卧螺离心机主要由高转速的转鼓、与转鼓转向相同且转速略高或略低的螺旋以及差速器等部件组成，广泛用于石油、化工、食品、制药、环保等需要固-液分离的领域，能够完成固相脱水，液相澄清，液-液-固，液-固-固三相分离，粒度分级等过程。

卧螺离心机是高速旋转设备，其振动主要是由转动部件的不平衡引起的。卧螺离心机能否正常开机运行，振动大小是关键。卧螺离心机振动大小通过振动速度均方根的极大值来衡量，振动速度均方根的极大值定义为振动烈度。影响卧螺离心机振动大小的原因很多，有设计的原因，也有生产制造、安装、操作等方面的原因。

在对卧螺离心机试车过程中，常常发现同台离心机进水试车的振动烈度大于不进水空载时的振动烈度，甚至有些卧螺离心机空载时振动很小，而进水试车时振动烈度大到超过 标准限值，造成整台离心机不合格。本文就卧螺离心机进水试车比空载试车振动更剧烈进行分析，主要分析了螺旋推料器配重平衡块的配重位置对进水振动的影响，以及减小影响的措施。

1 卧螺离心机简介

卧螺离心机主要由副电机、差速器、螺旋体、转鼓、主轴承、机座、机罩、传动装置及主电机等组成。其工作原理是：悬浮液经进料管和螺旋出料口进入转鼓，在高速旋转产生的离心力的作用下，密度较大的固相颗粒沉积在转鼓内壁上，与转鼓作相对运动的螺旋叶片不断地沉积在转鼓内壁上的固相颗粒刮下并推出排渣口。分离后的清液经液层调节板开口流出转鼓。螺旋与转鼓之间的相对运动（即差转速）通过差速器来实现，其大小由涡流制动器或副电机来控制。差速器的外壳与转鼓相联接，输出轴与螺旋体相联接，输入轴与副电机相联接。主电机带动转鼓旋转的同时也带动了差速器外壳的旋转，副电机通过联轴器的联接来控制差速器输入轴的转速，使差速器能按一定的速比将扭矩传递给螺旋，从而实现物料的连续分离。

2 进水试车振动分析

2.1 振动水试车振动烈度大的可能原因

进水试车比空载振动烈度更大的原因可能包括：

（1）进水后转动部件的质量增加，水的质量使卧螺离心机产生更大的弹性变形，进水后转动部件的绕度更大，产生更大的质量偏心，引起更强的振动。

（2）螺旋推料器对转鼓内腔旋转水的搅动产生质量偏心，引起更大的振动。

（3）由于离心机转鼓内腔的几何空间不对称，引起转鼓内腔旋转水的几何中心线与旋转轴心线不重合，产生质量偏心，导致更大的振动。

2.2 进水试车振动烈度更大的原因判断

通过计算知道卧螺离心机进水和空载的弹性变形均很小，二者的差异更小，可以忽略不计。因此，可以将卧螺离心机进水试车和空载试车看作刚体来处理，可以排除由于水的质量使转动部件绕度增大，从而使振动增强的情况。

转鼓和螺旋推料器转速不同步时，螺旋推料器对水有一定的搅动，一定程度上增强了离心机的振动。转鼓和螺旋推料器的转速同步时，转鼓内腔的水也与转鼓和螺旋推料器的转速同步，可以认为螺旋推料器对水没有搅动。但是，离心机进水试车的振动数据和转速不同步时的振动数据几乎没有区别。所以，螺旋推料器对水的搅动不是引起振动增强的主要原因。

