羅鵬飛 李子豪

摘? 要：碟片式連續(xù)流離心機(jī)越來越多的應(yīng)用在食品加工和疫苗生產(chǎn)等相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)工藝流程中，它主要可以將固態(tài)顆粒物雜質(zhì)從液體中有效且連續(xù)的分離出來，幫助生產(chǎn)操作人員得到自己所需的物質(zhì)成分。碟片式連續(xù)流離心機(jī)的自動(dòng)化程度很高，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在使用過程中對工況要求很高，所以使用過后的維護(hù)保養(yǎng)就尤為重要。本論述以Westfalia碟片式連續(xù)流離心機(jī)為例，詳細(xì)分析和闡述該設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、組成以及在日常生產(chǎn)過程中的維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn)，并對一些實(shí)際工作中的常見案例進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：碟片式連續(xù)流離心機(jī);轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)部清潔;加油潤滑;軸機(jī)械密封

中圖分類號： TQ051.8 （是數(shù)字0）????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著藥品生產(chǎn)行業(yè)的不斷發(fā)展，各個(gè)環(huán)節(jié)的藥品生產(chǎn)設(shè)備也在發(fā)生著不同程度的技術(shù)革新。分離機(jī)械是藥品生產(chǎn)領(lǐng)域中原料藥生產(chǎn)過程的主要工序設(shè)備，目前制藥生產(chǎn)上使用的最多分離機(jī)械為離心機(jī)。離心機(jī)又因其結(jié)構(gòu)和用途的不同分為生產(chǎn)用離心機(jī)和試驗(yàn)用離心機(jī)，其中生產(chǎn)用離心機(jī)就是我們所說的連續(xù)流離心機(jī)，由于它離心效率高、對藥液的分離效果好，所以較為適合大批量制品的離心生產(chǎn)。此文便以Westfalia碟片式連續(xù)流離心機(jī)CSA 8-06-476為例，為大家詳細(xì)的介紹其設(shè)計(jì)構(gòu)造、工作原理以及整機(jī)的大修與維護(hù)保養(yǎng)情況。

1.1離心分離的發(fā)展歷程

離心分離一般包括在碟式、管式和室式等各種分離機(jī)內(nèi)所進(jìn)行的過程，在后文中主要淺析在碟式分離機(jī)內(nèi)所進(jìn)行的離心過程。在工業(yè)生產(chǎn)中，離心機(jī)基本屬于后處理設(shè)備，主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝過程。工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲，比如19世紀(jì)中葉，先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機(jī)，和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的上懸式離心機(jī)。這些最早的離心機(jī)都是間歇操作和人工排渣的。?由于卸渣機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機(jī)，間歇操作離心機(jī)也因?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)控制而得到發(fā)展。我國的碟式分離機(jī)研制已經(jīng)具有四十多年的歷史，尤其在近十年來隨著機(jī)械制造行業(yè)的不斷發(fā)展，碟式分離機(jī)的需求越來越大，應(yīng)用的領(lǐng)域也在擴(kuò)大。但是，對于大型的碟式分離機(jī)，由于國內(nèi)原材料和制造水平的原因，與國外同類產(chǎn)品還存在一定的差距。

1.2離心分離工藝的原理

當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)，由于重力場的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會(huì)上浮。微粒在重力場下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān)，并且又與重力場的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒，直徑為數(shù)微米，就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過程。?? ???? 此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無條件的絕對的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對的，有條件的，要受到外力才能運(yùn)動(dòng)。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快。對小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們在溶液中成膠體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過程的。因?yàn)轭w粒越小沉降越慢，而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，才能迫使這些微粒克服擴(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)。??????? 離心就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。

2.1 Westfalia碟式離心機(jī)CSA 8-06-476的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.2 Westfalia碟式離心機(jī)CSA 8-06-476的工作原理

