立式离心机钟形罩磨损研究与实践

董晓磊

（1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012）

立式刮刀离心机（以下简称离心机）主要用于末煤和粗煤泥脱水，是选煤厂常用的脱水设备[1-2]。在离心机离心力的作用下末煤或煤泥紧靠在筛篮内壁上，伴随刮刀旋转脱料并在刮刀大端排出，水分和小粒度的煤透过筛篮筛缝甩出进入煤泥桶[3]。

精、中煤水分偏高，给生产、使用和运输带来不必要的麻烦。在实际分选过程中，水分偏高还会带来皮带打滑无法正常输送；对炼焦煤而言，水分过高会增加焦化能量损耗，增长焦化过程时间，降低焦炉效率和产率，减少焦炉实际使用寿命[4]。

离心机脱水过程中与物料接触的部件常规定义为易磨损部件，一般有筛篮、螺旋刮刀、钟形罩和出口保护环等[5]。分选后的煤从振动筛进入离心机时，布料锥起到降低冲击力和分散物料的作用，进而在筛篮和螺旋刮刀差速之下进行脱水和卸料作业。物料在离心力和重力作用下进入钟形罩和出口保护环，钟形罩在使用中保护滤液槽和出口保护环不受物料冲击磨损发生损坏，物料在重力作用下顺利流入皮带。在这个过程中钟形罩主要在离心力惯性和重力双重作用下产生冲击磨损和摩擦磨损，以冲击磨损尤甚[6]。立式离心机脱水原理结构图如图1。

1 钟形罩磨损的判断方法

通常情况下，可以从以下两个方面来判断离心机钟形罩是否已经磨损：

（1）物料出料水分骤升、离心液骤减

在离心机入料稳定的状态下，钟形罩磨损后，滤液槽也已可能受到磨损乃至损坏。滤液槽损坏后，由筛篮脱出后的水返流至物料中，脱水后物料水分骤然升高，这一脱水过程相当于没有作用，白白浪费电费。

（2）观察钟形罩磨损

从离心机机座观察孔位置用手电观察到钟形罩部分磨损情况，分析钟形罩使用前和使用后的磨损对比，初步判断钟形罩是否磨损，也可以在换新筛篮过程中，直接观察钟形罩的磨损情况和预计使用寿命。

2 钟形罩磨损的主要因素

2.1 入料落差

通常情况下，上层振动筛设备与离心机入口高度差越小，物料的势能和冲击力变小，对于钟形罩的冲击和摩擦磨损会降低；反之，伴随着高度差的增大，物料的势能和冲击磨损作用增大，钟形罩的使用寿命降低[7]。

2.2 离心机分离因数

离心机分离能力通常用分离因数来表达，也是主要指标之一。分离因数值越大，物料所受到的离心力越大，分离效果越好[8-9]。

分离因数随钟形罩直径增大而增大，随钟形罩与物料间磨损加剧，钟形罩的使用寿命降低，因此从经济角度出发将分离因数控制在一定范围内。

2.3 物料粒度和硬度

物料中固体的粒度和硬度也会对材料的磨损产生较大影响。随着大粒度和高硬度物料进入，加速了钟形罩受到的冲击磨损和摩擦磨损，正常工作寿命变短；相反，对于小粒度和低硬度物料，钟形罩磨损缓慢，工作寿命变长。因此采用分级处理物料，生产过程中离心机可以降低物料粒度，若对高硬度的物料进行脱水时，应严格控制物料中中煤和矸石含量[10]。

2.4 钟形罩大端直径

正常情况下，物料以冲击和摩擦方式接触钟形罩，钟形罩直径越大，冲击和摩擦的力度越大，钟形罩的使用寿命越短，钟形罩直径与冲击力度呈线性关系，与使用寿命呈反比关系。

3 钟形罩磨损的部位分析

物料的脱水是利用离心力，脱水后物料在钟形罩的阻碍下由离心力和重力的双重作用变为只有重力作用，钟形罩也是离心机中易磨损的部件，主要磨损部位是煤流通过位置，位于钟形罩外圈，如图2。

图2 钟形罩结构图

从刮刀分离后的物料在重力作用下进入钟形罩，物料运动过程中受离心力的惯性和重力双重作用。物料向钟形罩外部运动，也是冲击磨损和摩擦磨损最厉害的地方，在物料冲击磨损的冲蚀下，易磨损位置逐渐被侵蚀，直至外圈Ⅲ和筋板Ⅱ被完全磨损或者掉落。

钟形罩筋板Ⅱ主要是钟形罩罩体和外圈的连接和支撑结构，筋板Ⅱ上面会与物料产生磨损，钟形罩外圈Ⅲ内面与物料冲击接触、摩擦生成的磨损，磨损情况随着时间增长逐步严重。

观察现场磨损后的离心机钟形罩，可以分析出钟形罩的磨损主要发生在以下几个部位：钟形罩筋板Ⅱ和钟形罩外圈Ⅲ内面。通过现场使用后的钟形罩可以看到冲击和摩擦磨损造成的痕迹。

钟形罩筋板Ⅱ与物料磨损后，筋板变薄，筋板磨穿导致钟形罩外圈直接脱落。钟形罩外圈Ⅲ内面最先受到物料冲击，受磨损外圈逐渐变薄，磨损面积随时间增长逐渐扩大，直至外圈磨损完或者掉落。

4 提高钟形罩使用寿命的方法

离心机的钟形罩在工作时主要受到物料的冲击和摩擦而产生磨损。由分析可知，钟形罩外圈最早受到磨损而影响脱水卸料效果，主要受到材料的结构和耐磨性能影响，因此选择适宜的材质和结构才能解决钟形罩磨损问题。

选取材料ZG35、ZG35 分体结构和ZG35 镶嵌耐磨陶瓷等三种方式，在同等工况下进行实际生产验证，结果表明镶嵌耐磨陶瓷的钟形罩耐磨损的寿命最佳，耐磨性较好。表1、表2 分别为同等使用条件下，三种钟形罩使用寿命和使用成本对比。

表1 不同材质寿命对比

表2 不同材质使用成本对比

5 结语

（1）通过离心机出料水分骤升、离心液骤减和观察法等三个方面来判定离心机钟形罩是否存在磨损。

（2）钟形罩受物料冲击磨损和摩擦磨损，以冲击磨损尤甚，主要磨损部位为钟形罩外圈和筋板位置。

（3）从工业现场应用寿命数据可以看出钟形罩镶嵌耐磨陶瓷使用寿命是铸钢材质的3 倍及以上，分体式钟形罩的使用成本是铸钢材质的1/3，显而易见通过选取适宜材料可有效提升钟形罩的正常工作寿命，合理的结构能降低运行成本，是解决钟形罩磨损简单易行的方法。