某公司采用悬浮法生产SAN珠料，离心脱水选用阿法拉伐公司的CHP5000MA卧螺卸料沉降式离心机。设备投用14年来，除差速器故障较多以外，运行相对平稳，分离效果好，能满足工艺生产的要求。

但是，随设备运行周期的延长，螺旋、转鼓磨损变形越来越严重，动不平衡量大幅增加，设备振动加剧，差速器故障更加频繁。

若整台设备进口，定货周期长，费用昂贵，因此对该设备进行了国产化更新改造。从改造后的运行状况看，达到了预期目标。

1 SAN悬浮液分离工艺流程

SAN淤浆经冷却后由泵送入离心机进行离心洗涤和脱水，然后进行干燥，母液送往废水单元。

2 卧螺沉降式离心机结构及工作原理

转鼓和螺旋输送器在机壳内同心安装，主电动机通过带传动转鼓旋转，转鼓通过空心轴与行星差速器的外壳相连接，行星差速器的输出轴带动螺旋输送器与转鼓作同向差速旋转。悬浮液从中心加料管连续送入机腔内，经过螺旋输送器内筒加料隔仓的进料口进到转鼓内，依靠固液两相的密度差，在离心力的作用下分离分层。由于螺旋与转鼓的相对运动，沉渣被螺旋推送到转鼓小端的干燥区从排渣孔排出，澄清液从转鼓大端的溢流孔流出。

转鼓的运转速度直接决定分离因数，而螺旋的速差则直接影响被输送到转鼓外的固体含水率。它对处理量、停留时间和固体排出有直接影响。

3 运行中主要故障

离心机在运行过程中，经常出现差速器输出端滚动轴承，Ⅰ、Ⅱ级行星齿轮，行星齿轮铜瓦以及骨架油封等损坏的情况，同时螺旋推料工作表面粘结的硬质合金刀片脱落、外转鼓冲刷磨损严重，从而引起离心机振动加剧、过载跳闸等故障，差速器使用寿命1～3个月，无法保证长周期运行。

4 改造措施

4.1 螺旋输送器改造

螺旋输送器的螺旋叶片由原等螺距设计成螺距渐变的形式，螺距从转鼓大端至小端逐渐减小，使沉渣在输送时除受到径向的离心力压实外，还受到轴向的双向挤压作用，沿轴向产生挤压力。于是沉渣的毛细孔隙减小，所含的水分向外排放，从而使沉渣的含水量降低。

CHP5000MA卧螺沉降式离心机的螺旋推料面是采用粘结硬质合金片（20mm×20mm）的办法，将合金片粘结在螺旋带上工作，由于冲刷、粘结剂的老化和检修时难免的碰撞、敲击，合金片部分脱落，不平衡量严重超标，造成机器振动，需要修理。在本次改造中，螺旋输送器排渣口及螺旋推料面选用高耐磨材质硬质合金，进料管及其它与物料接触的部件选用316L不锈钢材料。采用在螺旋推料面热焊钨钴合金（50～55HRC）的方法，解决了硬质合金片脱落的问题。在热焊中采用特殊的WC-Co硬质合金与钢钨极氩弧焊焊接材料及工艺，不仅解决了变形问题，而且具有以下优点：

（1）焊接牢固，不会脱落，可以在螺旋片的表面形成连续的硬质合金层，使螺旋片和硬质合金层形成一个整体，结构更加 合理。

（2）制造周期短，成本低。

（3）焊接硬质合金的表面容易加工，可以通过机械加工的方法保证零件的加工精度。

（4）用微电脑整机动平衡仪对整机动平衡进行校正，进一步降低了整机振动（本机实际动不平衡质量4.6g）。

将螺旋前端第二、三螺旋带之间的8个丝堵进行了改造，在丝堵的中心位置分别钻削了φ6.8mm的圆孔，使积存在前腔的物料能及时被甩出，保证螺旋的平衡不被破坏，以降低其振动值。

4.2 转鼓国产化制造

（1）转鼓两端半轴坯料的制备

转鼓半轴选0Cr18Ni11Nb，坯材为铸件。该材料抗拉强度为210MPa，比普通的奥氏体不锈钢高约30MPa。严格控制浇铸温度，在热节大的地方设置了补缩冒口，控制冷却顺序，取得了较好效果。

（2）其它零部件的机械加工

外转鼓组件材质均采用1Cr18Ni9Ti，在水平段和锥段车销加工过程中利用胎具严格控制其加工精度。

4.3 差速器行星架滚动轴承改造

CHP5000MA离心机差速器选用P47.5渐开线行星齿轮变速器，结构为动轴线轮系（也称周转轮系）中的双级NGW型传动，一级行星轮架输入端和二级行星轮架的2个支撑端都采用RHP XLJ5E，动载荷约7500N。差速器出现故障后全面检查，发现损坏的部件几乎全部集中在输出端轴承（RHP XLJ5E）。从轴承表象上看，损坏有滚珠变形、轴承保持架损坏及滚珠轨道碾压变形严重几种。

定量计算差速器输出端轴承承受的载荷是一个非常复杂过程，影响因素多。某厂高密度聚乙烯车间福乐伟Z92卧螺离心机使用工况和该CHP5000MA卧螺离心机相似。福乐伟Z92离心机连续运行超过150d，差速器出现故障一次，故障原因是二级行星轮的一组滑动轴承润滑不良所致，输出端轴承使用情况良好，内外圈轨道、滚动体、保持架完好，磨损量小。

通过综合对比分析，差速器二级输出端轴承承载能力太小是差速器故障的主要原因。为了保证几台差速器的互换性，只改造差速器前端盖及离心机的机头法兰，将输出端轴承由XLJ5E改为6224，轴承动负荷则由7500N提高到了14600N。改造后的CHP5000MA卧螺离心机差速器的寿命已经由平均60d提高到180d以上，情况良好。

4.4 改造效果

整机国产化更新改造后运行良好，经过对离心机机架、转鼓承载轴承的状态检测显示，其振动值都保持在一个相对较低的水平，且一直很稳定，差速器的温度也在72～85℃正常变化。改造前后进料量均为6.0m³/h，振动值比较见下表：

可以看出，螺旋、转鼓的运行状态良好，国产化改造是成功的。

5 经济效益

国产及进口离心机部件价格比较见下表：

从上表可以看出，进口1台离心机比国产离心机的价格高出587万元，且每年可节约备件费67万元，国产化改造的经济效益可观。另外，国产化改造后成功解决了螺旋经常失衡的问题，机器的维修、备件的订购方便、快捷，保证了安稳优生产。

6 结语

CHP5000MA卧式螺旋沉降离心机国产化更新改造工作已经完成，从目前超过24个月的运行状态看，设备振动值大幅降低，离心脱水效果良好，差速器运行状态稳定，寿命增长，维修费用降低，满足工艺要求，达到了预期目标。但离心机主轴承润滑系统换热效果不佳，主轴承温度偏高，此系统的改造将是下一步工作的重点。