5. Описание элементов, входящих в состав системы.

А) Рабочий орган (центрифуга).

В данном расчёте будем рассматривать фильтрующую подвесную центрифугу ФПН-100 с нижней выгрузкой осадка.

Это быстроходная полуавтоматическая центрифуга с диаметром ротора 1000 мм и числом оборотов в минуту 1500. В этой центрифуге опорная металлоконструкция, привод, тормоз и ряд других узлов такие же, как в центрифуге ФПД-120. Основным отличием ФПН-100 является механизированная выгрузка осадка из ротора с помощью ножа специальной конструкции, закрепленного на крышке кожуха.

Центрифуги ФПН-100 не имеют запорного конуса, прикрывающего выгрузочные проемы в розетке нижнего днища. Последнее обусловлено тем, что они применяются на производствах, где допускается попадание небольшого количества продукта из ротора на транспортер или в бункер. Материалом для изготовления рассматриваемых центрифуг служат углеродистая сталь и чугун.

Основной модификацией данного типа является центрифуга фильтрующего исполнения ФПН-1001У-1 (ПН-1000). Загрузка ее производится с помощью специального лотка 1 (рис. 1.1), закрепленного на кожухе и входящего внутрь ротора. Управление центрифугой полуавтоматическое, от станции управления через кнопочный пост. Привод осуществляется от четырехскоростного электродвигателя 3.

Центрифуга представляет собой фильтрующую подвесную вертикальную машину периодического действия с нижней ручной выгрузкой продукта через днище ротора, предназначенную для разделения суспензий с мелко- и среднезернистой твердой фазой.

Центрифугу изготавливают из углеродистой стали и чугуна. Основными узлами центрифуги являются ротор 14, привод 11, кожух 13 с крышкой 12, тормоз 9 и металлоконструкция 3.

Центрифуга устанавливается на металлоконструкции, состоящей из двух опорных стоек и двух продольных балок-швеллеров №24, соединенных болтами в верхней части стоек. Центрифуга приводится во вращение вертикальным двигателем 7, который рассчитан на непрерывную работу центрифуги при загрузке ее 800–1200 кг.

Электродвигатель рассчитан на работу при температуре окружающей среды до +90°С и относительной влажности 95%. Механический тормоз 9 в центрифуге кроме аварийного торможения осуществляет дотормаживание центрифуги после основного электрического рекуперативного торможения электродвигателя.

Электродвигатель соединен с валом центрифуги 4 посредством эластичной резиновой муфты 8; вал закреплен в приводе на шарнирной опоре. Между корпусом привода 6 и корпусом подшипников 5 установлен резиновый амортизатор 10, который при неуравновешенности вращающейся массы (особенно во время загрузки) значительно облегчает условия работы подшипников качения и вала, принимая на себя удары и колебания. Вращающийся вал может отклоняться от вертикального положения вследствие деформации резинового амортизатора, что приводит к самоуравновешиванию вращающихся масс.

Рис. 1.1– Общий вид центрифуги:

1 – загрузочный лоток; 2 – механизм среза осадка; 3 – металлоконструкция; 4 – вал; 5 – корпус подшипников; 6 – корпус привода; 7 – электродвигатель; 8 – резиновая муфта; 9 – ленточный тормоз; 10 – резиновый амортизатор; 11 – привод; 12 – крышка кожуха; 13 – кожух; 14 – ротор

Ротор центрифуги – цилиндрический, с перфорированной обечайкой, подвешен на нижнем конце вала и выложен внутри подкладным и фильтрующим ситами. Загрузка производится с помощью специального лотка 1, закрепленного на кожухе и входящего внутрь ротора. Механизированная выгрузка осадка из ротора (механизм среза 2) осуществляется с помощью ножа специальной конструкции, закрепленного на крышке кожуха.

Рассмотрим устройство основных узлов центрифуги более подробно.

