1 臥螺沉降離心機簡介
臥式螺旋卸料沉降離心機（簡稱為臥螺離心機）是采用離心沉降法來分離懸浮液的機器，它廣泛應用于環(huán)保、石油、化工、冶金、醫(yī)藥、食品和輕工等領域。在近幾十年的發(fā)展中，臥螺沉降離心機在結構、性能、參數(shù)上發(fā)生了很大的變化，分離質量、生產(chǎn)能力也比以前有了較大的提高，應用的范圍也在不斷地擴大。近年來，由于人們環(huán)保意識的提高，使得該產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，同時帶動了臥螺沉降離心機等設備的進一步發(fā)展。例如：在城市污水處理中，污泥脫水是一個關鍵技術，而臥螺沉降離心機正是具有自動、高效、密閉、連續(xù)等諸多優(yōu)點，在這個技術關鍵中起著舉足輕重的作用。在連續(xù)離心機中，臥螺沉降離心機是對物料適應性較好、應用范圍較廣、分離效率較高的一種離心機。
臥螺沉降離心機的作用是將含細小顆粒的懸浮液，經(jīng)過固液分離，使懸浮液變?yōu)橄鄬Ω蓛舻囊后w和固體狀的泥渣。這樣處理的目的：一是減少整個污水中的固體含量，二是分離后的泥渣可以直接用車輛運走。
起初的臥螺沉降離心機是由二對開式齒輪傳動獲得轉鼓與螺旋之間的轉差，以輸送沉渣并用于淀粉工業(yè)上。但由于存在循環(huán)功率等諸多原因，人們經(jīng)過長期的研究發(fā)現(xiàn)，開式輪的傳動方式所需的功率很大，不僅能達到功效的極佳化要求。又經(jīng)過數(shù)年的研究，推出了轉鼓與螺旋間采用差速器連接的形式，這使得在處理同樣物料的情況下，所需功率大大下降，提高了有效功率的比例。真正具有實用價值的第一臺臥螺沉降離心機是1954年制造的，該機首次采用二級行星齒輪差速器。
它由轉鼓、輸料螺旋、差速器、進料管、軸承座、底架、罩殼及驅動電機等組成。轉鼓與輸料螺旋是二個相套在同軸上的旋轉件，其間以差速器連接。當懸浮液通過進料管進入離心機時，經(jīng)過螺旋加速器加速后即被送入轉鼓內。在強大的離心力場作用下，密度大的固相粒子被甩在沉降壁上，并很快沉降到轉鼓的內壁上。因轉鼓和輸料螺旋的轉速是不同的，它們之間存在一定的差速，分離后的沉渣經(jīng)輸料螺旋推動，不斷地被推向轉鼓的小端，從出渣口排出，而分離后的液體經(jīng)分離葉片進一步澄清，由轉鼓的溢流口流出，通過收集腔排出。在整個分離過程中，懸浮液不斷地輸入，澄清的液體和沉渣分別不斷地被排出，因此是連續(xù)自動分離。調節(jié)溢流口擋板的位置、機器轉速、轉鼓與螺旋輸送器的轉差、進料速度，就可以改變沉渣的含濕量和澄清液的含固量，因此，這些參數(shù)的調整是相當重要的。
2 液壓馬達的原理介紹
液壓馬達是一種星型活塞、正置換型的馬達。它通過活塞產(chǎn)生的壓力推動輥子轉動，使凸輪傳遞力。這個力的切線方向的分力使馬達旋轉。氣缸內活塞的運動取決于流經(jīng)分配器的壓力流體，分配器是用機械方式連接在凸輪上的，氣缸是被交替的連接到高壓液體包（工作沖程）和低壓包（返回沖程）上。差速器裝置使離心機的輸料螺旋與轉鼓之間產(chǎn)生差速，它包括一個低速高轉矩的液壓馬達，馬達的外殼用螺紋連接在轉鼓上，輸出軸通過鍵連接在轉子上。通過一個旋轉分配器把靜態(tài)的液壓油帶到馬達的旋轉部分上。
3 液壓馬達在臥螺離心機中的應用
在臥螺沉降離心機中，離心分離后的沉渣沿轉鼓內壁作縱向移動，是靠輸料螺旋與轉鼓導前的旋轉來實現(xiàn)的。為了保證轉鼓與輸料螺旋間有一個差速，就需要在轉鼓與輸料螺旋間有一個傳動裝置，傳統(tǒng)的裝置是采用擺線針齒輪行星減速器或漸開線齒輪行星減速器。經(jīng)過長期的研究，提出了在臥螺沉降離心機中采用液壓馬達差速器。
