Вертикальные и горизонтальные валы сепараторов фирмы Вестфалия

Сепаратор Вестфалия – это тип промышленного оборудования, применяемого в различных отраслях для разделения жидкой и твердой фазы в смеси. Он используется, например, для очистки нефти, производства пищевых продуктов или обработки сточных вод.

Горизонтальный и вертикальный валы относятся к основным компонентам сепаратора Вестфалия.

Горизонтальный вал является главной частью сепаратора Вестфалия, предназначенной для поддержания центробежной силы, необходимой для разделения фаз. Этот вал расположен горизонтально и может вращаться со сверхвысокой скоростью. Он создает центробежную силу, которая заставляет более тяжелые частицы оседать на дно сепаратора, а более легкие жидкости подниматься вверх.

Вертикальный вал служит для поддержания равновесия и стабильности конструкции сепаратора Вестфалия. Он расположен вертикально и помогает поддерживать горизонтальный вал на месте при его вращении. Вертикальный вал обычно имеет подшипники и устанавливается в верхней и нижней частях сепаратора.

Оба вала играют важную роль в работе сепаратора Вестфалия, обеспечивая правильное функционирование и эффективность процесса разделения фаз

Привод сепаратора является основным узлом, от которого в большей степени зависит надежность работы всего сепаратора.

Любой привод сепаратора состоит из:

• электродвигателя;
• фрикционной муфты;
• горизонтального и вертикального валов с червячно-винтовой парой;
• и подшипниками.

Наибольший интерес представляют конструкции вертикального вала, так как вертикальные валы сепараторов фирмы Вестфалия имеют ряд отличий в их исполнении. Назначение вертикального вала заключается в передаче крутящего момента барабану сепаратора. Как правило, барабан имеет относительно большую массу – от нескольких десятков до нескольких сотен килограмм. Эта вращающаяся масса всегда имеет какой-то дисбаланс, и конструкция опор вертикального вала учитывает это явление.

Конструкция верхней опоры учитывает явление дисбаланса барабана, в корпусе которого расположены амортизационные втулки буфера. Буфер с одной стороны прижимается к обойме подшипника, а с другой стороны (фирма Вестфалия применяет на вертикальных валах своих сепараторов) – цилиндрические пружины, тарельчатые пружины и резиновые амортизаторы. Назначение буферных амортизаторов обеспечить безаварийное вращение барабана при разгоне и различных кренах (чтобы не происходило задевания за неподвижные детали).

Ниже на рис. 1, 2, 3 представлены наиболее распространенные конструкции вертикальных валов сепараторов фирмы Вестфалия моделей SAOG и OSC.

Рассмотрим конструкцию вертикального вала модели SAOG 3016, 5016. Червяк 159d, изготовленный отдельно от вертикального вала, специальный упорный подшипник 151f и защитная шайба 159b предохраняют подшипники от попадания в них сверху продуктов износа шестерни и каких-либо твердых частиц.

Обозначение позиций рис. 1 деталей соответствуют позициям. В верхней опоре вертикального вала модели SAOG 3016 в амортизационном буфере применены цилиндрические пружины, а в модели SAOG 5016 – тарельчатые пружины.

Обозначение позиций рисунка соответствуют обозначениям деталей фирменной инструкции.

Ревизия вертикального вала

Судовые сепараторы как всякий судовой механизм в процессе эксплуатации подвержены изнашиванию. Характер изнашивания Принцип работы топливного сепаратора на суднедеталей сепаратора разный, который определяется конструкцией, условиями эксплуатации и выполнением или нарушением обслуживающим персоналом правил и инструкции по эксплуатации.

При длительной эксплуатации сепаратора возникают дефекты вертикального вала как износ шарикоподшипников и появление люфта, изменяется жесткость амортизационных пружин и износ червяка. Все выше перечисленные дефекты приводят к недопустимой вибрации барабана.

С целью предупреждения дефектов вертикального вала и выхода сепаратора из строя фирма Вестфалия рекомендует через 8 000 часов работы сепаратора производить разборку сепаратора для смены шарикоподшипников, ревизии амортизационных пружин и червяка.

Разборку и сборку вертикального вала производить в соответствии детальной компоновки вертикального вала (рис. 1, 2).

Фирма Вестфалия на своих сепараторах применяет амортизационные устройства трех типов:

• цилиндрические пружины, (см. рис. 1);
• тарельчатые пружины (см. рис. 2);
• и амортизационные резиновые подушки (см. рис. 3).

При разборке верхней опоры вертикального вала в обязательном порядке производят осмотр и ревизию цилиндрических пружин – проверяют их характеристики. Проверить высоту пружин в свободном состоянии, и если размер высоты пружин уменьшен на 2 мм даже одной из всего комплекта, то все пружины – заменить.

