Центробежный сепаратор

Роторы полузакрытого  типа отличаются от роторов открытого  типа наличием устройства для вывода продуктов сепарирования под  давлением.

В герметических сепараторах  подача в ротор исходной жидкости и отвод жидких фракций происходят под давлением по закрытым трубопроводам, герметически соединенным с выпускными патрубками, процесс сепарирования в них изолирован от доступа воздуха. Роторы герметических сепараторов отличаются от роторов открытых и полузакрытых сепараторов конструкцией подводящих и отводящих устройств.

По виду привода сепараторы подразделяют на три группы: с ручным, комбинированным и электромеханическим  приводом.

1.5.Модернизация  сепаратора.

Разрабатываемая конструкция  должна занимать небольшую площадь  на производстве, так как это снизит требования к размерам производственных помещений. Модуль должен быть доставлен к покупателю уже в собранном состоянии, что сократит время на сборку. Сепаратор должен применяться не только для очистки жидкостей от твердых частей, но и для разделения двух жидких фаз.

1.6. Задачи проекта

Проанализировать  конструкцию сепаратора фирмы Альфа  Лаваль (Alfa Laval).

Выполнить расчеты  подтверждающие работоспособность  установки

Разработать инструкцию по монтажу и ремонту

Разработать правила  охраны труда и окружающей среды

Рекомендации к модернизации данного сепаратора

2. Описание  сепаратора Альфа Лаваль (Alfa Laval)

2.1 Описание  конструкции и принцип действия.

В  совей работе я использую сепаратор фирмы Alfa Laval .  Серия CLARA включает  в себя ряд моделей разной производительности: CLARA 20, CLARA 80, CLARA 200 и CLARA 500. CLARA представляет собой полностью готовую к установке систему сепарации на базе технологии тарельчатых сепараторов Альфа Лаваль. Конструкция обеспечивает высокую динамическую перегрузку, соответствует требованиям жестких гигиенических стандартов и оборудована системой автоматического управления.

Схема сепаратора Альфа Лаваль (Alfa Laval)

 

Процесс сепарации  происходит во вращающемся барабане. Продукт подается во вращающийся  барабан сепаратора сверху через неподвижный впускной патрубок (1) и разгоняется в распределителе (2) перед входом в пакет тарелок (3). Распределитель специально разработан для обеспечения плавного разгона подаваемой жидкости. Разделение жидкой и твердой фаз происходит в пространстве между тарелками. При этом жидкая фаза перемещается через пакет тарелок к центру барабана и поступает в напорную камеру, откуда под давлением выгружается из сепаратора посредством встроенного напорного диска (4). Твердая фаза собирается на периферии барабана, откуда производится ее периодическая разгрузка в кожух с накопителем твердой фазы. Разгрузка твердой фазы осуществляется гидравлической системой, которая через заданные интервалы времени резко перемещает вниз подвижное дно барабана (5). открывая таким образом каналы выгрузки твердой фазы (6). Это типовая схема центробежного сепаратора с выгрузкой отделяемой твердой фазы.

2.2. Назначение и область применения.

  Сепаратор  CLARA способен удалять взвешенные  твердые частицы размером 0,5-500 мкм.  Содержание твердой фазы в исходном продукте обычно составляет 0,1-10% от общего объема, но может быть и выше. Таким образом, сепараторы CLARA очень хорошо подходят для осветления таких продуктов, как:

• муст белого винограда (самотек и отжатый сок)
• молодое вино (спокойное и игристое)
• зрелое вино
• соки (плодово-ягодные, цитрусовые, из тропических фруктов).

Сепараторы  серии CLARA имеют многоцелевой впускной узел DynaFlow, предназначенный для использования  при  неоднородной концентрации твердой фазы и скорости потока. Скорость подачи исходного продукта нарастает очень медленно, сводя к минимуму разрушение частиц и повышая эффективность сепарации.

  Кроме того, сепараторы CLARA оснащены компьютеризированной  системой Альфа Лаваль SmartEject с  автоматическим запуском, которая выполняет периодическую выгрузку частиц твердой фазы с низким содержанием влаги. Водонепроницаемая оболочка Oxy-stop препятствует проникновению внутрь кислорода, а встроенный напорный диск позволяет обходиться без наружного насоса. Верхнюю часть корпуса можно покрыть специальным кожухом для охлаждения и подавления шума.

  Выдвижное  дно барабана покрыто легкозаменяемым  специальным материалом для защиты  от абразивных твердых частиц. Наличие преобразователя частоты в частотно-регулируемом электроприводе обеспечивает ряд преимуществ, в том числе малый пусковой ток и автономное питание на короткий срок в случае сбоя в электросети.

  Особая геометрия  барабана центрифуги способствует  плавному ускорению агломератов и частиц, чувствительных к смещению. Эти важные гидродинамические усовершенствования в комбинации с новой патентованной конструкцией пакета тарелок обеспечивают максимальную эффективность сепарации, и, в то же время, помогают сократить потребление энергии.

