Відцентровий розділювач типу Screen Worm: технічні характеристики

Центрифуга гвинтового типу з решіткою — це високорозвинений інженерний пристрій, створений у сфері технологій розділення твердої та рідкої фаз. Використовуючи відцентрову силу та ретельно продуманий механічний дизайн, центрифуга працює ефективно та безперервно в багатьох промислових застосуваннях. Обладнання такого типу здатне розділяти матеріали, які важко розділити за допомогою інших сепараторів, особливо ті, що містять великі частинки та мають унікальні характеристики потоку. Щоб оптимізувати роботу машини в різноманітних процесах у всіх галузях, необхідно розуміти та враховувати її конструктивні параметри. Від хімічної промисловості до виробництва харчових продуктів — центрифуга гвинтового типу з решіткою довела свою високу цінність у всіх операціях, де потрібне ефективне та надійне розділення великих обсягів матеріалів.

Основна функція центрифуг гвинтового типу з решіткою

Центрифуги з екраном виготовлені за багатогранним, але простим принципом. Підвіска, що надходить, піддається сильним відцентровим силам через швидке обертання барабана. Більш важкі тверді частинки рухаються до зовнішньої стінки і затримуються екраном, тоді як легка рідина проходить крізь екран і виходить з центрифуги через стінку. Це призводить до утворення твердого шару розділеного матеріалу на екрані. Інженерна команда називає цей шар «коржем».

Особливі спіральні внутрішні елементи, які працюють безперервно, є тими, що забезпечують успішну роботу. Існує черв’ячний гвинт, який обертається з трохи відмінною швидкістю від основної чаші, що називається диференціальною швидкістю. Це призводить до того, що спіраль повільно та постійно просуває сутий фільтраційний корж до вивідного кінця центрифуги. У той самий час очищена рідина відводиться окремим шляхом. Цей вигадливий метод є єдиним повністю автоматизованим та безперервним процесом розділення твердої та рідкої фаз, що робить його ідеальним для промислових процесів, які не можуть зупинятися. Вся система працює без будь-якого ручного втручання, і стабільна якість продукту протягом усього процесу гарантована.

Ключові технічні характеристики та їх значення

При оцінці відцентрових сепараторів із ситовим гвинтом слід особливо враховувати кілька конструктивних особливостей, оскільки вони безпосередньо впливають на продуктивність та придатність для певних застосувань. Діаметр барабана коливається від приблизно 200 мм для менших моделей до 1000 мм для більших промислових установок. Цей розмір визначає продуктивність агрегату, оскільки більші діаметри дозволяють досягти вищої продуктивності, хоча можуть вимагати більшої потужності й займати більше місця. Швидкість обертання барабана, яка зазвичай вказується в обертах на хвилину (об/хв), працює у поєднанні з діаметром, забезпечуючи відцентрову силу, необхідну для ефективного розділення. Залежно від моделі та вимог конкретного застосування, типові робочі швидкості знаходяться в діапазоні від 900 до 4000 об/хв.

Існує також фактор розділення, визначений як відношення відцентрового прискорення до гравітаційного, що є дуже важливою характеристикою. Чим більше це співвідношення, тим потужніше розділювальна сила, причому деякі моделі забезпечують фактори розділення до 2000 одиниць сили тяжіння. Ця характеристика безпосередньо визначає ефективність роботи машини при переробці дрібних матеріалів або матеріалів із близькими щільністю твердих і рідких фаз. Продуктивність, вимірювана в м³/год, також варіюється — від скромних 0,5 м³/год до потужних установок на 30 м³/год або більше. Цю характеристику слід максимально точно узгодити з вимогами виробництва, щоб забезпечити найефективнішу роботу обладнання без перевантаження системи.

Перш ніж переходити до деталей, важливо визначити найпівнічніші та найпівденніші межі модельного ряду, зокрема для цього тексту, який обмежується акомадичними центрифугами. Найнижчий діапазон становить приблизно 3 кВт для невеликих компактних моделей, описаних вище, тоді як найвищий — 75 кВт для великих компактних установок. Отже, існує десятикратна різниця. При розгляді механічної, структурної та експлуатаційної потужності необхідне узгодження потужностей, що може забезпечити ефективність виробництва енергії в межах правильного експлуатаційного діапазону. Діапазон експлуатаційної ефективності за площею більших машин становить 3200*2200*2300 мм. Щодо планування встановлення на власному підприємстві, важливими є такі аспекти, як м’які точки та вага обладнання. Наприклад, доставка та встановлення стандартної моделі вагою 550 кг порівняно з моделлю вагою 6000 кг вимагають різних підходів. Це веде до питання технічної можливості встановлення, що відіграє ключову роль у плануванні для великих секцій. При розгляді машин з обмеженням простору важливу роль відіграє тип будівлі-носія.