Тарельчатые пружины установлены на сепараторах модели SAOG 5016 (см. рис. 2).

При сборке верхней опоры модели SAOG 5016 верхний шарикоподшипник 159h вертикального вала 159f вставляется в нажимное кольцо подшипника шейки вала 152k, которое поддерживается 6-тыю радиально расположенными на равных расстояниях пружинных колонках 152f.

Каждая пружинная колонка состоит из 23 тарельчатых пружин одинаковой величины и толщины, которые сложены в 8 пружинных пакетов. Каждый пакет составлен их нескольких одинаковых сложенных тарельчатых пружин. Пакеты складываются в ряд один к одному и места их в ряду могут заменяться (см. рис. 4).

Так как переменное наложение в ряд тарельчатых пружин увеличивает длину пружинного пути, а ровное наложение тарелок одна на другую (слоями) изменяет силу пружин, можно пружинный путь изменять в различных комбинациях и подыскать нужную комбинацию для данного случая. При этом важно, чтобы при сборке моста шейки подшипника в сборе 152b-k каждая из 6 пружинных колонок собиралась согласно следующему указанию и также монтировалась:

1 Хорошо смазать все 23 штуки тарельчатых пружин и так насадить на цилиндрический штифт с нарезкой ниппеля с резьбой 152g, чтобы было задержано размещение согласно рисунку. Таким образом 7 пружинных пакетов, составленных каждый из 3-х ровно уложенных тарельчатых пружин и 1 пружинного пакета в 2 тарельчатые пружины должны быть уложены в ряд в переменном направлении.

2 Шайба 152с насаживается на цилиндр, шпильку ниппеля с резьбой 152g так, чтобы она лежала пред пружинной колонкой 152f.

3 Пруж. поршень 152d хорошо смазать и вставить через пружинную колонку 152f в резьбовой ниппель 152g.

4 Нажимное кольцо 152k вставить в мост шейки подшипника 152b таким образом, чтобы 6 пазов нажимного кольца лежали перед 6 отверстиями моста подшипника 152b.

5 Каждый из 6 ниппелей с нарезкой 152g вместе с пружинной колонкой 152f, шайбой 152c и пружинным поршнем 152d ввинтить в одно из 6 отверстий моста подшипника 152b и крепко затянуть.

Проверка правильности установки высоты барабана по отношению корпуса сепаратора

После полной сборки вертикального вала и установки его на место, на него устанавливают корпус барабана и замерами проверяют его высоту по отношению корпуса сепаратора, т. е. проверяют правильность установки вертикального вала по отношению к верхней кромке корпуса сепаратора. Замеряют высоту -h- как показано на рис. 5.

• У моделей SAOG 3016 – должна быть h = 59 мм.
• У моделей SAOG 5016 – должна быть h = 70 мм.

Если величины замеров -h- будет иметь отклонения от рекомендованной величины приведенной выше, необходимо отрегулировать положение вертикального вала следующим образом: отдать крышку нижнего корпуса подшипника 153 (см. рис. 1) и поворотом винтовой втулки 151а установить рекомендованную величину высоту -h-.

Правильная установка высоты барабана гарантирует, что барабан правильно закрыт, что метки «0» запорного кольца барабана и нижней части барабана лежат на одной линии.

Привод горизонтального вала сепараторов фирмы Вестфалия

Барабан сепаратора из-за большого своего веса имеет большую инерционность и в силу этого не может сразу развивать рабочую скорость. Для придания барабану рабочей скорости вращения предназначена фрикционная муфта, которая передает крутящий момент от электродвигателя к горизонтальному валу.

На рис. 6 показан горизонтальный привод с фрикционной муфтой сепараторов моделей SAOG, а на рис. 7 – моделей OSC.

А на рис. 7 – моделей OSC.

На рис. 8 представлена схема детальной компоновки горизонтального вала модели OSC фирмы Вестфалия конструкции других моделей этой фирмы отличаются несущественными деталями.

Отказы сепаратора по причине неисправности горизонтального вала

Демонтаж горизонтального привода сепаратора

Как пример, показана разборка горизонтального привода сепаратора модели OSC. Демонтаж горизонтального привода сепаратора модели SAOG отличается особенностью конструкции, но по технологии разборки аналогична. Последовательность операции следующая:

1. Отсоединить электродвигатель;
2. Снять вентиляционную решетку со стороны насоса;
3. Отдать штифт крепления фрикционного ротора;
4. Снять шестеренный насос и муфту сцепления;
5. Маслоспускную пробку отдать и спустить масло в масляную ванну;
6. Отдать болты фланца циркуляционной контрольной шайбы и снять ее.

Далее разборку частей горизонтального вала производить по порядку последовательности приведенной в таблице 2.

