立式离心机筛篮间隙调节器的研制与应用

秦宇臻

(冀中能源峰峰集团 马头洗选厂，河北 邯郸 056046)

马头洗选厂是冀中能源峰峰集团的主力选煤厂，下设马头总厂、九龙生产部、孙庄生产部和山西分厂四个生产单元。其中马头总厂是我国“一五”期间由前苏联援建的156项重点工程之一，1959年9月24日建成投产，设计工艺为“跳汰+浓缩浮选”，原煤入选能力为2.0 Mt/a的中央型选煤厂。历年来经多次技术改造，现生产工艺为“不脱泥三产品重介旋流器+直接浮选，尾煤浓缩、两段回收”，原煤入选能力为4.0 Mt/a以上[1]。于2009年开始，先后完成对孙庄、九龙两个生产部的全重介技术改造，一厂三部选煤工艺和经济技术指标均达到国内同行业领先水平，年入选原煤能力突破10 Mt，主要入选峰峰集团所属梧桐庄矿、羊东矿、新三矿、九龙矿等矿产原煤，主导产品为十级冶炼焦精煤和新产品肥精煤，主要供武汉钢铁、邯郸钢铁、新兴铸管、安阳钢铁等。

立式螺旋卸料离心机在马头洗选厂主要用来回收煤泥水中>0.15 mm粒级的粗煤泥，入料浓度一般>50%，处理能力为15～45 t/h，产品外在水分为17%～21%[2]，离心机筛篮筛网间隙为0.25～0.35 mm。在使用过程中，离心机的螺旋卸料转子由于被煤泥水长时间冲刷，会发生磨损，导致螺旋卸料转子与筛篮的间隙增大，从而影响产品水分。如何能够快速高效、安全方便的将离心机螺旋卸料转子和筛篮的间隙调节至理想的位置，对于离心机脱水效果的好坏至关重要。

1 分析原因

1.1 立式螺旋卸料离心机结构

立式螺旋卸料离心机主要由筛篮、螺旋卸料刮刀、差速器、钟形罩、出口保护环、布料锥、机座、上盖、入料口、出口圆锥体、电机座和电动机等部分组成(图1)。其中，筛篮位于螺旋卸料转子外侧，用于分离煤泥中的水分和煤粒；螺旋卸料刮刀固定在差速器上，与筛篮之间保持合适的间隙，用来清理筛篮上的积煤，确保筛篮的透水率；差速器使筛篮和螺旋卸料刮刀保持同向旋转，并存有适当的转速差，使螺旋卸料刮刀能够及时有效地去除筛篮上多余的积煤，从而避免因筛篮上积煤过多，影响产品水分[3]。

1—出口圆锥体；2—机座；3—差速器；4—出口保护环；5—钟形罩；6—筛篮；7—螺旋卸料刮刀；8—上盖；9—布料锥；10—入料口；11—电动机；12—电机座

1.2 立式螺旋卸料离心机工作原理

立式螺旋卸料离心机是利用机械旋转产生的离心力，实现固液分离的一种脱水设备。电机通过三角皮带带动差速器进行运转，差速器上装有两对齿数相差为1的斜齿圆柱齿轮，它们分别与装在外轴上和装在心轴上的齿轮相啮合，从而使筛篮和螺旋卸料刮刀保持同向旋转，并有适当的转速差。煤泥通过入料口，经布料锥进入筛篮与螺旋卸料刮刀之间的空间。在离心力的作用下，水和小的煤泥颗粒透过物料层，穿过筛网，沿上盖流入机座上部的集水槽内，然后通过设在机座两侧的排液管排出机外；煤粒保持在筛篮内侧，螺旋卸料刮刀与筛篮之间有一定的转速差，使螺旋卸料刮刀将煤粒从筛网上刮下，并将其推送至筛篮底部，从而把脱水后的煤泥卸到机器下方的收料漏斗里，这一脱水过程连续不断地进行[4]。

1.3 生产中出现的问题

在实际生产中，离心机经过长时间使用，煤泥会对离心机内的螺旋卸料刮刀产生较大的磨损，随着螺旋叶片的磨损，叶片边缘与筛面之间的间隙逐渐变大，不能满足1.5±0.5 mm的正常使用间隙，煤泥粘附在筛篮上，不能及时被刮掉，导致离心机筛篮的脱水效果下降，产品水分偏大，同时加重了离心机筛篮的磨损程度，缩短了离心机筛篮的使用寿命[5]。

此外，煤质与入料粒度组成的不同，离心机的处理能力也有很大不同。一般来说，随着入料中细颗粒含量增加，如果不能及时调整筛篮与螺旋卸料刮刀之间的工作间隙，则会影响离心机的脱水效果，导致离心机处理能力降低，产品水分增大[6]。

