HSG1400离心机在选煤厂的应用效果探析
【摘 要】离心脱水机是选煤厂用于细粒级物料水分脱除的必不可少的重要设备，其性能好坏对选煤厂的产品水分降低与经济效益有直接影响。文章介绍HSG1400型卧式振动离心机的工作原理及其主要结构特点，并对改离心机在准能源公司选煤厂的应用状况进行了分析。结果显示，HSG离心机具有运行可靠、故障率低、筛篮寿命长、维修工作量小、处理量大等优点，其综合性能较高，可以在选煤厂推广使用。
【关键词】选煤厂；HSG1400离心机；筛篮；产品水分
引 言
公司选煤厂洗选二车间采用重介浅槽洗选工艺。洗后大于 25 mm的块煤通过破碎机后进入皮带系统装仓；3～25 mm 的精煤和弧形筛上的末煤通过离心机脱水后进入上仓皮带。离心机是生产工艺上的关键设备，是保证煤质水分不超标的重要一环。车间选用引进的HSG1400型卧式振动离心机。自2006 年5月投用以来，离心机在运行过程中虽然暴露出了一些问题，但其总体工艺指标良好，运行平稳、可靠。
1 离心脱水机的分类
目前，应用于选煤厂的离心脱水机种类繁多。按脱水过程原理的不同，可分为3 种：（1）利用过滤原理使物料脱水的离心脱水机，称为过滤式离心脱水机；（2）利用沉降原理使物料脱水的离心脱水机，称为沉降式离心脱水机；（3）既利用沉降原理又利用过滤原理的离心脱水机称为沉降过滤式离心脱水机。其中，按入料粒度的不同，又可分为末煤离心脱水机和粗煤泥离心脱水机。按照筛篮旋转轴与地面所成角度的不同，又可分为立式离心脱水机和卧式离心脱水机。另外，还可以按照卸料方式的不同进行分类，如刮刀卸料和振动卸料等。神华准格尔能源公司选煤厂引进的HSG1400型离心脱水机用于重介精煤和中煤的脱水。
2 HSG1400离心机工作原理与结构特点
2.1 工作原理
离心机启动后，筛篮在驱动电机和振动系统的作用下，做旋转运动和主轴方向的振动。经过振动，脱介筛脱介后筛下3～25 mm精煤颗粒和弧形筛上的末煤通过溜槽、入料管被送入离心机大罐内锥形筛篮的小端。随着筛篮的旋转（转速290 转/min） 和轴线方向的振动（振幅 4～6 mm），煤粒在由筛篮小端（直径1 010 mm）滑到大端（直径 1 580 mm）的过程中，煤粒中的水分在离心力作用下，从筛篮条缝（0.4 mm）中被甩出。脱水后的煤料，从筛篮大端落入前面溜槽中，进入皮带系统装仓；筛缝甩出的离心液汇集到大罐水平排液口进入积液槽中。通过筛篮的旋转与振动实现煤与水的分离。振动可使筛篮上的煤料松动，有助于清
理过滤表面，防治筛面被颗粒堵塞，减少物料对筛面的磨损，提高脱水效果。
2.2 结构特点
结构上，该离心机可分为4个系统：工作系统、回转系统、振动系统与润滑系统。工作系统包括受料漏斗、入料管、筛座、筛面、机壳；回转系统包括传动装置、主轴装置、支承装置；振动系统包括振动电机、激振器、弹性元件；润滑系统包括油泵、电机、油路及冷却过滤器等。
（1）振动机构：离心机的振动是由两套旋转的不平衡块产生。不平衡块通过V形皮带轮与纤维齿轮传动机构互联。不平衡块的排列应使其转动时在水平面上的方向相向， 以产生一个水平运动。不平衡块的传动机构和轴完全封装在带油路润滑的机械装置内。采取调整不平衡块及改变其转动速度的方法给出振动的幅度和频率。
（2）筛篮：主要应用于离心脱水机脱水，是离心脱水机关键部件之一，是高速旋转的部件。工作时，筛篮不但要承受振动载荷，还要承受煤、水的严重冲击。所以，对强度和精度要求都比较高。主要由上法兰、下法兰、加强肋、加强环和不锈钢锥形网筒组成。其中，不锈钢锥形网筒由数块扇形筛网组焊而成（组焊时，在专用胎具上进行，胎具是自主设计外委加工），扇形筛网是由不锈钢丝轧制成特殊形状的筛条和支撑条，并通过专用设备焊接成型；筛条沿筛篮圆锥母线排列。为减轻筛缝堵塞，筛缝做成上小下大。筛缝规格一般为0.3～1 mm，我车间所用规格为0.4 mm，筛篮通过上法兰或下法兰上的孔用螺栓与主机联成一体。
（3）送料管：送料管是用中碳钢制成，可很容易地从机器上卸下以便于检验或更换。作为选项的管子是用耐磨材料制成或贴有瓷衬。其作用主要是引导含水分的煤进入离心机筛篮进而脱水。