Напорный диск, помогающий свести к минимуму проникновение внутрь кислорода и не пропускающий наружу запахов или углекислого газа. Герметичная модификация с запирающим механизмом, позволяющим осветлять игристые вина, находящиеся под давлением.

  2.3. Техническая характеристика сепаратора Альфа Лаваль

(Alfa Laval)

Производительность при низком/высоком расходе	макс. 1 мя/ч /…4 м³/ч
Скорость вращения барабана	9512 об./мин.
Центробежная сила (внутри барабана)	макс. 11130 g
Обьем барабана, отведенный для технологических жидкостей	2,2 л
Количество тарелок в пакете	120…150
Обьем шламовой камеры	1.1л (приблизительно)
Фиксированный обьем  выгрузки	1.1л
Установленная мощность электродвигателя	3.7 кВт
Время разгона при  запуске	3.5-4,5 мин.
Время остановки с  применением тормозного устройства	3-4 мин.
Уровень звукового давления	72дБ(А)

3.Технологические  расчеты

Серия Clara выпускает  сепараторы двух видов производительности:

• низкой (до 1000 дм³/ч)
• высокой (до 4000 дм³/ч)

Предприятие первичного виноделия работает шесть месяцев  в три смены по 4 часа.

П=М/ N*t

П – производительность

М – мощность предприятия

τ  - время  работы установки, [ч]

N – количество дней в году работы установки;

Таким образом

П = 10000000/(186*12) = 3996

Таким образом, производительность сепаратора равна 4000 дм³/ч

Фактор разделения Ф = w² * r / g,  где

w² - это угловая  скорость вращения [ рад\с ]

w² = p * n/ 30 (n – частота вращения барабана [мин¨¹])

g – ускорение свободного падения [ м/с² ]

r – радиус вращения барабана, [ м ]

w² = 3,14 * 9512 / 30 = 995,6

Ф = 995,2² * 0,03 / 9,8 = 3032,34

4. Монтаж, эксплуатация, ремонт сепараторов.

4.1. Монтаж сепараторов

По своим  динамическим свойствам сепаратор  является быстроходной машиной, у которой частота вращения веретена достигает 5500-5600 оборотов в минуту со значительной вращающейся массой барабана (до 300 кг и более). Поэтому к его монтажу предъявляют повышенные требования. При неправильно выполненном монтаже пуск и эксплуатация сепаратора становятся опасными как для монтажников, так и для обслуживающего персонала. Монтаж сепараторов должен выполняться с особой тщательностью и с соблюдением всех требований, приведенных в инструкции завода-изготовителя.  
Сепаратор устанавливают на фундаменте посредством фундаментных блоков, на которые надевают резиновые прокладки поставляемые вместе с сепаратором. Если фундамент под сепаратор выполнен с колодцами для анкерных болтов, то болты устанавливают по шаблону или вместе с сепаратором и заливают колодцы цементным раствором состава 1:3. Монтаж сепаратора продолжают после затвердевания подливки до 60 % проектной прочности. Сепаратор устанавливают на фундамент так, чтобы веретено находилось в строго вертикальном положении, а фундаментные болты не касались стенок отверстий в лапах станины.  
При установке сепаратора на перекрытии с креплением сквозными анкерными болтами, резиновые прокладки помещают как под лапами станины, так и со стороны головки болтов под перекрытием.  
Положение сепаратора выверяют по уровню и линейке, укладываемыми на верхнюю обработанную кромку чаши машины в двух взаимно перпендикулярных направлениях при снятых крышке и барабане сепаратора. Уровень укладывают в первую очередь по оси сепаратора, совпадающей с осью электродвигателя, а затем уже по второй, перпендикулярной оси. Отклонение от горизонтальности в обоих направлениях должно быть не более 0,02-0,05 мм на 1000 мм диаметра чаши сепаратора. Положение сепаратора регулируют тонкими кольцевыми жестяными прокладками, укладываемыми под лапы станины между фундаментом и амортизатором. После выверки сепаратора по уровню на фундаментные болты поверх лап надевают резиновые прокладки с колпачками и навинчивают гайки, которыми закрепляют сепаратор на фундаменте. Гайки на фундаментных болтах следует затягивать равномерно и плавно. После затяжки гаек и установки колпачковых контргаек сепаратор должен быть плотно, прижат к фундаменту, но стоять на нем 'мягко', чтобы резиновые прокладки не потеряли эластичность.

4.2. Эксплуатация  сепараторов.

Сепараторы Clara доставляются уже в собранном  состоянии. После установки и закрепления сепаратора производят ревизию, чистку и смазку его. После ревизии и сборки сепаратора окончательного закрепления его на фундаменте подключают продуктопроводы, которые монтируют так, чтобы их масса не передавалась на сепаратор. 
Испытание сепаратора на холостом ходу проводят при вывернутых стопорных винтах и обжатых тормозных колодках. В начале испытания (период разгона) вибрация сепаратора и нагрев фрикционных муфт (в отдельных случаях до дымления) считается нормальным явлением. Требуемое число оборотов сепаратор должен набрать в течение 5–6 минут после пуска, далее вибрация должна исчезнуть. 
Сепаратор испытывают вхолостую в течение одного часа.

