项目二　离心机的操作与养护

一、操作前准备知识

离心分离是利用离心机转鼓旋转产生的离心力，来实现悬浮液、乳浊液及其他物料分离或浓缩的操作。离心分离过程一般分为离心过滤、离心沉降和离心分离3种。

（一）过滤式离心机

离心过滤过程常用来分离固体浓度较高且颗粒较大的悬浮液。此过程由过滤式离心机完成。过滤离心机的离心过滤原理如图3-15所示。过滤式离心机转鼓上均匀分布许多小孔，供排出滤液用，转鼓内壁上覆有过滤介质。转鼓旋转时，转鼓内的悬浮液在离心力的作用下，其中的固体颗粒沿径向移动被截留在过滤介质表面，形成滤饼层，而液体则透过饼层、过滤介质和鼓壁上的小孔被甩出，从而实现固体颗粒与液体的分离。

过滤式离心机一般用于固体颗粒尺寸大于10μm、滤饼压缩性不大的悬浮液的过滤。滤式离心机由于支撑形式、卸料方式和操作方式的不同而有多种结构类型。图3-16为过滤离心机的分类。

（二）三足式离心机的结构与原理

三足式离心过滤机大多为过滤式离心机，是制药厂中应用较普遍的离心机。按卸料方式分有人工上部卸料和刮刀下部卸料两种形式。

人工上部卸料三足式离心机的结构如图3-17所示，主要由转鼓、主轴、轴承、轴承座、底盘、外壳、三根支柱、带轮及电动机等部件组成。转鼓、主轴、轴承座、外壳、电动机、V形带轮都装在底盘上，再用三根摆杆悬挂在三根支柱的球面座上。摆杆套有缓冲弹簧，摆杆两端分别用球面和底盘及支柱连接，使整个底盘可以摆动，这种支承结构可自动调整装料不均导致的不平衡状态，减轻了主轴和轴承的动力负荷。主轴短而粗，鼓底向内凹入，使转鼓质心靠近上轴承，以减少整机高度，有利于操作和使转动系统的固有频率远离离心机的工作频率，减少震动。离心机由装在外壳侧面的电动机通过三角皮带驱动，停车时，转动机壳侧面的制动器把手使制动带刹住制动轮，离心机便停止工作。

三足式离心机是间歇操作，每个操作周期一般由启动、加料、过滤、洗涤、甩干、停车、卸料几个过程组成。操作时，为使机器运转平稳，物料加入时应均匀分布。一般情况下，分离悬浮液时，在离心机启动后再逐渐加入转鼓。分离膏状物料或成件物品时，应在离心机启动前均匀放入转筒内。物料的离心力场中，所含的液体经由滤布、转鼓壁上的孔被甩到外壳内，在底盘上汇集后由滤液出口排出，固体则被截留在转鼓内，当达到湿含量要求时停车，靠人工由转鼓上部卸出。

三足式离心机的优点是：结构简单、操作平稳、占地面积小、过滤推动力大、过滤速率快、滤渣可洗涤、滤渣含液量低，适用于过滤周期长、处理量不大但滤渣要求含量低时的过滤。对粒状、结晶状或纤维状的物料脱水效果较好，晶体不易磨损。操作的过滤时间可根据滤渣中湿含量的要求控制，灵活方便，故广泛用于小批量、多品种物料的分离。其缺点是：需从转筒上部卸除滤饼、需要比较繁重的体力劳动、传动机构和制动都在机身下部。

近年来，出现了自动刮刀下部卸料三足式离心机，克服了上部卸料离心机的缺点，但结构复杂、造价高，故应用较少。

二、三足式离心机

（一）三足式离心机操作

1.操作前设备确认

确认离心机是否已清洁；检查离心机通电是否正常，检查远程控制是否已开启；检查离心机内外部是否有杂物等影响离心机正常工作；确认外接管道及装置是否连接可靠；确认滤袋放置是否正确。

2.离心操作

（1）泵打入式装料离心　泵的连接：泵的进液管接到釜底阀上，泵的出液管接在离心机上；开启离心机加料模式，待离心机启动后开启输液泵，调节输液泵出液阀，将料液均匀地打入离心机内；输液泵输液速率可根据产品分离的难易而定；当滤饼到一定厚度时停止加料；加料完毕后启动脱液模式进行脱液；脱液完毕后加淋洗液淋洗；待离心机出口无液体流出时，关闭离心机，待离心机停止运转后取出滤饼。

