煤用卧式沉降过滤式离心机发展概况
摘要：介绍了卧式沉降过滤式离心机的发展过程, 阐述了其国内外技术发展现状和研究水平, 概括了该机的3种传动装置驱动方式, 即双重电机驱动、单电机驱动和液压驱动的优缺点。
关键词：卧式沉降; 离心脱水机; 发展概况
卧式沉降过滤式离心机在选煤厂内用于煤泥和浮选精煤的脱水, 也被广泛应用于化工、石油炼制、轻工、医药、食品、纺织、冶金等行业, 煤炭行业已制定2015年规划, 我国将新建和改建数百座选煤厂, 原煤入选率由2005年的33%提高到50%以上, 增加原煤入洗量将达7～8亿ｔ, 与此同时对煤炭质量提出了更高的要求, 希望精煤中水分和灰分更低, 特别是浮选精煤水分迫切需要解决, 卧式沉降过滤式离心机在选煤厂应用于煤泥和浮选精煤的脱水已多年, 该机型具有产品水分低、占地面积小、没有辅助设备、系统较简单和适于物料浓度变化范围大等优点。但卧式沉降过滤式离心机仍存在一定的问题, 如设备结构复杂, 维修困难, 检修维护成本高, 功率消耗大, 造价高。因此还未在我国选煤市场广泛使用。
1 离心机的发展过程
离心机是利用离心力来实现固—液、液—液、以及液—液—固分离的机械。具有节省劳力、减轻劳动强度、改善劳动条件, 连续运转、自动控制、操作安全可靠等优点。自1836年第一台工业用三足离心机在德国问世, 至今一百多年来已获得很大的发展。1836年出现了棉布脱水机,1877年为适应乳酪加工工业的需要, 发明了用于分离牛奶的分离机。进入20世纪50年代研制成功了自动排渣的碟式活塞排渣分离机, 到20世纪60年代发展成完善的系列产品。随着近代环境保护、三废治理发展的需要, 对于工业废水、污泥脱水处理的要求都很高, 因此促使卧式螺旋卸料沉降离心机进一步发展, 最初的卧式螺旋卸料离心机是由两对开式齿轮传动获得转鼓与螺旋之间的差转速, 第一台螺旋离心机首次使用了二级行星齿轮差速器。并且使卧式螺旋卸料沉降离心机应用于煤炭行业中的选煤厂浮选精煤脱水[2]。
2 国内现状
我国20世纪80年代选煤厂开始使用卧式沉降过滤式离心机, 当时的机型为ＷＸ-1Ｘ型, 用于浮选尾煤的脱水, 但由于零部件使用寿命短、检修和维护工作量大等问题未能广泛的应用[3],为此, 煤科总院唐山分院开始研究卧式沉降过滤式离心机,1983年研制出了ＷＬＧ系列卧式沉降过滤式离心机, 螺旋叶片外缘采用
了烧结耐磨合金片或陶瓷片镶嵌工艺, 筛网使用碳化钨材料, 解决了螺旋和筛网使用寿命问题, 同时在机械加工精度和装配精度上有了很大的提高, 但由于种种原因也未能得到广泛的应用,20世纪末唐山生产的ＬＷＺ型系列开始在选煤厂投入使用, 效果良好[1],其结构与ＷＬＧ系列基本相同。20世纪80年代初, 为提高我国选煤机械的技术水平, 引进了美国ＢＩＲＤ公司的图纸和技术, 形成了ＴＣＬ系列卧式沉降过滤式离心机, 开始在一些选煤厂使用, 但使用数量很小。
离心机的高效脱水性能必须通过完善的自控系统才能得以实现。目前国内的主流控制方式是ＰＬＣ(可编程逻辑控制器) 控制, 控制功能较为单一, 虽然能够实现基本的控制要求, 但与国外离心机控制系统存在较大差距。屏幕显示一般都采用ＬＥＤ数码管逐条显示, 需要显示的工作参数需要不断调用, 操作繁琐[2]。 3 国外现状
在国外离心机的生产制造有近百年的历史, 广泛的应用于固液分离作业中, 主要的生产制造厂有法国的ＡＬＦＡＬＡＶＡＬ公司, 德国的ＫＨＤ公司、ＷＥＳＴ ＦＡＬＩＡ公司, 美国ＳＨＡＲＰＬＥＳ公司, ＤＭＩ公司、ＢＩＲＤ公司及日本的石川岛播磨株式会社, 巴工业株式会社, 三菱重工株式会社等十几家大公司。其中应用于煤炭行业的主要是美国ＤＭＩ公司、ＢＩＲＤ公司, 德国的ＫＨＤ公司, 荷兰的ＴＥＭＡ公司, 这些公司都有完整的系列产品, 同时又着力发展专用机型, 产品规格系列化使得这些大公司的产品在市场上有很强的竞争力。