差速器是臥螺沉降離心機中較復雜而又極為重要的部件，其性能與質量往往決定著整個機器的性能。欲設計出體積小、重量輕、效率高、可靠耐用的差速器，就必須正確選擇傳動類型，才能使螺旋沉降離心機在生產(chǎn)中得到正常、高效、可靠的使用。液壓馬達是經(jīng)過幾十年研究，引進國外先進技術后，首次在國內成功使用的新技術；它是將一個低速大轉矩的液壓馬達裝入離心機中，并通過高速高壓旋轉密封連接器，將泵站中的高壓油輸入到液壓馬達中，在液力傳動中，工作液體是由泵站中的泵供給的，改變工作液體的流量來調節(jié)轉鼓與螺旋的相對速度，在具有一定壓力的輸送管道上安裝一個安全閥，以便過載時可使高壓油通過安全泄漏而起到保護作用。
4 配置液壓馬達的臥螺離心機的優(yōu)點
液壓馬達應用在臥螺離心機中，具有下列優(yōu)點：
（1）易于實現(xiàn)無級變速
傳統(tǒng)的機械差速器，一般輸出的轉速是固定的，不易調整。如果要調整轉鼓與輸料螺旋的差速，必須先停機，而后再更換皮帶輪。但液壓馬達則可以通過改變輸入其中的液壓油的流量，很容易地加以調整。轉鼓與輸料螺旋之間的差速不需要停機就可以任意調整。
（2）不易堵料，轉矩大
傳統(tǒng)的機械差速器由于采用了固定的差速，所以一旦懸浮液的進料量或含固量不穩(wěn)定，易造成機械差速器的損壞，從而使離心機發(fā)生堵料。液壓馬達傳動裝置具有差速反饋調節(jié)、推料功率自動補償功能。當負載發(fā)生變化時，它會自動調整輸出的轉矩與差速，從而使離心機不易堵料。而且同樣體積的差速器，液壓差速器的轉矩是機械差速器轉矩的2～3倍。
（3）單機處理能力大
由于采用了低轉速、大轉矩的液壓馬達，因此同樣規(guī)格的機器，在同等分離因數(shù)的條件下，其生產(chǎn)能力，分離效果都有較大的提高。
（4）差速小，易分離難以分離的物料
液壓馬達的差速可以達到1～10r/min，也就是說轉鼓與螺旋的極小差速可以在1～2r/min的條件下進行工作，而一般的機械差速器做不到這一點。因此機械差速器不能處理的難分離物料，液壓差速器同樣可以容易地進行分離。
（5）機器噪聲低
臥螺離心機是一種高速旋轉的機械，噪聲相對較大，國家頒布的標準為：噪聲≤90dB即為合格產(chǎn)品，機械差速器的噪聲一般在85～90dB之間，而液壓馬達差速器，由于是采用了液壓油作為傳遞轉矩的介質，是一種柔性力的傳遞，故它的噪聲較低，一般要比機械差速器低3～5dB左右。
（6）易于實現(xiàn)自動控制
由于采用了液壓差速器，使得很容易實現(xiàn)自動控制，將系統(tǒng)的壓力作為檢測和控制參數(shù)，當系統(tǒng)的壓力超過第一設定值時（也就是有堵料的傾向時），控制系統(tǒng)自動調整進入液壓差速器的流量（也就是提高臥螺離心機的差速）以加快推料的速度，減緩堵料的趨勢，一般壓力隨即會下降到容許值；如系統(tǒng)壓力繼續(xù)提高時，達到第二設定值時，控制系統(tǒng)自動關閉進料閥，停止進料；如系統(tǒng)壓力還在繼續(xù)提高并達到第三設定值時，則自動切斷電源停機；如系統(tǒng)壓力還在升高時，系統(tǒng)中的安全閥自動打開，液壓差速器的差速降為零。通過這一整套的自動控制，可以安全、可靠地進行正常的離心分離。
5 液壓差速器離心機與機械差速器離心機的比較
序號 | 名稱 | 液壓差速器離心機 | 機械差速器離心機 |
1 | 推料輸出轉矩 | 輸出轉矩大，比機械差速器大1～3倍，且具有推料例句顯示（壓力值） | 小且無力矩顯示 |
