要有以下几种。
1.按分离过程分
（1）过滤式离心机 如三足式离心机、上悬式离心机、卧式刮刀卸料式离心机等。
（2）沉降式离心机 如三足式沉降离心机、刮刀卸料沉降离心机和螺旋卸料离心机等。
（3）分离式离心机 包括管式分离机、多室式分离机和碟片式分离机等。
2.按分离因素分
（1）常速离心机 分离因素Fr<3500，并以Fr=400～1200最为常见，其中有过滤式也有沉降式。此类离心机适用于含固体颗粒较大或颗粒中等及含纤维状固体悬浮液的分离，这种离心机转速较低而转鼓直径较大，装载容量较大。
（2）高速离心机 分离因素Fr>3500～50000。此类离心机通常是沉降式和分离式，适用于胶泥状或细小颗粒稀薄悬浮液和乳浊液的分离。其转鼓直径一般较小，转速较高。
（3）超高速离心机 分离因素Fr>50000，为分离式。此类离心机适用于较难分离的、分散度较高的乳浊液和胶体溶液的分离。其转鼓多为细长的管式，转速很高。
3.按操作方式分
（1）间歇运转离心机 操作过程中的加料、分离、卸渣等过程均是间歇进行，有的过程（加料和卸渣）往往还需要在慢速或停车下进行，如三足式、上悬式离心机等。
（2）连续运转离心机 此类离心机是在全速运转下加料、分离、卸渣等操作过程连续进行，如卧式刮刀卸料离心机、活塞推料离心机及螺旋卸料离心机等。
4.按卸料方式分
离心机按卸料方式不同可分为人工卸料（包括人工上部卸料和人工下部卸料）离心机、机械卸料（刮刀卸料、活塞推料、螺旋卸料等）离心机及惯性卸料（离心力卸料、振动卸料、进动卸料等）离心机等。
此外，还可以按离心机转鼓轴线在空间位置分为立式、卧式等。
三、三足式离心机
三足式离心机多为过滤式的，是一种立式的离心机。工业上常用的有人工上部卸料离心机和下部自动卸料离心机，广泛应用在化工、制药、食品等工业部门。
人工上部卸料三足式离心机，结构如图3-42所示，它主要由转鼓、主轴、轴承、轴承座、底盘、外壳、三根支柱、带轮及电机等部分组成。转鼓体5、主轴9、轴承座10、外壳12、电动机13、V带带轮14等都装在底盘上，再用三根摆杆4悬吊在三个支柱2的球面座上。摆杆上装有缓冲弹簧3，摆杆两端分别用球面和底盘1及支柱2相连接，使整个底盘可以摆动，有利于减轻由于鼓内物料分布不均所引起的振动，使机器运转平稳。主轴9短而粗，鼓底向内凹入，使转鼓质心靠近上轴承，目的是减少整机高度，有利于操作和使转轴系统的固有频率远离于离心机的工作频率，减少振动。
离心机由电机通过V带带轮带动主轴及转鼓旋转。停车时，转动机壳侧面的制动器把手11使制动带刹住制动轮15，离心机便停止工作。
图3-42 人工上部卸料三足式离心机
1—底盘；2—支柱；3—缓冲弹簧；4—摆杆；5—转鼓体；6—转鼓底；7—拦液板；8—机盖；9—主轴；10—轴承座；11—制动器把手；12—外壳；13—电动机；14—V带带轮；15—制动轮；16—滤液出口；17—机座
这种离心机是间歇操作，每个操作周期一般由启动、加料、过滤、洗涤、甩干、停车、卸料几个过程所组成。为使机器运转平稳，加料时应均匀布料，悬浮液应在离心机启动后逐渐加入转鼓。处理膏状物料或成件物品时，在离心机启动前将物料均匀放入转鼓内。物料在离心力场中，所含的液体经由滤布、转鼓壁上的孔被甩到外壳内，在底盘上汇集后由滤液出口排出；固体则被截留在转鼓内，当达到湿含量要求时停车，并靠人工由转鼓上部卸出。
自动下部卸料三足式离心机，结构如图3-43所示。总体结构与人工上部卸料三足式离心机基本相同，只是转鼓底开有卸料孔。卸料机构主要由刮刀升降油缸、旋转油缸及刮刀等机构所组成。卸料时转鼓在低速下（30r/min）运转，控制系统的压力油进入控制升降和旋转的执行油缸，驱动活塞运动，并通过机械传动驱动刮刀进行卸料。它克服了上部卸料离心机的缺点，但结构复杂，造价高。
图3-43 自动下部卸料三足式离心机