При використанні цих центрифуг важливо враховувати непохитність конструкції при застосуванні зазначених вище матеріалів. Найбільшого контакту з оброблюваними компонентами зазнає зовнішній корпус, і тому для цієї частини найпоширенішим варіантом є нержавіючі сталі марок 316L та 304. Основними факторами цих нержавіючих сталей є стійкість до корозії, зносу та абразивного зношування. Для ще більш абразивних деталей, таких як шнековий конвеєр, ці моделі оснащені спеціалізованим захистом від зносу у вигляді пружного гумового амортизуючого шару з вбудованими твердосплавними вставками, що дозволяє ще більше подовжити термін служби

Система приводу є наступною важливою характеристикою, яку слід враховувати. Багато сучасних сецентрифуг з черв’ячним ситом використовують два двигуни з незалежним частотним керуванням як для барабана, так і для шнека. Така конфігурація дає операторам можливість окремо регулювати та змінювати швидкість барабана й шнека, забезпечуючи регулювання різниці швидкостей. Саме це регулювання різниці швидкостей визначає ступінь сухості твердих відходів, прозорість рідини, а також гнучкість усього процесу. Саму різницю швидкостей можна реалізувати за допомогою різних типів редукторів: гідравлічних диференціалів або циклоїдальних шестерень із штовхальчими пальцями. Кожен із них має свої переваги для різних застосувань, умов експлуатації та необхідного крутного моменту.

Конструкція вивантажувальних пристроїв змінюється в залежності від конкретного застосування. Більшість сітчастих шнекових центрифуг мають повністю автоматизовані системи безперервного вивантаження, що дозволяють постійну роботу в будь-який час. Унікальні конфігурації вивантажувальних отворів, лотків, переливних планок і систем вивантаження можуть бути адаптовані відповідно до специфічних вимог до матеріалу та забезпечують просту інтеграцію з вторинними системами нижчого ступеня. У більш складних моделях використовується унікальне поєднання систем захисту, таких як контроль вібрації, підшипники та керування двигуном, для запобігання перегріву, контролю надмірних обертів, а також моменту на шнеку. Ці заходи значно зменшують ризик пошкодження й дозволяють автоматичний захист системи шляхом її призупинення, коли робочі умови виходять за межі допустимих значень.

Індивідуальні конфігурації для конкретних потреб

Центрифуги зі шнеком бувають різних конструкцій, щоб відповідати різним експлуатаційним потребам. Стандартний тип характеризується приводом з одним двигуном і змінною частотою обертання, що забезпечує плавне регулювання швидкості за допомогою циклоїдального шпилькового або планетарного диференціала, який система використовує для підтримки різниці швидкостей між гвинтом і барабаном. У більшості загальних випадків такі конфігурації є доцільними, коли характеристики перероблюваних матеріалів є досить однорідними, а умови переробки не є нестабільними.

Тип механічної коробки передач є наступним кроком у таких конфігураційних ієрархіях, адаптованих з гідравлічними диференціалами малої місткості, але з великим тяговим моментом. Такі конфігурації особливо добре підходять для розділення матеріалів із великими включеннями або з первинно високим вмістом твердих частинок, більшим, ніж те, що можуть розділити стандартні конфігурації. Такі установки, як правило, мають систему диференціального регулювання з функціями сигналізації перевантаження на вихідному терміналі та сигналізації максимальної тиску з автоматичною функцією вимкнення. Онлайн безступеневе регулювання швидкості диференціала в діапазоні 1–30 об/хв без зупинки обладнання є надзвичайно цінною функцією для автоматизації процесів у випадках, коли потрібні часті коригування керування через зміну умов процесу.

Для важких матеріалів, характеристики течії яких ускладнені, перевагу має гвинтовий тип подавання. Ця конфігурація має спеціальний спіральний завантажувальний патрубок, що забезпечує стабільне та рівномірне подавання з мінімальним вібраційним навантаженням або без нього. Така конструкція чудово працює для переробки кристалічних матеріалів із високою концентрацією та поганою текучістю, які в інших моделях часто призводять до засмічення або несбалансованої обробки. Завдяки передовій системі подавання ці центрифуги здатні забезпечувати стабільні результати навіть за різної в'язкості або концентрації твердих речовин протягом усього періоду обробки партії.