分離物通過進(jìn)料口1流入轉(zhuǎn)鼓，在碟片組4中得到澄清，由于碟片組由大量相互疊加的錐形碟片組成，液體通過很窄的碟片間隔腔，被分成薄薄的液層，沉降位移降低到了最小。經(jīng)澄清的液體擠向轉(zhuǎn)鼓中央，然后流向夾持器腔，輕液將從那里通過夾持器3在帶壓的情況下無泡沫的排出。固體顆粒將得到加速而朝碟片下側(cè)運(yùn)動(dòng)，向外流入渣腔5，所分離的固體物料定期通過固體物料排出口6向外排出，并經(jīng)由控制器13啟動(dòng)該項(xiàng)流程。液壓密封裝置在向心泵3物料與空氣之間的隔離通過一個(gè)附加浸入盤實(shí)現(xiàn)。

2.3轉(zhuǎn)鼓的排渣

為了避免渣腔被完全充滿，所以轉(zhuǎn)鼓需要進(jìn)行排渣，通常在分離能力或澄清能力下降時(shí)進(jìn)行排渣（時(shí)間間隔取決于分離物和固形物的含量）。而轉(zhuǎn)鼓的排渣可以通過四種方式，分別是部分排渣，長時(shí)部分排渣，完全排渣和組合型排渣。

所謂轉(zhuǎn)鼓部分排渣就是部分排空轉(zhuǎn)鼓的渣腔，在此期間物料的進(jìn)料并不會(huì)中斷，而排出量可以通過控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍在0.3升和1.1升之間，排出量大小主要由添加預(yù)加注水的時(shí)間決定，時(shí)間越長排渣體積量越低。一般情況下根據(jù)固形物的特性，在經(jīng)過幾次部分排渣后，進(jìn)行一次長時(shí)部分排渣較為合理，一次長時(shí)部分排渣的排渣量大約為1.3升，這也就是所謂的組合型排渣。而完全排渣就是將轉(zhuǎn)鼓中的內(nèi)容物都排出，完全排渣應(yīng)僅在完成轉(zhuǎn)鼓沖洗后以及完成CIP原位清洗每一程序步驟后作為沖洗排渣進(jìn)行。需要注意的是在離心分離機(jī)劇烈振動(dòng)時(shí)（轉(zhuǎn)鼓不平衡），嚴(yán)禁進(jìn)行排渣作業(yè)。

2.4控制水連接裝置和控制器

控制水連接裝置，在離心分離機(jī)處帶有一個(gè)排空機(jī)械裝置，適合于工業(yè)上的投入使用?？刂扑B接裝置按照應(yīng)用范圍配備了手動(dòng)閥和自動(dòng)閥。在離心分離機(jī)運(yùn)行前，檢查可操作性和與安全有關(guān)的設(shè)置。確定保養(yǎng)和清潔與運(yùn)行條件有關(guān)。

滾筒的部分排空是通過控制器按照事先確定的程序自動(dòng)執(zhí)行。通過按“部分排空”按鈕，能中斷正在運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，并且能立即自動(dòng)準(zhǔn)備并進(jìn)行一個(gè)部分排空。內(nèi)部清洗期間，在控制器上人工準(zhǔn)備并進(jìn)行滾筒全排空和滾筒溢出，或自動(dòng)由外部清洗控制裝置觸發(fā)。

3.Westfalia碟式離心機(jī)的整機(jī)保養(yǎng)潤滑及典型的實(shí)際維修案例

3.1加油潤滑

Westfalia碟式離心機(jī)CSA 8-06-476屬于高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，只要是和旋轉(zhuǎn)沾邊的設(shè)備就一定會(huì)牽扯到機(jī)械潤滑的問題。目前，我公司的藥品生產(chǎn)工藝要求碟式分離機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為每分鐘8750轉(zhuǎn)，對于這種大型連續(xù)工作的離心機(jī)來說，這個(gè)轉(zhuǎn)速也算是較高的。說到加油潤滑，首先應(yīng)從中央油槽的加油換油說起，中央油槽相當(dāng)于是一個(gè)連接電機(jī)主齒輪與立軸的齒輪箱，這個(gè)齒輪箱直接連接著立軸直至轉(zhuǎn)鼓，所以在整個(gè)設(shè)備的機(jī)械部件中的地位尤為重要。