离心机的转速很大，分离因数很高，离心加速度为重力加速度的数千倍。所以转鼓内腔旋转水只要很小的质量偏心就可能会产生较大的偏心力矩，从而增强振动。

综上所述，造成进水试车比空载振动烈度更大的主要原因，是转鼓内腔旋转水的质量偏心。

离心机转鼓由柱锥形筒体组成。转鼓在装配前经过精加工，精度等级很高，可看作由理想的圆柱和圆锥体内腔组成。转鼓的动平衡是通过在转鼓外壁去重处理来达到的，转鼓的去重处理方法不会影响离心机内腔的几何形状。在进水试车时，假设去除螺旋推料器，高速旋转水的形状也由圆柱和圆锥体内腔组成，在这种情况下可以认为转鼓内腔旋转水的几何中心线与转鼓轴心线重合，而转鼓的轴心线可以近似地认为和旋转轴心线重合，即可认为转鼓内腔旋转水的几何中心与旋转轴心线重合，表明转鼓内腔旋转水无质量偏心。所以转鼓不是造成转鼓内腔旋转水质量偏心的原因。

离心机螺旋推料器由螺旋叶片和螺旋筒体组成。螺旋筒体在焊接螺旋叶片之前通常只加工其外表面。螺旋叶片通常是由一片片的钢板压成的，然后被焊接在螺旋推料器的筒体上。焊接叶片后的螺旋推料器通常只对螺旋叶片外圆进行精加工，不对螺旋叶片的端面进行精加工。这种制造工艺会造成螺旋推料器的偏心质量较大，从而使螺旋推料器的配重质量较大。螺旋推料器的配重通常是在螺旋推料器两头的叶片上增加配重块来达到平衡的目的。

为了减小配重块的质量，通常把配重块的选择半径取较大，这样配重块就完全淹没在液层中。转鼓内腔旋转水由于配重块的干涉，使水层不对称地少了2个缺口，从而造成转鼓内腔旋转水的质量偏心；螺旋叶片的一部分伸入液层中，使转鼓内腔旋转水有了螺旋形的缺口，这是引起转鼓内腔旋转水质量偏心的另一个主要原因。

综上分析，卧螺离心机进水试车比空载振动烈度更大的主要原因是转鼓内腔旋转水的质量偏心。造成转鼓内腔旋转水质量偏心的原因有两个：一是螺旋推料器螺旋叶片上焊接的配重块，二是螺旋推料器的螺旋叶片。

3 改进方法

3.1 减小配重块对转鼓内腔旋转水的影响

螺旋推料器动平衡偏心质量越小，配重块质量就越小；配重块质量越小就越容易做到配重块不接触水层。所以设计时首先要从理论上避免螺旋推料器的质量偏心，其次要增加制造精度，特别是应对螺旋推料器的内腔进行精加工。

3.2 减小螺旋叶片对转鼓内腔旋转水的影响

要减小螺旋叶片对转鼓内腔旋转水的影响，就要降低螺旋叶片造成的转鼓内腔旋转水的质量偏心：

（1）从设计上去避免，比如采用双头螺旋代替单头螺旋。

（2）螺旋叶片焊接后，应对其螺距和端面进行 校正。

4 试验比较

由于受制造成本以及加工设备的限制，本试验用双头螺旋卧螺离心机的螺旋叶片端面未进行精加工，只对配重块焊接不同位置进行了两组试验：一组配重块处于水层中，另一组配重块不接触水层。试验采用AWA5933型测振仪，采取接触方式对离心机大端轴承和离心机小端轴承进行了测量。

测量结果显示，配重块处于什么位置对空载振动没有影响。配重块不接触水层，水平和竖直方向的振动值比处于水层中时更小，轴向方向的振动值与处于水层中时很接近，振动烈度比处于水层中时更小。试验说明：配重块引起转鼓内腔旋转水的质量偏心，高速旋转时因其产生的轴向离心力，对水平和竖直方向的振动有影响，对轴向方向的振动几乎没有影响。

5 结语

振动是由转动件的质量偏心引起的。转动件的质量偏心在生产中不能完全避免，只能尽量减少。要尽量减少卧螺离心机进水试车水层的质量偏心，缩小进水试车与空载振动的差距，主要有3个措施：

（1）从设计上去规避。

（2）提高螺旋叶片的制造精度。

（3）在选择配重块配重位置时，尽量使配重块伸入水层的体积较小，做到配重块不接触水层。