2 | 噪聲 | 80～85dB | 85～90dB |
3 | 推料時的差速 | 低達1r/min（提高分離及脫水效果） | 低至10r/min |
4 | 初始差速調節(jié)范圍與調節(jié)方法 | 1～20r/min，在運行狀態(tài)下無級調節(jié)，調節(jié)方便 | 調節(jié)差速需停機更換帶輪，調節(jié)不便 |
5 | 差速自動反饋，推料功率自動補償及堵料情況 | 當初始差速調節(jié)后，在推料進程中發(fā)生超載堵料時具有差速自動反饋，功率自動補償；差速反饋補償范圍大，不易產(chǎn)生堵料 | 無差速反饋補償；易堵料 |
6 | 在主機轉速變化時 | 差速不變，保持原設定初始差速，推料力矩不變（易實現(xiàn)小差速） | 隨轉速下降，差速減小，推料力矩下降（不易小差速） |
7 | 對物料濃度變化時的適用性 | 適應性強；對于難分離的物料，有較強的適應性，具有差速自動反饋，功率補償，推料力矩大 | 差；對于有些難分離的物料不能分離，無功率補償、差速自動補償，易發(fā)生堵料 |
8 | 發(fā)生堵料故障的處理 | 基本不發(fā)生堵料；萬一堵料，則可在轉鼓停止時啟動液壓排渣，可不必拆機清洗，排除故障方便 | 易發(fā)生堵料，當堵料時，只能拆機清洗，排除故障不便 |
9 | 實行自動控制 | 方便；帶有初始壓力報警端子及切斷進料泵供料，差速自動反饋，功率補償，自動排除超載故障，排除故障后自動恢復初始狀態(tài)，自動控制，堵料故障率低，對濃度變化適用范圍大；當壓力達到高壓力時，可自動停機，同時切斷其他連鎖裝置 | 困難，無此功能 |
10 | 報警輸出，安全保護性 | 具有超載報警輸出端子； （1）初始壓力；控制進料泵，差速反饋控制。 （2）高壓力報警；控制停機。 （3）壓力安全保護 | 無 |
6 國內外液壓馬達的應用情況
液壓馬達是一種高精度、高技術含量的部件，它在國外應用較為普遍，不僅應用于建筑行業(yè)的各類大型機械上，而且利用其特有的緩沖性和柔軟性，也應用于臥螺沉降離心機中，像著名的德國Bird Humboldt公司、Hiller公司及Flottweg公司都有液壓馬達差速器的離心機，但因其制造成本相對較大，價格偏高，一般用戶較難接受等原因，這類離心機在我國的環(huán)保市場上很少見。我國目前市場上常見的都是用電或機械的方式來控制離心機中的差速器。
7 裝有液壓差速器的臥螺離心機的應用實例
正是液壓馬達差速器有著比其他差速器更高的性能，從1999年起，開始在臥螺沉降離心機中采用了進口的液壓馬達差速器，并在廣州的西州水廠進行了現(xiàn)場運行，獲得巨大的成功。
在以后的幾年中，不僅使用進口的液壓馬達差速器，而且使用了國產(chǎn)的液壓馬達差速器，同樣獲得了成功，其生產(chǎn)的成本得到了很大下降，得到了廣大用戶的歡迎，如杭州祥符水廠、株洲水廠、深圳南山污水處理廠、云南個舊污水處理廠、浦東垃圾焚燒廠等項目，均是采用了國產(chǎn)的液壓馬達差速器。
8 結論
經(jīng)過一系列的試驗，從試驗結果可以看出，液壓馬達差速器應用在臥螺沉降離心機中，其處理能力及技術性能的確有獨特的優(yōu)勢，LW450型離心機的處理能力達到了45m3/h，比配置機械差速器的離心機大了1倍左右。一般配置機械差速器的離心機，螺旋與轉鼓間的差速通常是在10r/min以上，而液壓馬達可以在10r/min以下的條件下正常工作，甚至差速可以在1～2r/min的條件下，同樣進行正常的固液分離。而且其推料的轉矩是機械差速器的1～3倍，推出的沉渣也較機械差速器的離心機要干。