ＤＭＩ公司的卧式沉降过滤离心机有以下优点:具有较大的离心强度和长径比, 其结构和参数确保了离心机的处理能力, 制造精度高, 使用寿命长, 转鼓和筛篮的更换周期已达1000ｈ。ＢＩＲＤ公司生产并在我国选煤厂使用的ＳＢ5700、ＳＢ6400型卧式沉降过滤离心机采用耐磨陶瓷筛网和螺旋, 其寿命可达15000ｈ。德国ＫＨＤ公司生产的ＳＶＳ型中800×1300型处理能力为10ｔ ｈ。荷兰的ＴＥＭＡ公司生产的卧式沉降过滤离心机结构独特(如图1所示), 沉降的圆锥段与过滤的圆柱段阶梯式连接, 增大锥段螺旋设计(内锥体), 可使离心机处于超深液池状态, 使池中液面高于固体排放面, 同时又增大了过滤筛篮的直径, 可以获得较大的离心力和直接的脱水效果。
国外部分厂家离心机的控制技术有很快的发展, 部分已经开始使用工业计算机或ＤＣＳ控制系统, 可实现比ＰＬＣ系统更多、更强大的控制功能。采用大屏幕显示, 可对所有控制参数、运行状态一次性显示, 采用菜单操作, 人机界面友好, 操作更为人性化。近期推出的技术可通过因特网实现上位机链接, 与生产厂家进行
数据通讯, 便于生产商对现场离心机进行远程故障分析及处理, 甚至可通过网络对现场进行实时数据组态和更新运行软件。
4 传动装置的驱动方式种类
(1)双重电机驱动:即一台电机通过皮带直接驱动转鼓产生转动, 另一台电机通过减速器(差速器) 驱动螺旋, 双重电机驱动是由两个电机协同工作, 在启动时两电机配合, 提供启动所需的能量, 并相应的减少每个电机上的电压和电流, 也就是减少了电机上的热载荷, 节省耗电量。
(2)单电机驱动:即一台电机通过主皮带轮驱动转鼓, 转鼓驱动行星齿轮差速器输入轴, 已产生差转速的输出轴驱动螺旋, 这也是卧式沉降过滤式离心机现在普遍采用的形式, 对行星齿轮差速器机械加工和装配精度要求高, 且要求传递扭矩大; 另一种单电机驱动形式即一台电机通过主皮带轮驱动转鼓, 次级皮带驱动差速器的轴, 从而产生差转速, 调整速差时需要停机进行, 属于简单驱动方式; 另外还有一种单电机驱动方式, 即采用单电机驱动主转鼓产生转动, 通过电磁涡流差速器产生速差, 这是一种制动的驱动方式, 类似于刹车装置, 产生负速差, 优点是控制方便、节约能源, 缺点是推料扭矩小。
(3)液压驱动:即转鼓及螺旋分别由**的液压系统驱动, 它具有其他驱动方式所不可比拟的优点:更大的驱动扭矩(是普通电机驱动的2～4倍) 、更为简便的速差控制方式以及更低的速差。这种驱动方式的缺点是设备成本较高, 对液压系统以及电控系统要求极高, 由于液压联接点较多, 存在泄漏的机会也较多。因此这种驱动方式对液压元件的质量和可靠性均有严格的要求。
5 结束语
卧式沉降过滤式离心机技术的发展推动了中国化工、选煤、环保等行业的进步, 对选煤工业的发展已经并正在发挥着重要的作用, 也为未来发展奠定了良好的基础。我国卧式螺旋离心机工业起步较晚, 但有部分厂家在某些技术、性能方面, 已经达到了国际先进水平, 在某些专项技术上甚至超过了部分国外品牌的离心机。但从我国离心机制造业整体来看, 不可否认的是, 与国外的离心机制造、新技术研发、尤其在整机可靠性、使用寿命、装配精度、操作的灵活性、人性化等方面还存在一定的差距。建议我国离心机生产设计单位能从多方面考虑进行设计、改进, 使我国卧式沉降离心机的新技术在应用、生产制造等方面得到进一步提高, 早日赶上和超过国际先进水平。