（4）箱体：主箱体是用中碳钢制成，并装有网篮、送料管和支撑盘。箱体的结构便于离心出的产品垂直向下排出和废水由水平侧排出。贴有瓷衬的产品隔间装填区及贴有瓦衬的水隔间都是作为选项提供的。
（5）减震器：减震器包括缓冲板、橡胶缓冲环、橡胶缓冲垫和缓冲器箱体等，主要用于缓解冲击与减震。振动机构在整个离心机箱体以及装有网篮驱动轴的机构本体中产生一个水平运动。在每个方向上，该机构的水平运动都受到安装在机器后部的两个橡胶减震器园环的。这些减震器很容易使用。水平振动的幅度可以通过调节其间的空气间隙实现。
（6）驱动装置：装置包括：主驱动皮带轮、主驱动电机皮带轮、主驱动皮带、主驱动轴和主驱动轴承等。其中，主驱动皮带轮和主驱动电机皮带轮是用于传递动力；主驱动轴是支承转动部件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩；主驱动轴承是支撑机械旋转体，降低运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。离心机的网篮通过V型皮带由电机驱动。V型皮带和皮带轮位于机器的顶端。
网篮轴上的皮带轮是用铝合金制成并用螺栓固定在专用的法兰衬套上。振动机构由V型皮带驱动并装有可调节的皮带轮以便按照需要改变速度。
（7）润滑：系统包括：油箱、油滤组件、油泵、管路系统与油压表等。机器内所有的运动部件都用油润滑， 而油脂只用于机器装配期间油封和封严圈的初次预装。油装在机器的油箱中并由直连式电动机驱动的齿轮泵泵出。泵出的油在进入机器前先通过过滤器。润滑油在被泵入到齿轮传动机构和运动部件之后又被重力作用吸回至油箱。油的流速可以通过机器底部的观察窗检查。3 离心机的技术改造
3.1 离心机大罐内壁耐磨层的技术改造
离心机大罐内壁与入料管内壁均粘贴陶瓷块，以减少煤流、煤泥水流运动中的磨损。经过一段时间运行，陶瓷衬里常有损坏、脱落的，如修复不及时，就会磨损而伤及罐体、入料管本体。由于陶瓷块硬度高，耐磨性好，作为离心机的耐磨材料使用。但是，陶瓷块有脆裂性，在煤流冲击下，容易破碎、脱落，大大缩短耐磨层的使用寿命。一般情况下，该部位的耐磨材料脱落后，用可赛新耐磨胶粘接耐磨陶粒进行修复补平。
研究表明，要提高离心机的耐磨性能，须改变离心机大罐内壁的防磨损设计，采用新的防磨损设计思路。将硬性抗磨改为缓冲防磨，把陶瓷块改为胶板。在离心机大罐内壁粘贴耐纳特胶板，将硬抗磨改为软接触。耐纳特胶板是 LINATEX 耐纳特公司生产的一种专门用于抗磨的材料，具有优异的耐磨性、回弹性、抗冲击性和抗撕裂性。而且该材料具有不粘物料，还有减振和降噪声的性能。采用冷粘技术将胶板粘贴覆盖在离心机大罐内壁，形成可靠的耐磨层，可以很好地解决过流物料和被冲击件的磨损问题。
3.2 离心机筛篮拆卸专用工具的技改
厂家随机配带的离心机筛篮拆卸工具为4根较短的丝杠与心轴。用该工具拆卸筛篮时，人员必须进入筛蓝内，用扳手将4根丝杠逐步拧紧，直至筛篮背板滑出。由于空间狭小，筛面有锥度（13°），且不锈钢楔形筛条光滑，施工人员不便站稳和操作。同时，在用力拧动丝杠时，筛篮也随着转动，存在不安全因素，且操作费时费力。由于固定筛篮螺丝锈蚀，常常需要用氧焊烘烤加热，配合拆卸。
根据检修作业情况，设计制作了4根长 1 800 mm（长于心轴）丝杠、丝杠定位滑盘、端面受力盘。在拆卸离心机筛篮时，只需作业人员进入筛篮内，将心轴和丝杠安装到位即可撤出。主要操作在离心机壳体外进行，用千斤顶顶住心轴和端面受力盘，可轻松将筛篮背板滑出。不需氧焊烘烤加热，作业效率、安全可靠性得到极大提高。
3.3 增设离心机主轴打滑保护装置
原离心机主轴没有打滑保护装置。出现离心机筛篮堵料、皮带轮打滑或三角
带断裂等故障，如不能被及时发现，离心机不能进行脱水作业，将严重影响生产。经研究，在离心机皮带轮端面的外侧设置一接近开关，在皮带轮的钢质轮毂上焊接螺钉作为检测点，接近开关线路通过就地控制箱接入配电室，重新设置PLC模块程序。将信号反馈到集控系统进行实时监控，离心机控制系统与上游设备联锁。若离心机出现打滑或堵转等故障停机时，集控系统会及时显示离心机故障并报警。同时，上游相关设备将自动停止给料，便于及时发现、及时采取措施，避免离心机驱动电机过载或精煤筛堵料等造成严重后果。