Галузеве застосування та сумісність із матеріалами

Широкий спектр застосувань гвинтових центрифуг зі сіткою в різних галузях промисловості свідчить про їхнє багатофункціональне призначення. У хімічній промисловості їх використовують для обробки різних кристалів, волокон і пластикових частинок, де збереження цілісності частинок не є обов’язковим. У гірничодобувній промисловості ці машини застосовуються для класифікації мінеральних пульп, обезводнення шахтних відходів та обробки різних руд. Їхня спеціальна конструкція з додатковим захистом від зносу робить їх дуже придатними для роботи з більш абразивними матеріалами, що переробляються в мінеральній промисловості.

Ще однією важливою галуззю, у якій можуть використовуватися ці машини, є харчова промисловість, зокрема використання шнекових центрифуг для відділення крохмалю, дегідратації білків та переробки фруктової м'якоті. У цих чутливих процесах переробки харчових продуктів особливо важливими для дотримання гігієнічних стандартів є поверхні, які легко очищати, та матеріали, стійкі до корозії. У виробництві антибіотиків фармацевтична промисловість використовує ці центрифуги для розділення ферментаційного бульйону та інших процесів, які потребують надійного розділення твердої та рідкої фаз та контролю.

Екологічно пов'язане використання цих відцентрових установок у промисловій очистці стічних вод та комунальному очищенні каналізаційних стоків передбачає ефективне ущільнення та обезводнення осаду, що значно зменшує кількість осаду, який потрібно утилізувати або подальше переробляти. Здатність працювати безперервно є вимогою для цих високопродуктивних застосунків, де простій недопустимий. Їхня здатність працювати з різними типами осаду та з різною концентрацією твердих частинок без необхідності значних змін є однією з причин їхньої популярності. Насправді, багато з цих моделей можуть переробляти поживні матеріали, що містять значно більший вміст твердих речовин, ніж це можливо з іншими технологіями.

Міркування та оптимізація продуктивності

Щоб отримати максимальну ефективність від центрифуги зі шнековим екраном, слід оцінити кілька експлуатаційних характеристик. Одна з них — контроль швидкості подачі. Якщо подача надходить занадто високою швидкістю, система буде перевантажена та заблокована. Якщо швидкість подачі занадто низька, система втратить ефективність і зношуватиметься сильніше. Результати обробки та впливаючі фактори, такі як концентрація подачі та розподіл розмірів частинок, дуже залежать від характеристик. Модель центрифуги визначатиме, як взаємодіють деякі з цих характеристик. Досить часто оператори намагаються оптимізувати компроміс між вивантаженням твердих відходів, рідиною у фільтраті та залишковим вмістом вологи.

Керування сучасним шнековим центрифугом з екраном дозволить користувачеві точно налаштувати систему відповідно до своїх потреб. Наприклад, частотні перетворювачі дозволяють більш точно регулювати швидкості барабана та шнека, що можна адаптувати до вимог конкретного процесу. Ступінь сухості кінцевого осаду значною мірою залежить від часу перебування в зоні розділення. Цей час визначається різницею швидкостей обертання барабана та гвинтового конвеєра. Поширеним є випадок, коли нижчі диференціальні швидкості забезпечують сухіші тверді фракції, але за рахунок зниження продуктивності. Більш високі швидкості призводять до меншого вмісту вологи, але також знижують масу отриманих твердих відходів. Встановлення оптимальної швидкості для конкретного застосування може вимагати певного точного налаштування, яке зазвичай проводиться на етапі введення в експлуатацію.

При виборі та експлуатації цих пристроїв ніколи не забувайте про аспекти технічного обслуговування. Моделі з повною підсистемою моніторингу, яка відстежує такі параметри, як оберти на хвилину, різниця швидкостей, вібрація, температура підшипників і крутний момент шнекового конвеєра, є надзвичайно корисними для уникнення дорогих та незапланованих простоїв. Регулярні огляди зносостійких компонентів, особливо шнеків конвеєрів і поверхонь сит, забезпечують стабільну роботу, а заміну можна планувати заздалегідь, щоб уникнути відмов. Щоб максимально підвищити ефективність обслуговування та забезпечити оптимальне використання обладнання, більшість виробників пропонують спостереження за монтажем, навчання персоналу та допомогу з технічним обслуговуванням.