齒輪箱的加油潤滑不僅僅是整機(jī)保養(yǎng)程序中的一個(gè)項(xiàng)目，更是日常維護(hù)工作的主要任務(wù)。由于我公司的藥品生產(chǎn)工藝的限定，碟式離心機(jī)的日常使用頻率還是相對較高的，而且基本每次的使用時(shí)間都會(huì)在五六個(gè)小時(shí)以上，所以在高強(qiáng)度的工作狀態(tài)下，齒輪箱的磨損狀態(tài)也是較為嚴(yán)重的。因?yàn)辇X輪間都是金屬與金屬的直接接觸，在高速的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)有很多細(xì)小的金屬碎屑從齒輪上被磨下來從而進(jìn)入齒輪箱潤滑油中。經(jīng)過長期的觀察，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)起初新加入的潤滑油顏色是金黃透明的，而使用超過兩個(gè)月以后，潤滑油變得發(fā)黑發(fā)渾，里面充滿黑色的鐵粉。我公司生產(chǎn)用碟式離心機(jī)的換油保養(yǎng)周期為三個(gè)月，這也是通過借鑒設(shè)備維修保養(yǎng)手冊，并請教設(shè)備原廠工程師而制定的維保計(jì)劃。首先，我們要先將油倉內(nèi)的臟油放出，放出的廢油不能直接排倒，需要用容器盛放起來然后交給專業(yè)回收廢油的公司進(jìn)行回收，否則會(huì)對環(huán)境造成很大的污染。排放完廢油后，用專用潤滑油從上端口導(dǎo)入少量，對油倉底部進(jìn)行沖洗，因?yàn)殍F屑較重，很容易沉淀在倉底。沖洗后用干凈毛刷捅入下出口，對下出油口進(jìn)行清潔。接下來便擰如入下出口螺帽，給油倉內(nèi)灌入新油，新油需緩慢倒入，當(dāng)油倉觀察窗處油量達(dá)到高液位與低液位之間即可停止加油。一般潤滑油液位保持在此區(qū)間即可。截止，齒輪箱換油保養(yǎng)工作順利完成。

3.2轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)部清潔

碟式離心機(jī)的整機(jī)保養(yǎng)除了加油潤滑外，轉(zhuǎn)股的內(nèi)部清潔也是重要的一環(huán)。要清洗轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)部，就必須將轉(zhuǎn)鼓整個(gè)拆下，搬離離心倉。擰下鎖緊環(huán)并在螺紋上涂上油脂，這樣鎖緊環(huán)不會(huì)卡住。所有轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的零部件的公差是很小的，因此，零部件的清潔程度是非常重要的，并且要求沒有毛邊。打開轉(zhuǎn)鼓罩后，需將各個(gè)密封連接處的密封圈取出，將凹槽和密封圈清潔干凈，以免凹槽內(nèi)腐蝕。由于密封圈多半都是由橡膠或聚四氟乙烯制成，在長期的凹槽擠壓和較高溫度狀態(tài)下很容易變形破損或嚴(yán)重漲大，所以在整機(jī)大修中還有一項(xiàng)主要任務(wù)就是更換各個(gè)原件連接處的密封圈。在更換密封圈的同時(shí)，需要給密封圈及凹槽處涂抹硅酮密封油脂。硅酮密封油脂是一種由于食品和制藥工業(yè)的全合成硅油基油脂，特別適用于乙烯丙烯橡膠密封材料的裝配。硅酮油脂耐冷熱水，并且對消毒劑和清潔溶劑具有耐受性，非常適合O形環(huán)和密封件的壓入和拉拔輔助工具，是設(shè)備密封件保養(yǎng)工作的首選。其次要對轉(zhuǎn)鼓下部的小孔以及兩個(gè)用于控制液體的輸送和排出導(dǎo)管的轉(zhuǎn)鼓閥進(jìn)行清潔，以便排出過程能順利結(jié)束。