煤用卧式沉降过滤式离心机发展概况
摘要：介绍了卧式沉降过滤式离心机的发展过程, 阐述了其国内外技术发展现状和研究水平, 概括了该机的3种传动装置驱动方式, 即双重电机驱动、单电机驱动和液压驱动的优缺点。
关键词：卧式沉降; 离心脱水机; 发展概况
卧式沉降过滤式离心机在选煤厂内用于煤泥和浮选精煤的脱水, 也被广泛应用于化工、石油炼制、轻工、医药、食品、纺织、冶金等行业, 煤炭行业已制定2015年规划, 我国将新建和改建数百座选煤厂, 原煤入选率由2005年的33%提高到50%以上, 增加原煤入洗量将达7～8亿ｔ, 与此同时对煤炭质量提出了更高的要求, 希望精煤中水分和灰分更低, 特别是浮选精煤水分迫切需要解决, 卧式沉降过滤式离心机在选煤厂应用于煤泥和浮选精煤的脱水已多年, 该机型具有产品水分低、占地面积小、没有辅助设备、系统较简单和适于物料浓度变化范围大等优点。但卧式沉降过滤式离心机仍存在一定的问题, 如设备结构复杂, 维修困难, 检修维护成本高, 功率消耗大, 造价高。因此还未在我国选煤市场广泛使用。
1 离心机的发展过程
离心机是利用离心力来实现固—液、液—液、以及液—液—固分离的机械。具有节省劳力、减轻劳动强度、改善劳动条件, 连续运转、自动控制、操作安全可靠等优点。自1836年第一台工业用三足离心机在德国问世, 至今一百多年来已获得很大的发展。1836年出现了棉布脱水机,1877年为适应乳酪加工工业的需要, 发明了用于分离牛奶的分离机。进入20世纪50年代研制成功了自动排渣的碟式活塞排渣分离机, 到20世纪60年代发展成完善的系列产品。随着近代环境保护、三废治理发展的需要, 对于工业废水、污泥脱水处理的要求都很高, 因此促使卧式螺旋卸料沉降离心机进一步发展, 最初的卧式螺旋卸料离心机是由两对开式齿轮传动获得转鼓与螺旋之间的差转速, 第一台螺旋离心机首次使用了二级行星齿轮差速器。并且使卧式螺旋卸料沉降离心机应用于煤炭行业中的选煤厂浮选精煤脱水[2]。
2 国内现状
我国20世纪80年代选煤厂开始使用卧式沉降过滤式离心机, 当时的机型为ＷＸ-1Ｘ型, 用于浮选尾煤的脱水, 但由于零部件使用寿命短、检修和维护工作量大等问题未能广泛的应用[3],为此, 煤科总院唐山分院开始研究卧式沉降过滤式离心机,1983年研制出了ＷＬＧ系列卧式沉降过滤式离心机, 螺旋叶片外缘采用
了烧结耐磨合金片或陶瓷片镶嵌工艺, 筛网使用碳化钨材料, 解决了螺旋和筛网使用寿命问题, 同时在机械加工精度和装配精度上有了很大的提高, 但由于种种原因也未能得到广泛的应用,20世纪末唐山生产的ＬＷＺ型系列开始在选煤厂投入使用, 效果良好[1],其结构与ＷＬＧ系列基本相同。20世纪80年代初, 为提高我国选煤机械的技术水平, 引进了美国ＢＩＲＤ公司的图纸和技术, 形成了ＴＣＬ系列卧式沉降过滤式离心机, 开始在一些选煤厂使用, 但使用数量很小。
离心机的高效脱水性能必须通过完善的自控系统才能得以实现。目前国内的主流控制方式是ＰＬＣ(可编程逻辑控制器) 控制, 控制功能较为单一, 虽然能够实现基本的控制要求, 但与国外离心机控制系统存在较大差距。屏幕显示一般都采用ＬＥＤ数码管逐条显示, 需要显示的工作参数需要不断调用, 操作繁琐[2]。 3 国外现状
在国外离心机的生产制造有近百年的历史, 广泛的应用于固液分离作业中, 主要的生产制造厂有法国的ＡＬＦＡＬＡＶＡＬ公司, 德国的ＫＨＤ公司、ＷＥＳＴ ＦＡＬＩＡ公司, 美国ＳＨＡＲＰＬＥＳ公司, ＤＭＩ公司、ＢＩＲＤ公司及日本的石川岛播磨株式会社, 巴工业株式会社, 三菱重工株式会社等十几家大公司。其中应用于煤炭行业的主要是美国ＤＭＩ公司、ＢＩＲＤ公司, 德国的ＫＨＤ公司, 荷兰的ＴＥＭＡ公司, 这些公司都有完整的系列产品, 同时又着力发展专用机型, 产品规格系列化使得这些大公司的产品在市场上有很强的竞争力。
