离心机的余液开关改造

（新疆天业化工厂中发公司仪电室，石河子市，832000） 陈 鑫

1 离心机介绍

卧式螺旋卸料沉降离心机是一种连续、自动操作的沉降式离心机，可在全速运转时对悬浮液连续、自动进行进料，分离，脱水，卸料等各项操作。该机主要用于固相粒度变化范围较大，低浓度和中等浓度悬浮液的固液分离，能够完成固相脱水，液相澄清，液-液-固三相分离，粒度分级等分离过程。由于该机对物料的适应性强，因而应用范围广泛。特别适宜于分离固相粒度0.005～2mm,浓度为1～50%，温度0～90℃，固相比重大于液相的悬浮液。

2 余液开关的作用

离心机工作启动时和停机过程中，电机转速会发生变化，离心机内的物料不能完全分离，这时就需要把这一时间段的物料隔离开来。这就要求出料口要闭。余液开关就起到这样的作用。余液开关有一个插板阀和配套电动减速机组成。减速机将电机的高速旋转转换成低速，同时将输出力矩增大，再由丝杆，螺旋空心轴配合转行成直线运动，正反转实现阀门的打开和关闭动作。

余液减速机介绍：赛格SAF57DT80N4型号，电机功率0.75KW，转速1380R/Min输出转速84R/Min，输出扭矩76Nm，安装方式为：B5法兰安装/空心轴/单键。优势：成本经济，低噪音，运行平稳，许用径向载荷高。S系列说明：斜齿轮-蜗轮蜗杆减速机是由斜齿轮和蜗轮蜗杆传动组成，所以效率远比通常的蜗轮蜗杆减速机高。

3 余液开关的故障及分析

3.1 在生产过程中，由于离心机需要开停机操作，在每次开停机过程中都会有余液开关的动作。在使用的过程中多次出现拉杆弯曲变形；空心轴套脱丝；电机过载烧毁的故障。

3.2 故障的原因分析

（1）拉杆变形和空心轴套脱丝的原因是输出力矩过大造成的塑性变形，造成输出力矩变大的原因为，负载变大。由于余液开关为插板阀结构，通过物料为含水微小的PVC颗粒，这种颗粒聚集在插板阀门的间隙内，造成阀门卡涩，阀门要动作必须大才能拉开或者关闭。在阀门关闭和打开的终点，由于限位的作用，电机没有及时关闭也会造成拉杆和空心轴的作用力变大。电机为0.75KW的小型电机，电机保护动作需要动作时间，在未达到动作时间时，电机会堵转。由于减速机的结构为斜齿轮和蜗轮蜗杆传动，具有高的传动比，就将电机的输出力矩变大，从而造成机构中的薄弱部分损坏。最终结果就是电机烧毁，或者拉杆变形，空心轴损坏。

（2）由于生产中是离心脱水的过程，在生产开机和停机过程中，机组周围都有水汽的存在，尤其是在停机过程中，余液开关的放水口会排出50～60℃的热水，这样造成了潮湿环境，电机的接线盒以及接近开关等电气仪表的接线都会直接或者间接造成短路，造成电机烧毁。

4 余液开关的改造

4.1 改造方案的讨论

由于余液开关在离心机机组运行中起到重要作用，如果不能正常工作将影响整机的使用。为避免由于余液开关故障而造成整机的停用，提出了改造方案。综合分析故障原因，提出改造方案有以下两种：

第一种方案：采用液压缸做执行机构替换电机减速机结构，使用液压电磁换向阀动作来完成整个动作。需要液压站来提供液压动力。

第二种方案：采用气缸做执行机构替换电机减速机结构，使用气动电磁换向阀动作来完成整个动作。需要仪表气源来提供气动的动力。

4.2 方案选择

两种方案都放弃了电动机构，避免了由于环境湿气造成的故障，都是用了额外的动力源液压或者气压，在选择同种输出拉力/推力下液压的元件体型大小要小于气动元件。但是由于液压缸需要液压站（包含液压泵、储油箱、油压分配台、换向阀等组件。）提供动力，现场没有这些设备，需要单独购买。使用气缸方案，在核算好输出拉力/推力后，选择合适的缸径，合理的气压下即可完成整个动作。生产现场具备的公用项里有仪表气的供应，供应压力为0.4～0.6Mpa。综合现场的条件和投资大小，选择气动方案。下面对具体的参数进行核算。

首先要核算电动减速机机构的输出拉力/推力的大小：根据SEW减速机样本手册S系列查找型号为SAF57DT80N4的输入转速为1400r/min,输出转速为85r/min，最大扭矩为168N*M,输出拉力/推力为5200N，传动比为16.67，电机选择为0.75KW，则实际输出拉力/推力为6160N

气缸的输出拉力和推理由工作压力和气缸的直径决定，在压力为0.5Mpa，缸径为120mm，轴径为32mm，查下表得出

在压力为0.5Mpa时：F推=6135N，F拉=5730N；

在压力为0.6Mpa时：F推=7731N，F拉=7224N；

气缸理论出力表及气缸内径确定（表1）：

表1 气缸理论出力表（N）

根据输出力的大小选择直径为125mm的气缸时0.5Mpa即可满足要求，根据实际情况选择直径为125mm的双作用气缸。余液开关的行程为250mm，选择行程为250mm长度的双作用气缸。

4.3 使用气缸改造方案实施

余液开关的行程为250mm，选择直径为125mm，工作行程为250mm的气缸作为执行机构。原控制为电机的正反转实现余液开关的打开和关闭，为实现电路系统的兼容选择双作用三位五通阀作为气动切换元件，选择中间位为密封状态，动作线圈电压选择220VAC。只需要将原电机的三相交流380V电源改为两相交流220V电源即可实现对电磁阀的控制。将电机的三根线选择一根为公共零线，一根为拉开线圈L线，另一根为关闭线圈L线，拉开线接原电机正传接触器，关闭线接原电机反转接触器，零线接到公共零线端子即可。

5 改造后的效果

自2013年9月改造完成后该套机组未出现由于余液开关故障造成的机组停机。改造后使用过程中，由于选择气缸直径为125mm，输出力略大于原电动机构，由于插板阀的密封和阀板原先变形，气缸动作时有卡顿现象，在调整密封和校正阀板后此现象未见出现。整体使用效果良好，完全替换了原来的电动减速机机构，减少了由于余液开关故障造成的整机停车。改造完成后，整个余液开关做到了日常无维修的状态。

[1]赛格SAF57DT80N4选型样本。