拆開轉(zhuǎn)股后，將摞在一起碟片組慢慢取下，由于碟片之間充滿了粘稠的離心液，所以現(xiàn)需要將碟片組拆分開然后放入較熱的清水中浸泡，此時(shí)可以先對轉(zhuǎn)鼓底座及其他部件進(jìn)行清洗，清洗的過程中如果發(fā)現(xiàn)有零部件被銹蝕的現(xiàn)象，需對銹蝕的零部件表面進(jìn)行除銹處理或更換新備件，除銹我們一般采用噴涂WD-40除銹劑進(jìn)行表面除銹或是用砂紙進(jìn)行表面打磨。經(jīng)過溫?zé)崴莺蟮牡枰覀冇萌肆M(jìn)行單個(gè)擦洗，碟片組擁有碟片總數(shù)為71片，因?yàn)槊總€(gè)碟片上都有各自的標(biāo)號，所以在擦洗結(jié)束后需要一個(gè)一個(gè)擦干，按照各個(gè)碟片上的號碼有順序的進(jìn)行排序，然后對準(zhǔn)碟片插槽放入轉(zhuǎn)鼓中央。其他部件按原拆卸順序裝回即可。

3.3軸機(jī)械密封的更換

在我公司的碟式離心機(jī)最近一次進(jìn)行整機(jī)大修保養(yǎng)之前，曾出現(xiàn)過一個(gè)不大不小的問題，設(shè)備在進(jìn)行一次日常常規(guī)換油保養(yǎng)并使用幾次之后，離心液會(huì)從立軸處流入齒輪傳動(dòng)箱內(nèi)，將剛換好的齒輪箱潤滑油污染，并浸泡齒輪。之前，初步判斷是機(jī)械密封處發(fā)生了故障，而且此狀態(tài)如果長時(shí)間得不到解決肯定會(huì)對箱內(nèi)齒輪產(chǎn)生腐蝕。所以當(dāng)即決定對整臺(tái)設(shè)備進(jìn)行一次大修保養(yǎng)，在大修過程中，當(dāng)拆下機(jī)械密封后發(fā)現(xiàn)果然是因?yàn)殚L期的磨損，機(jī)械密封兩個(gè)對接面之間出現(xiàn)了磨痕，離心液體便是從這些磨痕處流入齒輪箱內(nèi)，立刻對一套機(jī)械密封進(jìn)行了更換。機(jī)械密封是由一種名為高碳鋼的特殊材料制成，這種材料硬度很大，但卻非常脆，兩個(gè)接觸面在光滑干凈的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦是很耐磨的，而且由于特殊的加工工藝，兩個(gè)接觸的平面基本不會(huì)有任何的縫隙，密封效果極好，但因其質(zhì)地較脆的特性，在遇到尖銳物時(shí)拋光的平面邊緣很容易被磕掉一小塊，一旦被磕整個(gè)機(jī)械密封會(huì)很快磨損。所以在日常的維修工作中，我們也應(yīng)該注意避免發(fā)生精密原件的損壞，并感嘆原件加工工藝的先進(jìn)。

3.4離心分離機(jī)日常維修保養(yǎng)時(shí)的注意事項(xiàng)

離心分離器擁有一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)金屬轉(zhuǎn)鼓，由于其旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的緣故，所以不可低估其潛在的危險(xiǎn)，如果不按照要求進(jìn)行操作，將會(huì)對設(shè)備及工作人員造成危險(xiǎn)。在保養(yǎng)或修理工作開始前，必須切斷離心分離機(jī)電源，等待所有旋轉(zhuǎn)部件都停止運(yùn)轉(zhuǎn)并對它們進(jìn)行觀察和檢查，不要用手抓旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)件或轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓靜止前禁止松脫任何零件。絕不可以僅僅通過轉(zhuǎn)速顯示來判斷轉(zhuǎn)鼓是否處于靜止?fàn)顟B(tài)，而必須至少還要通過一個(gè)其他檢查方式對此進(jìn)行確保。由于首次停車顯示可能提供了錯(cuò)誤信息，如：由于電子系統(tǒng)失靈或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中皮帶或減速器失效。而對離心分離機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)的檢查大致可以通過以下幾種方式進(jìn)行：電子轉(zhuǎn)速顯示器、離心分離機(jī)齒輪傳動(dòng)箱上的轉(zhuǎn)速循環(huán)監(jiān)控器或觀察窗、對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行目檢、檢查噪音及檢查振動(dòng)。如果還不能確定是否機(jī)器已處于靜止?fàn)顟B(tài)，必須進(jìn)行時(shí)長為停機(jī)慣性時(shí)間的等待，再進(jìn)行檢查與維修。