1—底盘；2—卸料用辅助电动机；3—带轮；4—摆杆；5—缓冲弹簧；6—立柱；7—升降油缸；8—齿轮箱；9—旋转油缸；10—刮刀轴；11—刮刀；12—布料盘；13—转鼓底；14—转鼓；15—主电动机
此外还有吊出卸料式、气流机械卸料式、立式活塞上部卸料式三足离心机。
（一）三足式离心机的日常维护
（1）开车之前，应检查机器油箱的油位及各个润滑点、润滑系统的注脂、注油情况，对于润滑油、脂短缺的，要按照设备润滑管理制度添加润滑油、脂，一定要做到润滑“五定”（定人、定点、定质、定量、定时），并按要求进行三级过滤，一级过滤的滤网为60目，二级为80目，三级为100目。离心机运行时，应按照巡回检查制度的规定，定时检查油位、油压、油温及油泵注油量。
（2）严格按操作规程启动、运转与停车，并做好运转记录。
（3）随时检查主、辅机零件是否齐全，仪表是否灵敏可靠。
（4）随时检查各轴承温度、油压，是否符合要求，轴承温度不得超过70℃，若发现不正常，应查明原因，及时处理或上报。
（5）离心机在加料、过滤、洗涤、卸料过程中，如产生偏心载荷（如有异物、滤饼分布不匀等），回转体即会产生异常振动和杂音，因此在机器运行时，要特别注意检查其运行是否平衡，有无异常的振动和杂音。
（6）及时根据滤液和滤饼的组分分析数据，判断分离情况，确定滤网、滤布是否破损，以便及时更换。
（7）检查制动装置，刹车摩擦副上不得沾油，制动装置的各零部件不得有变形、松脱等现象，保证制动动作良好。
（8）运行中应注意控制悬浮液的固液比，保证机器在规定的工艺指标内运行。
（9）检查布料盘、转鼓的腐蚀情况。
（10）检查各紧固件和地脚螺栓是否松动。
（11）随时检查油泵和注油器的工作情况，保持油泵正常供油，油压保持在0.10～0.30MPa。
（12）经常保持机体及周围环境整洁，及时消除“跑、冒、滴、漏”。
（13）遇有下列情况之一时，应紧急停车。
①离心机突然发生异常响声。
②离心机突然振动超标，并继续加大振动，或突然发生猛烈跳动。
③驱动电机电流超过额定值不降，电机温升超过规定值。
④润滑油突然中断。
⑤转鼓物料严重偏载。
（14）设备长期停用应加油封闭，妥善保管。
（二）三足式过滤离心机检修
1.三足式离心机检查内容
三足式离心机拆卸前应检查以下内容，并做好记录，为检修提供资料。
（1）转鼓在拆卸前先低速转动，观察是否运转自如，有无碰擦卡阻现象。
（2）清洗转鼓，启动至高速，检查有无不平衡引起的振动。
（3）听声音检查主轴轴承是否有磨损或已损坏。
（4）停机后检查主轴是否有上窜或下垂现象。
（5）左右移动刮刀，检查键是否磨损而松动。
（6）低速运转，检查蜗轮减速箱有无异响，用手反向转动，检查转鼓是否停止。
根据以上检查内容，将离心机各部分按以下顺序依次卸下：刮料装置、机盖、转鼓、主电机、电机底板、主动皮带轮、传动装置、连接法兰管、吊杆、柱脚、机身，把机身翻转180°卸下轴承座。
2.回转体
（1）转鼓
①转鼓上的裂纹、点蚀等缺陷可以补焊，补焊总长度不应超过转鼓上焊缝长度的10%。焊缝应用放大镜进行外观质量检查，不应有气孔、夹渣、裂纹等缺陷。焊缝咬边深度应不大于0.5mm。
②同一处的焊缝修补次数，不锈钢为一次，碳钢为两次。修补的焊缝较长时，转鼓要经热处理和校验静平衡。
③转鼓壁厚减薄1/3时，应予更换。更换的新转鼓必须装配在主轴上（连同其他零部件），将整个回转体校验动平衡。
④修理或更换转鼓应校验动平衡，平衡精度不低于G6.3级。平衡达不到要求时，可以在规定的衡重面上以加重或减重的方式进行调整。总衡重量不大于转鼓重量的1/500。
⑤转鼓圆度为0.001D，转鼓的径向圆跳动为0.002D（D为转鼓直径）。
（2）主轴
①主轴应进行调质处理和探伤检查，不得有裂纹、腐蚀伤疤、沟槽等缺陷。主轴上的缺陷不准修补，各加工配合面粗糙度为Ra=1.6μm，轴径磨损超标时，可用喷涂、电镀等方法进行修复。