Ротор подвесной центрифуги изготавливают сварным из углеродистой стали. Высокие требования предъявляют к качеству и контролю сварки. Сварку ротора должны производить только дипломированные сварщики.

Обечайка фильтрующего ротора обычно перфорируется отверстиями, расположенными в шахматном или коридорном порядке.

Ротор подвесной центрифуги (рис. 1.2) состоит из обечайки 2, верхнего днища 3, розетки 6 и нижнего днища 1. Розетка состоит из ступицы 5, обода 7 и спиц 4, через проемы которых производится разгрузка ротора.

Все фильтрующие роторы комплектуют фильтрующей основой, состоящей из подкладного дренажного сита и фильтрующей сетки. Применяют металлические сетки саржевого плетения и сетки из тонколистовой латуни со штампованными отверстиями прямоугольного или круглого сечений.

Рис. 1.2-Конструкция ротора:

1, 3 – нижнее и верхнее днища; 2 – обечайка; 4 – спицы; 5 – ступица; 6 – розетка; 7 – обод

Привод подвесной центрифуги (рис. 1.3)является шарнирной опорой вала и предназначен для передачи ротору вращения от электродвигателя через эластичную соединительную муфту. Муфта закреплена на тормозном шкиве и соединена с валом двигателя с помощью шлицевых втулок.

Основные детали привода – корпус 12, тормозной шкив 14, эластичная резиновая муфта 15, ленточный тормоз 18. Корпус подшипников 6 опирается верхней шаровой поверхностью в гнезде корпуса привода и зафиксирован от кругового вращения специальным болтом 11. Алюминиевая коробка 4 для масла закреплена на валу 22 и вращается вместе с ним. Кроме того, имеются заборная трубка 5, подающая масло на подшипники, защитный кожух 1, манометр 7 для контроля давления масла, масленки 20 и 21, предназначенные соответственно для смазки шаровой поверхности и заливки масла в алюминиевую коробку.

В корпусе подшипников расположен вал, подвешенный на двух радиальных и одном упорном подшипниках качения. Со стороны тормозного шкива корпус закрыт крышкой 13. Смазка подшипников – жидкая, с местной циркуляцией в результате скоростного напора масла, создаваемого в заборной трубке, закрепленной в нижней части корпуса подшипника. Циркуляция масла контролируется манометром (избыточное давление должно быть не менее 0,01 МПа).

Рис. 1.3-Привод центрифуги:

1 – защитный кожух; 2 – гайка; 3 – пробка; 4 – коробка для масла; 5 – заборная трубка; 6 – корпус подшипников; 7 – манометр; 8 – гайка поджатия амортизатора; 9 – коническая втулка; 10 – шпонка; 11 – болт; 12 – корпус привода; 13 – крышка; 14 – тормозной шкив; 15 – резиновая муфта; 16, 17 – наружная и внутренняя шлицевые втулки; 18 – ленточный тормоз; 19 – резиновый амортизатор; 20, 21 – масленки; 22 – вал

Центрифуга укомплектована механизмом среза с ручным управлением (рис. 1.4). Основной его деталью является нож 12, закрепленный на нижнем цилиндрическом конце штанги 10, совершающей возвратно-поступательное движение во втулке корпуса 8. Корпус через ось 2 соединен с кронштейном 1, жестко установленным на кожухе. Поворот корпуса вокруг оси осуществляется маховиком 6 через валик 5 и шестерню 4, которая заходит в зацепление с зубчатым сектором 3. Нож в нерабочем положении (выведенный из ротора) фиксируют в специальном секторе 9 с помощью имеющегося на штанге зуба. Только при выведенном из ротора и зафиксированном ноже возможен пуск двигателя.

Б) Электродвигатель.