在我公司日常的生產(chǎn)工作中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些小的問題，接下來就對最容易出現(xiàn)的問題做一下大致闡述。第一，流出的操作水嚴(yán)重污濁。一般出現(xiàn)這種情況的原因有排出的固體物濃度過高，以致其無法從濾器中流入出料管，濾器中的固形物數(shù)量上升，它們溢出并進(jìn)入機(jī)架，至操作水出口。解決的辦法就是通過在控制器上手動(dòng)連續(xù)進(jìn)行多次完全排渣，以使濾器沖洗干凈，縮短排渣周期，增大排出量。還有可能就是出料管中最高液位探頭未發(fā)出信號，或最低液位探頭受損、灰渣泵失效而導(dǎo)致濾器內(nèi)出現(xiàn)積壓，這時(shí)便需要設(shè)備維修人員對液位探頭和灰渣泵進(jìn)行檢查。第二就是澄清不夠，這也是最長見到的問題，而造成此問題的原因也是多種多樣，大體上有以下幾條，離心分離溫度不合適、轉(zhuǎn)鼓渣腔過滿、碟片組賭塞、藥液通過量過大等。通常遇到此類情況應(yīng)首先試著縮短排渣周期，其次清洗碟片組、改變清洗程序也是行之有效的辦法，但清洗碟片組需要打開密封室，程序較為繁瑣，不建議最先考慮此方式。

4總結(jié)

如今，隨著生物科技的不斷發(fā)展，碟式離心分離機(jī)的功能也是越來越全面，工藝自動(dòng)化程度也是越來越高，但自動(dòng)化程度提高的同時(shí)，設(shè)備出現(xiàn)的故障類型也是越來越復(fù)雜，這就對我們的設(shè)備維修保養(yǎng)人員提出個(gè)更高的要求。對于Westfalia碟式離心分離機(jī)CSA 8-06-476來說，及時(shí)的日常維護(hù)保養(yǎng)直接關(guān)系到設(shè)備的使用壽命和故障率，所以定期的大修很是必要，但日常的保養(yǎng)才是重中之重。如本文所敘述的，碟式離心分離機(jī)的日常保養(yǎng)基本就包括齒輪傳動(dòng)箱潤滑油的更換、各密封件處O形圈的檢查與更換以及定期檢查各個(gè)原件的磨損銹蝕和電氣元器件的老化程度。其次，本文還為各位設(shè)備運(yùn)行維修人員列舉了一些Westfalia碟式離心機(jī)CSA 8-06-476的典型維修實(shí)例。做好設(shè)備待運(yùn)行時(shí)的檢修工作，為公司藥品生產(chǎn)流程的順利進(jìn)行提供可靠的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李沙，劉陽，朱澧.海上油氣田基于離心機(jī)分離乳化油應(yīng)用淺談[J].中國科技投資，2016（16）.

[2]牟富君.幾種高速沉降離心機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用[J].化工機(jī)械，2017，44（3）.

[3]牟宇慧，牟富君.DHZ550型自清式碟式分離機(jī)的研制[J].中國油脂，2014（7）：77-79.

[4]馬強(qiáng)，程濤，朱夢影，郭奕杉.碟片式離心機(jī)在重油乳狀液脫水中的問題[J].石油·地質(zhì)，2018，20（4）：46-48.

[5]賀紹杰，曾艷玲.微生物制藥酵母菌渣工業(yè)化處理研究[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，27（2）：57-60.

[6]章劍林.直驅(qū)碟片式離心機(jī)的應(yīng)用及維護(hù)[J].工業(yè)技術(shù)，2014，12（16）.

[7]范鳳山，袁惠新，付雙成.碟式離心機(jī)內(nèi)流場及固液兩相分離過程的研究[J].設(shè)計(jì)計(jì)算，2017，45（3）.

作者簡介

羅鵬飛（1990年），男，漢族，甘肅蘭州人，大學(xué)本科，助理工程師，主要從事生物發(fā)酵罐、各類離心分離設(shè)備、CIP在線清洗設(shè)備、手消器及各類辦公設(shè)備的維修與運(yùn)行調(diào)試工作，并對所負(fù)責(zé)的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。