Таблица 2. Последовательность разборки частей горизонтального вала
№ п/п	Рисунок операций	Технология последовательности операций
1		Отдать три болта 12 червячного колеса 13 – при этом необходимо застопорить червячное колесо.
2		Отжимными болтами 01 отжать червячное колесо 13 от диска крепления.
3		Отдать винт 4, поставить и завернуть отжимные болты 02 и снять фрикционный барабан.
4		Отдать крепежные болты 22 крышки подшипника 20 со стороны шестеренного насоса.
5		Отдать болты 7 крышки подшипника со стороны фрикционной муфты 8. Снять крышку подшипника с помощью отжимных болтов.
6		С помощью деревянной выколотки легкими ударами молотка снять горизонтальный вал 15 в сторону электродвигателя.
7		Полностью вынуть горизонтальный вал, придерживая руками червячное колесо 13 и диск крепления 14, вынуть из картера привода.
8		Горизонтальный вал 15 совместно с подшипником 16 с подшипником 11 вынуть в сторону шестеренного насоса.

Сложности разборки горизонтального вала и его деталей не представляет особых трудностей. Однако, перед операцией разборки необходимо ознакомиться с технологией последовательности съема деталей. В таблице 2 обозначение деталей горизонтального вала соответствует рис. 8.

Из рис 6, 7 видно, что горизонтальный вал 15 (214) установлен в радиальных подшипниках 6 (207) и 11 (208). На нем насажен корпус шестерни 8 (215b), который с одной стороны упирается в выступ вала большого диаметра, а с другой крепится болтами 10 (215f). Остальные узлы горизонтального вала, такие как фрикционная муфта, тормоз и эластичная муфта с безопасным соединением горизонтального вала с валом шестеренного насоса, описаны выше.

В процессе эксплуатации сепаратора возникает необходимость как частичной, так и полной разборки привода горизонтального вала, как, например, для замены шестерни, шарикоподшипников и других деталей. При этом следует соблюдать последовательность операций согласно рис. 7. Сборка горизонтального вала выполняется в обратной последовательности в соответствии рис. 7. В процессе сборки, перед установкой, шарикоподшипников их следует нагреть в масле с температурой 70 °С-80 °С.

Ревизия отдельных деталей горизонтального привода

Каждые 4 000 часов работы сепаратора производить ревизию колодок сцепления и определять их износ. Как только накладка колодок сцепления износилась до головки заклепки, колодку необходимо заменить, для сохранения рабочей поверхности барабана фрикционной муфты, которая происходит с металлической головкой заклепки.

Обозначение позиций разборки фрикционных колодок для их ревизии соответствуют рис. 9 – а, b, с:

• Отдать вентиляционную решетку на стороне привода сепаратора со стороны электродвигателя;
• Отдать винт 216m торцевым ключом 403 и крышку сцепления 216k подвинуть в сторону электродвигателя;
• Вытянуть в сторону электродвигателя колодки сцепления 216f;
• Произвести осмотр фрикционных колодок и при наличии износа – заменить.

Монтаж колодок сцепления производится в обратном порядке относительно к демонтажу, соблюдая следующее:

1 колодки сцепления должны быть равномерно распределены в поводковой шайбе 216g как показано на рисунке.

Контроль частоты вращения барабана сепаратора

После каждой ревизии привода сепаратора или замены червячной пары произвести проверку частоты вращения барабана, как показано на рис. 10.

В период работы сепаратора направление вращения барабана показывает циркуляционная контрольная шайба рис. 11. Кроме того, она дает возможность проконтролировать частоту вращения барабана.

Частота вращения барабана будет соответствовать рабочим значениям, если циркуляционная шайба после разгона барабана вращается с частотой – 65 мин^-1 при частоте вращения электродвигателя = 1 430 мин^-1, при частоте – 78 мин^-1 при частоте электродвигателя = 1 720 мин^-1. Допустимые отклонения в частоте вращения барабана до 5 %. Время разгона барабана составляет от 5 до 8 минут.

Контролировать, чтобы барабан в положенное время, означенное на табличке сепаратора, достиг нужной частоты вращения барабана и содержал его на все время эксплуатации.

Техническая эксплуатация и обслуживание сепараторов фирмы Вестфалия

Перед пуском сепаратора для Сепарирование топлива и масла для эффективной работы судовых дизелейсепарации топлива необходимо четко знать удельный вес нефтепродукта и проверить соответствие регулировочной шайбы данному нефтепродукту.

Эффективность работы сепаратора существенно зависит от правильного выбора регулировочной шайбы, так как в режиме пурификации возникают две фазы: легкая – топливо и тяжелая – отсепарированная вода.