Электродвигатель рассчитан на работу от сети трехфазного тока напряжением 380 или 500 В и частотой 50 Гц при температуре окружающей среды до 40 °С и относительной влажности 95%. Станция управления имеет вид шкафа, в котором размещена аппаратура автоматического управления. Кнопочный пост снабжен пятью кнопками и устанавливается на правой стойке металлоконструкции. Станция управления обеспечивает следующий цикл работы центрифуги:

пуск двигателя на загрузочную скорость 250 оборотов в минуту;

включение двигателя на скорость 750 оборотов в минуту (промежуточную);

включение двигателя на рабочую скорость 1500 оборотов в минуту и работу на этой скорости определенное время — от 6 мин 20 с до 16 мин 20 с (желаемое время задается установкой дисков реле времени РВ);

рекуперативное торможение двигателя до 750 оборотов в минуту;

рекуперативное торможение двигателя до 250 оборотов в минуту;

противоточное торможение до полной остановки с последующим разгоном в обратную сторону в течение 15 с, после чего загорается табло «Выгрузка»;

работу двигателя на скорости 100 оборотов в минуту при срезе осадка (вводе ножа);

электрическое отключение двигателя после разгрузки и отвода ножа в исходное положение;

отключение двигателя при нажатии кнопки «Стоп» и при наложении механического тормоза.

Станция управления позволяет осуществлять полуавтоматическое или ручное управление центрифугой.

В) Датчик тока

Датчики тока предназначены для измерения постоянного, переменного и импульсного токов без разрыва цепи. Выпускаются универсальные датчики и датчики, предназначенные для измерения только в цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц).

Конструкция датчиков тока включает в себя магнитопровод с зазором и компенсационной обмоткой, датчик Холла и электронную плату обработки сигналов. Магниточувствительный датчик Холла закреплен в зазоре магнитопровода и соединен с входом электронного усилителя.

При протекании измеряемого тока по шине, охватываемой магнитопроводом, в последнем наводится магнитная индукция. Датчик Холла, реагирующий на возникшее магнитное поле, вырабатывает напряжение, пропорциональное величине наведенной магнитной индукции. Выходной сигнал с датчика усиливается электронным усилителем и подается в компенсационную обмотку. В результате, по обмотке течет компенсационный ток, пропорциональный измеряемому току по величине и соответствующий ему по форме. Возникающее при этом магнитное поле компенсационной обмотки компенсирует магнитное поле измеряемого тока, и датчик Холла работает как нуль-орган. При этом полоса частот, пропускаемая таким датчиком тока, составляет от 0 Гц (постоянный ток) до 200 кГц.

Г) Датчик положения ротора

Существует множество конструкций датчиков положения ротора, принцип работы которых состоит в следующем: фиксируются определенные положения ротора относительно статора, и в соответствующие моменты времени датчик формирует сигналы, воспринимаемые системой управления.

Из основных конструкций датчиков следует выделить два типа датчиков: фотодатчики, у которых вращается диск или вал с отверстиями, а источники и приемники света расположены соответственно вдоль оси вращения или диаметрально, и датчики Холла трех конструкций: с вращающимся диском с закрепленными постоянными магнитами, с когтеобразным магнитопроводом и магнитом, намагниченным в осевом направлении, и с постоянными магнитами, закрепленными непосредственно на роторе.

Основными недостатками фотодатчиков являются большая подверженность радиации и необходимость высокой пылезащищенности, а также плохая вибростойкость, что делает использование фотодатчиков нецелесообразным.

Датчики Холла лишены недостатков фотодатчиков и обладают достаточно высокой надежностью.

Д) Командоаппарат

Последовательность и продолжительность выполнения заданных операций обработки суспензий осуществляется с помощью командоаппарата, имеющего систему контактов, переключение которых позволяет управлять работой элементов сложной электрической цепи центрифуги.

Командоаппарат (иначе называемый таймером или программатором) является основным механизмом системы управления, который координирует работу всех исполнительных органов центрифуги путем замыкания и размыкания контактов электрической цепи через заданные промежутки времени.