ＤＭＩ公司的卧式沉降过滤离心机有以下优点:具有较大的离心强度和长径比, 其结构和参数确保了离心机的处理能力, 制造精度高, 使用寿命长, 转鼓和筛篮的更换周期已达1000ｈ。ＢＩＲＤ公司生产并在我国选煤厂使用的ＳＢ5700、ＳＢ6400型卧式沉降过滤离心机采用耐磨陶瓷筛网和螺旋, 其寿命可达15000ｈ。德国ＫＨＤ公司生产的ＳＶＳ型中800×1300型处理能力为10ｔ ｈ。荷兰的ＴＥＭＡ公司生产的卧式沉降过滤离心机结构独特(如图1所示), 沉降的圆锥段与过滤的圆柱段阶梯式连接, 增大锥段螺旋设计(内锥体), 可使离心机处于超深液池状态, 使池中液面高于固体排放面, 同时又增大了过滤筛篮的直径, 可以获得较大的离心力和直接的脱水效果。
国外部分厂家离心机的控制技术有很快的发展, 部分已经开始使用工业计算机或ＤＣＳ控制系统, 可实现比ＰＬＣ系统更多、更强大的控制功能。采用大屏幕显示, 可对所有控制参数、运行状态一次性显示, 采用菜单操作, 人机界面友好, 操作更为人性化。近期推出的技术可通过因特网实现上位机链接, 与生产厂家进行
数据通讯, 便于生产商对现场离心机进行远程故障分析及处理, 甚至可通过网络对现场进行实时数据组态和更新运行软件。
4 传动装置的驱动方式种类
(1)双重电机驱动:即一台电机通过皮带直接驱动转鼓产生转动, 另一台电机通过减速器(差速器) 驱动螺旋, 双重电机驱动是由两个电机协同工作, 在启动时两电机配合, 提供启动所需的能量, 并相应的减少每个电机上的电压和电流, 也就是减少了电机上的热载荷, 节省耗电量。
(2)单电机驱动:即一台电机通过主皮带轮驱动转鼓, 转鼓驱动行星齿轮差速器输入轴, 已产生差转速的输出轴驱动螺旋, 这也是卧式沉降过滤式离心机现在普遍采用的形式, 对行星齿轮差速器机械加工和装配精度要求高, 且要求传递扭矩大; 另一种单电机驱动形式即一台电机通过主皮带轮驱动转鼓, 次级皮带驱动差速器的轴, 从而产生差转速, 调整速差时需要停机进行, 属于简单驱动方式; 另外还有一种单电机驱动方式, 即采用单电机驱动主转鼓产生转动, 通过电磁涡流差速器产生速差, 这是一种制动的驱动方式, 类似于刹车装置, 产生负速差, 优点是控制方便、节约能源, 缺点是推料扭矩小。
(3)液压驱动:即转鼓及螺旋分别由**的液压系统驱动, 它具有其他驱动方式所不可比拟的优点:更大的驱动扭矩(是普通电机驱动的2～4倍) 、更为简便的速差控制方式以及更低的速差。这种驱动方式的缺点是设备成本较高, 对液压系统以及电控系统要求极高, 由于液压联接点较多, 存在泄漏的机会也较多。因此这种驱动方式对液压元件的质量和可靠性均有严格的要求。
5 结束语
卧式沉降过滤式离心机技术的发展推动了中国化工、选煤、环保等行业的进步, 对选煤工业的发展已经并正在发挥着重要的作用, 也为未来发展奠定了良好的基础。我国卧式螺旋离心机工业起步较晚, 但有部分厂家在某些技术、性能方面, 已经达到了国际先进水平, 在某些专项技术上甚至超过了部分国外品牌的离心机。但从我国离心机制造业整体来看, 不可否认的是, 与国外的离心机制造、新技术研发、尤其在整机可靠性、使用寿命、装配精度、操作的灵活性、人性化等方面还存在一定的差距。建议我国离心机生产设计单位能从多方面考虑进行设计、改进, 使我国卧式沉降离心机的新技术在应用、生产制造等方面得到进一步提高, 早日赶上和超过国际先进水平。