（2）倒入式装料离心　打开离心机上盖，将料液倒入离心机内；开启离心机加料模式，待离心机出口无液体流出时，停机再倒入料液离心；加料完毕后启动脱液模式进行脱液；脱液完毕后加淋洗液淋洗；待离心机出口无液体流出时，关闭离心机，待离心机停止运转后取出滤饼。

（3）母液收集　离心母液量大的，可以用真空抽的方式将母液先抽到收集罐中，待离心完后再放出；离心母液量相对较少的，在离心机出口处接自吸泵将母液抽到收集桶中；母液不需要收集的，在离心机出口处接上引流管，将母液直排。

（二）三足式离心机的常见故障及处理方法

三足式离心机的常见故障及处理方法见表3-2。

三、拓展知识链接

（一）沉降式离心机

离心沉降过程常用来分离固体含量较少且粒度较细的悬浮液。此过程由沉降式离心机完成，沉降式离心机转鼓的鼓壁上无孔，

依靠悬浮液中固相和液相的密度不同实现分离。沉降离心的原理如图3-18所示，转筒绕其垂直轴旋转，此时液体和固体颗粒都受到两个力的作用：向下的重力和水平方向的离心力。对于工业离心机，其离心力远大于重力，以至于实际上可忽略重力。其中密度大的颗粒沉于鼓壁，而密度小的液体集于转鼓中央，并不断引出。其分离原理是颗粒在离心力场中获得非常大的离心力，从而加速了悬浮液中颗粒的沉降。

1.三足式沉降离心机

三足式沉降离心机结构与三足式过滤离心机的最大区别是转鼓壁上不开孔。物料进入高速转动的转鼓底部，在离心力作用下，固体颗粒沉降至转鼓壁，澄清的液体沿转鼓向上流动，经拦液板连续溢流排出。当沉渣达到一定厚度时停止进料。澄清液先用撇液管撇出机外，剩下较干的沉渣可根据物料性质，采用不同的方式卸除。软的和可塑性大的沉渣用撇液管在全速下撇除；粗粒状和纤维状较干的沉渣用刮刀在低速下刮料，经转鼓底的卸渣口排出；或者停车用人工从上部卸料；也可以用特殊喷嘴加入的液体重新制浆，然后将浆液排出机外。

该机型分离效率较低，一般只适宜处理较易分离的物料；因是间歇操作，为避免频繁的卸料、清洗，处理的物料一般含固量都不高（3%～5%）。该机的结构简单，价格低，适应性强，操作方便。常用于中小规模的生产，如要求不高的料浆脱水、液体净化、从废液中回收有用的固体颗粒等。

近年来，该机型的发展较快，品种规格增多。如图3-19所示的三转鼓沉降三足式离心机，是该机型在结构上的重大改进，即在主轴上同心安装三个不同直径的转鼓，悬浮液通过三根单独进料管分别加入不同的转鼓。这样可有效利用转鼓内空间，增加液体在转鼓内的停留时间，并能在较低的转速获得相同的分离效率。

2.螺旋卸料沉降离心机

螺旋卸料沉降离心机是在全速下连续完成进料、分离、排液、排渣的离心机。

（1）卧式螺旋卸料沉降离心机　卧式螺旋卸料离心机的工作原理如图3-20所示。操作时，悬浮液经加料管连续输入机内，经螺旋输送器的内筒进料孔进入转鼓内，在离心力的作用下悬浮液在转鼓内形成环形液流，固体颗粒在离心力的作用下沉降到转鼓的内壁上，由于差速器的差动作用使螺旋输送器与转鼓之间形成相对运动，沉渣被螺旋输送器推送到转鼓小端的干燥区进一步脱水，然后经排渣口排出。液相形成一个内环，环形液层深度是通过转鼓大端的溢流挡板进行调节的。分离后的液体经溢流口排出，被分离的悬浮液从中心加料管进入螺旋输送器内筒，然后再进入转鼓内。固体粒子在离心力的作用下沉降到转鼓内表面上，由螺旋推送到小端排出转鼓。分离液由转鼓大端的溢流孔排出。

调节转鼓的转速、转鼓与螺旋的转速差、进料量、溢流孔径向尺寸等参数，可以改变分离液的含固量和沉渣的含湿量。

卧式螺旋卸料沉降离心机主要有以下优点。

① 操作自动连续，分离效果好，能长期运行，维护方便；

② 对物料的适应性强，能分离的固相粒度范围和浓差变化范围大；

③ 结构紧凑，能够进行密闭操作，可在加压和低温下分离易燃、有毒的物料；

④ 分离因数较高，单机生产能力大（悬浮液生产能力可达200m3/h）；

⑤ 应用范围广，对物料的固相粒度和浓度范围适应性强，能完成固相脱水（特别是含有可压缩性颗粒的悬浮液）、细粒级悬浮液的液相澄清、粒度分级和液-液-固三相分离等过程。