Технології розділення на центрифугах зі шнековим екраном мають свої унікальні переваги та недоліки порівняно з іншими варіантами. У порівнянні з фільтр-пресами вони дозволяють безперервну роботу замість періодичної обробки, забезпечують вищий рівень автоматизації та займають менше місця. Навпаки, для деяких матеріалів фільтр-преси можуть бути економнішими при застосуванні в установках з нижчою продуктивністю, а також виробляти сухіші коржі. Крім того, центрифуги зі шнековим екраном забезпечують безперервну роботу, усувають простої, пов’язані з обслуговуванням фільтрувальних матеріалів, що є поширеним явищем у роботі фільтр-пресів, і, таким чином, підвищують загальну потужність обробки.

У порівнянні з декантерними відцентровими роздільниками без сит, моделі зі ситами та шнеками забезпечують більш повне відводження рідини завдяки поєднанню відцентрової сили та дії сита. Це може забезпечити сухіший відвід твердих відходів у більшості застосувань, особливо тих, що стосуються складніших матеріалів, таких як кристалічні або волокнисті. Навпаки, декантерні відцентрові роздільники можуть ефективніше відсіювати дрібні частинки й стати кращим інструментом для певних застосувань, особливо коли йдеться про матеріали, які можуть забивати поверхні сит. Вибір технології найчастіше залежить від конкретних характеристик матеріалу та вимог до процесу.

Вібраційні сита та інші гравітаційні сепаратори на ринку, як правило, мають нижчу початкову та експлуатаційну вартість, але з точки зору ефективності розділення та продуктивності вони не можуть конкурувати з центробіжними системами. У процесах тонкого розділення або переробки великих обсягів матеріалів центрифуги зі шнеком-ситом часто є найбільш економічно вигідним рішенням, навіть попри вищу початкову вартість. Їхня безперервна робота пов’язана зі зниженням потреби у ручній праці порівняно з ручними партіоними системами, а як початкова, так і експлуатаційна вартість центрифуги, як правило, є нижчою, якщо враховувати обсяг матеріалу, переробленого за весь термін експлуатації системи.

Майбутні тенденції та технологічний розвиток

Технологічні покращення, спрямовані на продуктивність, ефективність і зручність у використанні, продовжують формувати еволюцію шнекового центрифуги зі сіткою. Досягнення в галузі матеріалознавства дозволяють створювати більш стійкі до корозії та міцні сплави, що підвищують термін служби критичних компонентів у важких умовах експлуатації. Непокриті поверхні та спеціальні покриття, розроблені для витримування абразивних матеріалів, є покращеннями, які можуть знизити потребу в обслуговуванні та витрати. Ці покращення забезпечують більш повільне старіння компонентів і стабільність продуктивності протягом часу.

Складність систем керування постійно зростає, і програмовані логічні контролери, які дозволяють повністю автоматизувати процеси, включаючи запуск, зупинку та керування процесами в реальному часі для оптимізації, стають все поширенішими. Новіші системи здатні автономно підтримувати оптимальну продуктивність без ручного налаштування шляхом контролю та коригування параметрів процесу. Здатність підтримувати оптимальну продуктивність без ручного налаштування підвищила ефективність і знизила витрати. Можливість дистанційного керування цими системами, включаючи передбачуване обслуговування, має величезний потенціал у промисловій сфері.

Іншою галуззю розробки є енергоефективність. З метою зниження експлуатаційних витрат та впливу на навколишнє середовище виробники працюють над покращеною гідродинамікою, ефективнішими конструкціями двигунів і сучасними системами управління енергопостачанням. У новіших моделях використовуються системи рекуперації енергії, які збирають і повторно використовують потужність, що інакше втрачається у вигляді тепла. Акцент на сталому розвитку в усіх галузях призведе до того, що ці покращення ефективності все більше впливатимуть на вибір обладнання. Покращене розділення, підвищення ефективності та удосконалена конструкція сит і потокових режимів для різних процесів є основним напрямком досліджень, метою яких є подальше розширення можливостей цих машин.

У кінцевому аналізі, центрифуга з гвинтовим ситом — це досконала технологія сепарації, параметри якої є результатом високорівневого проектування для різних сфер застосування. До основних проектних параметрів належать конструктивні та потужнісні характеристики, експлуатаційний контроль, вибір матеріалів компонентів та інтеграція системи. Ці проектні принципи визначатимуть найбільш придатну технологію для конкретних експлуатаційних вимог. Крім того, ці машини, з розвитком їхньої технології, удосконаленням конструкції та інтеграцією моделей обробки, залишатимуться високоефективними промисловими інструментами.