1.4 实际操作中的问题

在实际操作中，调节离心机筛篮与螺旋卸料刮刀之间的间隙需要将离心机入料溜槽、上盖、布料锥、出口保护环、筛篮和螺旋卸料刮刀卸下，在螺旋卸料刮刀下面放入一组调整垫片，每一垫片厚度为1 mm，可使螺旋叶片与筛面之间的间隙减少0.34 mm，在螺旋卸料刮刀下面放入适当的调整垫片，使螺旋卸料刮刀上升至合适的高度，保持1.5±0.5 mm的正常使用间隙，调节完毕后，再将拆卸下来的部件依次装上，才能完成筛篮与螺旋卸料刮刀之间间隙的调节工作。然后测量筛篮与螺旋卸料刮刀的间隙，若间歇调整的不合适，则需将上述工序再重新进行一遍，十分繁琐。每次调节离心机筛篮和螺旋卸料刮刀之间的间隙时，大约需要6个人，耗时6 h才能完成筛篮间隙的调节工作。这种调节方式劳动强度大，操作过程繁琐，极易发生返工情况，费时费力，并且危险系数高，不利于现场施工管理。

2 改造措施

(1)筛篮间隙调节器的制作。离心机筛篮间隙调节器的设计依据差速器上端盖螺孔尺寸和深度，将φ32的圆钢截成205 mm，并在两端车出M27×3螺纹，长度均为55 mm，在2个丝扣固定端靠近其中一个丝扣固定端预留φ32、长度为5 mm的轴肩，其余为φ27[7]，在另一丝扣固定端的外端车出六方把手，方便使用扳手进行操作调节螺旋卸料刮刀和筛篮之间的间隙[8]。离心机筛篮间隙调节器非标件设计制作图及实物图见图2。

(2)筛篮间隙调节器的使用。使用筛篮间隙调节器前，需先将筛篮调节器安装到差速器上，之后再将螺旋卸料刮刀穿过筛篮调节器固定在离心机差速器上。当离心机因螺旋卸料刮刀磨损而造成产品水分偏大时，便需要调节离心机筛篮和螺旋卸料刮刀之间的间隙，只需拆下离心机上盖，露出筛篮调节器一端的六方，用扳子卡住六方转动，根据作用力与反作用力原理[9]，便可上下调节筛篮间隙调节器的高度，带动调节螺旋卸料刮刀的高度，从而调节螺旋卸料刮刀与筛篮之间的间隙，使其达到正常使用间隙。

图2 离心机筛篮间隙调节器

3 改造效果

通过使用筛篮间隙调节器，不再需要进行繁琐的工序，并且可以一边测量筛篮与螺旋卸料刮刀的间隙，一边调节螺旋卸料刮刀的高度，灵活方便，省时高效，随时调整，直至筛篮与螺旋卸料刮刀间距离达到最佳间隙，使其达到理想脱水效果。每次调节一般需要4个间隙调节器一起旋转相同的转数，使得螺旋卸料刮刀水平升降，直至使螺旋卸料刮刀在转动中达到平衡[10]。

在采用离心机筛篮间隙调节器来调节筛篮间隙时，每次调节工作仅需要2个人，耗时1 h，便可完成对离心机筛篮间隙的调节工作，方便操作，效果显著，安全实用。使用离心机筛篮间隙调节器，可根据生产实际情况，方便及时地对筛篮和螺旋卸料刮刀之间的间隙进行调整。生产统计数据(表1)表明，改造后离心机产品水分达标，由17%～21%降至15%～17%，不仅水分降低，且波动范围变小；同时也避免筛篮超负荷运转，延长了筛篮的使用寿命，马头洗选厂共有5台立式螺旋卸料离心机，通过使用离心机筛篮间隙调节器，每年可为企业节约材料备件费用约10万元。

4 结语

马头洗选厂根据现场实际情况，对立式螺旋卸料离心机筛篮和螺旋卸料刮刀间隙调节方式进行了改造，设计制作了离心机筛篮间隙调节器，可在不拆卸筛篮、螺旋卸料刮刀和出口保护环的前提下，对螺旋卸料刮刀和筛篮之间的间隙进行有效调节，使离心机达到理想脱水状态，确保产品指标达标。此次改造不仅改善了离心机的脱水效果，还为企业在实现安全生产，减员提效，提高机电设备管理水平和节约材料备件费用等方面发挥了积极作用，具有较高的管理价值和推广价值。

表1 应用前后离心机产品水分月平均值对比表

参考文献:

[1] 谢广元.选矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001.

[2] 戴少康.选煤工艺设计实用技术手册[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

[3] 孙启才，金鼎五.离心机原理结构与设计计算[M].北京:机械工业出版社，1987.

[4] 汤慧华，杨德武，汪 洋，等.螺旋卸料过滤离心机的理论研究[J].过滤与分离，2004,14(4)：12-14.

[5] 钱广华，李居海.PTA装置立式离心机常见故障分析[J].石油化工设备技术，2006,27(3)：27-28,32.

[6] 黄志新，钱才富，范德顺，等.离心机作用下螺旋推进器强度分析[J].化工机械，2006,33(3)：152-155.

[7] 周廼荣，严万生.矿山固定机械手册[M].北京：煤炭工业出版社，1986.

[8] 濮良贵，纪明刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2000.

[9] 孙 桓，陈作模, 葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2010.

[10] 黄文伟，俞如友. 离心机转子——支承系统振动故障诊断方法研究[J].化工装备技术，1991,12(2)：20-25.