②主轴中心线的直线度不大于0.05mm/m，主轴颈与主轴中心线的同轴度不大于0.03mm。直线度不符合要求时，可用机械压力法、热力机械法进行校直。
（3）回转体的组装要求
①组装转鼓与主轴时，应保证主轴的锥形轴头与转鼓的内锥孔面配合良好，接触面在主轴的长度方向不少于75%，在圆周方向不少于85%，在靠大端轴向全长1/4长度内的圆周上应达90%，不允许只在锥体的小头端配合。
②主轴颈与轴承的配合采用H7/k6，轴承必须紧靠轴肩，轴承与主轴采用加热法组装，油浴温度为100～120℃；轴承外套安装时不准用锤直接敲击。
③转鼓和主轴装配后，转鼓的径向跳动应不大于0.0001D，转鼓的圆度应不大于0.0002D（D为转鼓内径）。
3.机座
（1）支柱腐蚀严重时应予以更换，新支柱应采取防腐措施。
（2）支柱内摆杆和摆杆孔磨损后的间隙增大至影响悬吊时应予以更换。
（3）缓冲弹簧腐蚀严重、张力下降时应予以更换。
（4）轴承座的轴承孔圆柱度不得大于0.02mm，各加工面的同轴度不得大于0.01mm。
（5）制动装置应平稳可靠，制动摩擦片铆接材料为铜或铝，铆钉不得露出摩擦片外，摩擦片和制动轮间隙应均匀。
（6）机座发生局部破裂、穿孔等损坏时，在不影响使用条件下，可以用粘接、镶复的方法进行修复。
4.液压系统和卸料机构
（1）液压系统 液压系统的磨损一般较小，检修中主要是对系统各部分进行严格的清洗，保证油路畅通。液压系统压力试验的试验压力为工作压力的1.5倍，稳压5min后降至工作压力，并保持30min无渗漏、不降压为合格。
（2）液压缸
①缸体应无裂纹、腐蚀、剥落等缺陷，必要时进行强度试验。
②活塞和液压缸的配合表面粗糙度为Ra=1.6μm，活塞能在缸内自由移动而无卡涩现象。
③油缸拆洗后，O形橡胶密封圈及皮碗都应更换。
④活塞杆磨损应不大于0.20mm。
（3）刮刀
①刮刀应平直 刮刀旋转至极限位置时，刀口与筛网或滤布的间隙为3～5mm；刮刀上升或下降至极限位置时，与转鼓顶部或鼓底的间隙应为3～5mm。
②刮刀机构应转动灵活、升降自如。刮刀的旋转装置在调整后应牢固可靠。刮刀杆中心线和主轴中心线的不平行度应不大于0.001mm。
③刮刀升、降、旋转到任意位置均不得与其他零部件相碰。
5.启动装置和减速装置
（1）启动离合器 启动离合器装配应牢固，三个摩擦片调整均匀，和外壁间隙为2～4mm，启动离合器摩擦片和底板铆接材料应用铜或铝，铆钉不得露出摩擦片外。
（2）减速器
①减速器检修可参考《减速器维护检修规程》相关内容。
②蜗轮轴端圆锥面和皮带轮内锥孔应配合良好，贴合均匀，贴合面不低于60%，表面粗糙度为Ra=1.6μm。
③棘轮、棘爪、棘爪盘装配后，活动良好，无松动。
④棘轮、棘爪材质应选用45钢，调质处理HB 220～250，表面高频淬火HRC 50～55。
（三）试车与验收
1.试车前的准备工作
（1）清除机体周围障碍物，盘动转鼓，应无碰擦现象。
（2）检查油位和添加润滑油。
（3）检查制动装置有无碰擦。
（4）刮刀调节至规定位置。
（5）在空载试车前应先对液压系统和刮刀装置进行单独试车。
（6）检查接地线应完好。
2.空载试车
（1）确认试车准备工作完好后，可点车一次，确认转动方向正确后再开车，试车时间为2h。
（2）运转应无碰擦、噪声和异常振动。
（3）各紧固件无松动变形。
（4）油压系统工作正常，各阀动作可靠。
（5）刮刀升降、旋转灵活，无碰擦。
（6）各转动部件温升正常。
（7）各密封处无泄漏。
（8）减速装置工作正常。
3.负荷试车
（1）空载试车合格后，进行4h负荷试车。
（2）运转平衡，无噪声，无异常振动。
（3）主轴承温度不超过65℃，电机电流不超过额定值。
（4）各控制系统工作准确、灵敏。
（5）刮刀卸料机构工作正常，无颤抖。
4.验收
检修质量符合要求，检验记录齐全准确，经试车合格后，可办理验收手续，交付生产使用。