主要缺点是固相沉渣的含湿量一般比过滤离心机高（大致接近真空过滤机），洗涤效果不好，结构较复杂，价格较高。

（2）立式螺旋卸料沉降离心机　该机型的工作原理与卧螺离心机基本相同，主要是转鼓的位置布置和支撑方式不同，如图3-21所示。被分离的物料从下部的中心进料管经螺旋输送器内筒的加料室进入转鼓内，在离心力的作用下固相颗粒沉降到鼓壁内表面，由螺旋输送器向下推至转鼓小端的排渣口排出，液相则沿螺旋通道向上流动，澄清液由溢流口排出转鼓，从机壳中部的排液管排出。

立式螺旋卸料离心机采用悬吊支撑结构，整个回转体都由上端的轴承悬吊支撑在机座上，轴承座与机座之间有特殊设计的橡胶隔振器，可减小传递给基础的动载荷。

由于采用上悬吊支撑结构，只需在上端轴颈和机壳之间安装一个动密封装置就可以达到与外界隔离的目的，密封结构简化、可靠，可以完全避免密封液向机内泄漏而污染产品，密封液也可选用价廉的水或油。该机可直接安装在钢架结构上，安装维护方便。

（二）分离式离心机

离心分离过程常用于分离两种密度不同的液体所形成的乳浊液或含有极微量固体颗粒的悬浮液。在离心力的作用下，液体密度不同分为内外两层，密度大的在外层，密度小的在内层，通过一定的装置将它们分别引出，固相则沉于转鼓壁上，间歇排出。分离因数一般大于50000，属于高速离心机。它可分为管式分离机、室式分离机、碟式分离机。以下主要介绍碟式分离机和管式分离机。

1.碟式分离机

碟式分离机按分离原理分为离心澄清型和离心分离型两类。澄清型用于悬浮液中分散有微米和亚微米固体颗粒的分离；分离型用于乳浊液的分离，即液-液分离。碟式分离器的转鼓内装有许多倒锥形碟片，碟片数为30～100片。它可以分离乳浊液中轻、重两液相，如油类脱水、牛乳脱脂等，也可澄清有少量原粒的悬浮液。

如图3-22所示的分离乳浊液的碟式分离机，碟片上开有小孔，乳浊液通过小孔流到碟片间隙。在离心力作用下，重液倾斜沉向于转鼓的器壁，由重液排出口流出。轻液则沿斜面向上移动，汇集后由轻液排出口流出。

2.管式分离机

管式分离机是高分离因数的离心机，分离因数可达15000～65000。适用于含固量低于1%、固相粒度小于5μm、黏度较大的悬浮液澄清，或用于轻液相与重液相密度差小、分散性很高的乳浊液及液-液-固三相混合物的分离。管式分离机的结构简单、体积小、运转可靠、操作维修方便，但是单机生产能力较小，需停车清除转鼓内的沉渣。管式分离机结构如图3-23所示。管状转鼓通过挠性主轴悬挂支撑在皮带轮的缓冲橡胶块上，电动机通过平皮带带动主轴与转鼓高速旋转，工作转速远高于回转系统的第一临界转速，转鼓质心远离上部支点，高速旋转时能自动对中，运转平稳。在转鼓下部设有振幅限制装置，把转鼓的振幅限制在允许值的范围内，以确保安全运转。转鼓内沿轴向装有与转鼓同步旋转的三叶板，使进入转鼓内的物料很快与转鼓同速旋转。转鼓底盖上的空心轴插入机壳下部的轴承中，轴承外侧装有减振器，限制转鼓的径向运动。转鼓上端附近有液体收集器，收集从转鼓上部排出的液体。

管式分离机转鼓有澄清型和分离型两种，如图3-24所示。澄清型用于含少量高分散固体粒子的悬浮液澄清，悬浮液由下部进入转鼓，在向上流动的过程中，所含固体粒子在离心力作用下沉积在转鼓内壁，轻液从转鼓上部溢流排出。分离型用于乳浊液或含少量固体粒子的分离，乳浊液在离心力的作用下在转鼓内分为轻液层和重液层，分界面位置可以通过改变重液出口半径来调节，以适应不同的乳浊液和不同的分离要求。分离型管式分离机的液体收集器有轻液和重液两个出口，澄清型只有一个液体出口。

管式分离机有开式和密闭式两种结构。密闭式的机壳是密闭的，液体出口管上有液封装置，可防止易挥发组分的蒸汽外泄。