Читайте также: Судовые сепараторы фирмы Вестфалия

Для осуществления непрерывного отвода двух фаз из барабана сепаратора необходимо обеспечить гидродинамическое равновесие потоков поступающей и выходящей жидкости, т. е. подбором регулировочных шайб.

Влияние размера регулировочной шайбы на работу барабана отмечалось выше.

Определение регулирующей шайбы путем расчета (диаграмма)

Для расчета необходимого внутреннего диаметра регулирующей шайбы вначале определить величину разницы удельного веса масла и воды. При этом учесть, что удельный вес зависит от температуры. Для воды удельный вес следующий:

Изменение удельного веса масла благодаря воздействию тепла

• γ_{масло 20} = удельный вес при 20 °C;
• γ_{масло t} = удельный вес при температуре сепарирования t;
• t = температура сепарирования °С;
• γ_{масло t} = γ₂₀ – 0007 (t – 20).

Пример применения: Подбор диаметра регулировочной шайбы по диаграмме рис. 12.

Имеется:

• γ_{масло 20} = 0,974 кг/дм³;
• t = 90 °C.

Нужно найти: внутренний диаметр регулировочной шайбы для сепаратора SAOG 5016.

• γ_{вода 90} = 0,965 кг/дм³;
• γ_{вода 90} = 0,974 – 0,0007(90-20) = 0,925 кг/дм³;
• Δγ = γ_вода – γ_масло = 0,965 – 0,925 = 0,04.

Правильный внутренний диаметр регулирующей шайбы, можно теперь найти по диаграмме.

Найденный внутренний диаметр регулирующей шайбы 97 мм, выбран 98 мм.

Если в наличии нет регулирующей шайбы с найденным внутренним диаметром, то можно узкую шайбу выточить до необходимого размера. До этого нужно проверить опытным путем (см. табл. 3) достаточны ли имеющиеся в наличии шайбы для безупречного удаления воды. По опыту почти всегда поставленные шайбы отвечают заданию.

Пример подбора диаметра регулировочной шайбы в зависимости от плотности нефтепродукта сепараторов моделей OSC.

Сепарации подлежит масло с удельным весом ρ = 0,873 кг/дм. Согласно рекомендации таблицы 3 фирмы Вестфалия – температура режима сепарации должна быть t = 70 °С.

Для обеспечения эффективного режима сепарации необходимо правильно подобрать диаметр регулировочной шайбы для данного сорта нефтепродукта.

С этой целью воспользуемся диаграммой рис. 13.

Сверху от температурной линии от т. 20 °С, соответствующей удельному весу данного сорта масла опускаем перпендикуляр до пересечения линией удельного веса ρ = 0,873 кг/дм³, получаем т. -А-.

Снизу от линии температуры сепарации масла т. 70 °С поднимаем перпендикуляр до пересечения с наклонной линией диаметра регулировочной шайбы, получаем т. -В-. От т. -В- проводим параллельную горизонтальную линию получаем т. -С-, характеризующую удельный вес при режиме сепарации.

Т. -В- находится в зоне действия диаметра регулировочной шайбы Ø = 0,70 мм. Таким образом, эффективный режим сепарации масла c = 0,873 кг/дм³ будет обеспечиваться при температуре t = 70 °С, удельным весом ρ = 0,838 кг/дм³ и диаметром регулировочной шайбы Ø = 70 мм.

Определение регулирующей шайбы опытным путем

Во избежание образования эмульсии нужно переходить от широкой регулирующей шайбы на следующую меньшую шайбу. Если шайба слишком широка, то выходящая на стоке вода будет содержать масло. При слишком узкой шайбе легко образуется эмульсия или масло, выходящее на стоке чистого масла, будет содержать в себе более или менее большое количество воды (рис. 13).

Кроме того, открыв барабан, нужно проверить прохождение почти всегда отчетливо видимой на нижней стороне каждой тарелки линии раздела между водой и маслом. Достаточно проверить несколько верхних тарелок.

Признаки правильного отделения воды

Регулирующая шайба правильно подобрана – стекающая вода не имеет жировых капель и стекающее масло не содержит воду.

Вода может выглядеть молочно-белой или загрязненной. Окраска происходит от промывки масла.

Расположение нейтрального слоя между водой и маслом
а		а) Правильно подобранная регулирующая шайба. При правильно подобранной регулировочной шайбе линия раздела между водой и маслом проходит через наружную треть отверстий тарелки.
в		в) Слишком широкая регулирующая шайба. При слишком широкой шайбе линия раздела между водой и маслом не проходит через отверстия тарелки, а ниже наружу или вне тарелки.
с		с) Слишком узкая регулирующая шайба. При слишком узкой регулировочной шайбе линия раздела между водой и маслом не проходит через отверстия тарелки, а ниже их во внутрь.

Открыть таблицу в новой вкладке