3.4 离心机接料漏斗的技术改造
原设计离心机入料管上端的接料漏斗锥形堰较低，给料溜槽中的煤流进接料漏斗时常常冲击向外飞溅，造成离心机周围煤料堆积，离心机表面脏污。
根据现场情况，将漏斗的锥形堰加高到400 mm，把给料溜槽的下端套插在锥形漏斗内，从而避免给料溜槽下料时煤料的外溅。但加高漏斗的锥形堰，在进行更换离心机筛篮、耐磨层粘贴等检修作业时，必须先将入料管卸下。但是，由于给料溜槽的下端套插在接料漏斗内，只能将锥形漏斗或给料溜槽的下端用氧焊割掉，方可卸下。在安装好以后，再将割下的部分焊上。这样，增加了作业的难度与检修程序，作业不方便。为了避免给料溜槽对拆卸入料管的影响， 将接料漏斗由整体式改造为分体式结构，使锥形漏斗由两半锥合二为一组成，两半锥连接处焊接法兰。通过法兰、螺栓紧固，在检修时，拧松半锥法兰的螺栓，将阻挡一侧的半锥取下，既可轻松卸下入料管，又方便了检修。
4 应用效果
神华准格尔能源公司选煤厂自2006年5月引进HSG离心机带煤生产以来，设备运行平稳，使用状况较好。
4.1 主要优点
（1）筛篮使用寿命长，维护工作量小。由于采用弯形管入料和非刮刀卸料方式，物料不会直接冲击筛篮。同时，又避免了像刮刀卸料离心机那样因进入大块杂物而迅速损坏筛篮，大大提高了筛篮的寿命，减少了机电维修工的检修工作量。精煤卧振自带煤调试以来，共运行1年5个月，使用时间超过7 000 h，筛篮仍然磨损不大。即使入料硬度较大的中煤卧振，其筛篮使用了1年3个月才更换，筛篮质量好，更换周期长。
（2）整机系统运行可靠，故障率低。在长时间的运行中，整机运行平稳，未发生突然停车故障。只有1 台卧振更换振动输送带，其它设备零部件均未更换。设备运行时噪声较低，日常维护工作量小，基本可实现无人看守。润滑系统运转可靠，油压正常。润滑用油油质纯净，设备磨损小。
（3）处理量大。单台处理能力达到250～300 t/h。据了解，有的瞬间处理能力可达到300 t/h以上。但卧振仍可以正常生产，振动幅度不变，脱水效果良好。
4.2 存在缺点
（1）产品水分偏高。由于筛篮转速较立式刮刀卸料离心机小，离心力小，产品水分偏大。卧振水分7%，立式刮刀卸料离心机水分5%。
（2）处理细粒级煤效果差。当产品中接近0.4 mm筛孔的粒度增多时，卧振开始晃动；当细粒级将筛篮全部布满后，晃动加剧，以至于脱水效果恶化，产品跑水。此时需要停机，用水冲洗筛篮，或者用铁铲将煤泥铲除，然后再开车。这点在中煤卧振上表现最明显。设计时，中矸煤泥没有选用专用离心机，而是和中煤振动筛筛上物一起进入卧振。正常生产时，卧振脱水效果较好，但当振动筛上没有中煤而煤泥仍然大量进入时，卧振便开始晃动。此种情况持续时间越长，晃动越厉害，跑水严重。
分析原因是，当煤泥和中煤一起脱水时，因中煤内含大块煤，其流动性好。在旋转过程中能带走部分煤泥，防止煤泥糊住筛网。但是，在只有煤泥时，刚开始的煤泥能较好地脱水。因煤泥流动性差，脱水后的煤泥易滞留在筛篮上，而其它煤泥又继续进入，脱水后部分留在筛篮上，时间一长，筛篮上滞留非常厚的煤泥（ 最厚时达到 200 mm）。其结果是：一是严重阻碍了煤泥的脱水，筛网基本失去脱水作用；二是卧振负荷增大，物料分布不均匀失去动平衡，晃动剧烈，振动脱水效果差，形成恶性循环，使产品跑水加剧。
与此鲜明对比的是，精煤卧振，因其入料只有振动筛筛上物料，产品粒度广，很少出现不脱水现象。所以，为了防止卧振生产过程中出现晃动，一是要在停车时将筛篮内的积煤清除干净；二是要防止细颗粒物料单独脱水，最好不要用卧振进行煤泥脱水；三是保证振动筛脱泥、脱介效果，防止筛上物料含泥含介过多引起晃动或跑水。
5 结 语
多年的实践证明，天马公司的HSG1400型卧式振动卸料过滤离心机，具有较好的使用效果。其优点突出表现在设备运行稳定、故障发生率低、筛篮寿命长，维修量小等。虽然其在使用过程中存在若干缺点，比如产品水分偏高、细粒煤处理效果差等，但其总体应用效果较好。
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