4.3.Ремонт сепараторов

Высокий класс точности сепараторов, специфичность материалов, из которых изготовлены деталям, сложность изготовления и восстановления этих деталей в условиях ремонтно-механических мастерских предприятия обуславливают необходимость проведения периодических ревизий сепараторов, своевременного выявления недопустимого износа и замену изношенных деталей. 
При ремонте сепараторов наибольший удельный вес приходится на детали приводного механизма. Их износ характеризуется посторонним шумом, повышенной вибрацией, медленным разгоном барабана и рядом других признаков. 
Для ревизии сепаратор разбирают, отдельно группу горизонтального вала и группу веретена. Разбирать сепаратор без особой необходимости не рекомендуется, так как это может привести к нарушению посадок и приработки сопряженных деталей. Сепаратор разбирают осторожно, строго соблюдая порядок, изложенный в заводской инструкции. После разборки все ответственные вращающиеся детали тщательно моют, внимательно осматривают и измеряют. Наиболее ответственные детали (веретено, тарелкодержатель, тарелки, особенно разделительные, подшипники и др.) обследуют с помощью лупы, а при подозрении на наличие расколы используют средства рентгено- и ультразвуковой дефектоскопии. 
При ремонте сепараторов наиболее часто приходится заменять изношенные фрикционные накладки на колодках центробежной фрикционной муфты, пружины и подшипники горловой опоры, подшипники подпятника, бронзовую шестерню (червячное колесо), резиновые уплотнительные кольца, резиновый диск упругой муфты. 
Последовательность разборки сепараторов разных моделей имеет свои особенности, которые указаны в инструкции завода-изготовителя. 
Для определения потери упругости пружин горловой опоры измеряют их высоту, осевшие пружины заменяют. рекомендуется иметь в виду, что при осадке хотя бы одной из пружин горловой опоры необходимо заменить весь комплект. Новые пружины должны иметь одинаковую упругость, которую определяют, измеряя их высоту в свободном и сжатом (витки должны соприкасаться) состояниях; при этом отклонение не должно превышать + 0,3 мм. 
Для обеспечения одинаковой упругости пружин в рабочем состоянии, т.е. при вращении веретена, в процессе сборки горловой опоры пробки пружин рекомендуется завинчивать до отказа. 
При износе шарикоподшипников веретена их рекомендуется заменить только шарикоподшипниками той подгруппы точности, которая указана заводом-изготовителем. Подшипники перед установкой на веретено и горизонтальный вал нагревают в масле до 80–90 °С.

Детали барабана могут иметь следующие дефекты: 
1) износ фиксирующих штифтов и выступов, которые служат для предотвращения смещения деталей барабана при их вращении; 
2) деформация тарелок, у которых в основном загибаются вверх углы фиксирующих пазов и происходит износ шипиков; 
3) износ (истирание) напорных дисков из-за неправильной сборки барабана и регулирования положения дисков по высоте; 
4) коррозия луженных деталей барабана в результате мойки их растворами кислот и сильнодействующих щелочей (применение кислот и сильнодействующих щелочей не допускается, так как при этом разрушается полуда и нарушается балансировка барабана); 
5) отсутствие или износ уплотнительных резиновых прокладок, приводящий к образованию течи и сверхнормативным потерям продукта.

Изношенные  фиксирующие штифты и выступы, а  также напорные диски восстанавливают  навариванием металла и обтачиванием под первоначальный размер. Деформированные тарелки выправляют деревянным молотком (киянкой) на конической оправе. При износе шипиков тарелок и ослаблении их пакета в пакет добавляют одну или две тарелки из запасных.

В условиях предприятия  производят текущий и капитальный  ремонты. При капитальном ремонте производят восстановление полуды и динамическую балансировку барабана. Сепараторы отправляют на ремонтные заводы или в мастерские при производственных объединениях.

Масло, слитое перед  ремонтом из картера, фильтруют, а при  плохом осветлении заменяют свежим.

Пуск сепаратора после ремонта производят с большой осторожностью. При появлении превышенной вибрации, шума или стука, чрезмерном нагревании подшипников и масла в картере сепаратор немедленно останавливают, разбирают и устраняют причины, вызывавшие нарушение нормального режима его работы.

5. Охрана  труда и окружающей среды

5.1 Обоснование  необходимости проработки вопросов  охраны труда и окружающей среды

На предприятии  большое внимание должно уделяться  вопросам окружающей среды, так как при неправильной эксплуатации или неисправности оборудования могут возникать различные травмы. Основными путями улучшения условий труда на предприятиях является комплексная механизация, автоматизация производственных процессов, внедрение на всех предприятиях современных средств техники безопасности и создание санитарно-гигиенических условий, устраняющих производственный травматизм и профессиональные заболевания. Цех по производству белых столовых вин в  котором проектируется сепаратор CLARA, относится к III классу промышленных предприятий, который определяется величиной санитарно-защитной зоны (в данном случае 500м) в соответствии с СанПиН 2.21/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов».