Вино, чистая вода и нефть – это лишь некоторые товары, при производстве которых необходимо отделение твёрдых частиц от жидкости. Декантерные центрифуги компании Alfa Laval эффективно справляются с этой задачей, подчиняя себе силы, которые могут до 3500 раз превышать силы гравитации.

Множество промышленных процессов включает в себя фильтрацию жидкости: очистка сточных вод, добыча нефти и виноделие – и это только некоторые из них. Конечным продуктом может быть и очищенная жидкость, и твёрдое вещество, оставшееся в результате процеживания.

Когда время не является критически важным параметром, можно использовать принцип естественной гравитации. Если вы оставите суспензию в ёмкости или в бассейне-отстойнике, в конце концов более тяжёлые частицы опустятся на дно. Но есть более быстрый вариант – пропустить суспензию через барабан одной из декантерных центрифуг Alfa Laval.

«Барабан вращается с окружной скоростью 100–110 м/с, – говорит менеджер по оборудованию и технологическим процессам производственного центра декантерных центрифуг компании Alfa Laval в Копенгагене, Дания, Бент Мадсен. – Внутри возникают мощные центробежные силы, в 3000–3500 раз превышающие силу гравитации».

Одной из последних и самых крупногабаритных декантерных центрифуг Alfa Lava является модель Lynx 1000 со скоростью фильтрации жидкости 540 м³/ч. Когда мы приехали посмотреть на сборочную линию, этот агрегат возвышался над нами в зоне проведения испытаний. Модель Lynx 1000 – почти девять метров в длину и более двух метров в высоту, а весит 18,5 тонны. Она приводится в действие двумя электродвигателями, самый крупный из которых имеет мощность 330 кВт.

В начале сборочной линии находятся несколько моделей декантерных центрифуг на разных этапах сборки. Всё очень точно организовано, этапы сборки разделены полосами жёлтого цвета, нанесёнными на сером полу.

В одной из секций находится барабан декантерной центрифуги. Изготовленный из высокопрочной стали барабан похож на большой блестящий цилиндр. На одном конце установлен фланец со сливными отверстиями, на другом – конус с отверстием. Внутренний диаметр барабана декантера может быть размером 0,2–1 м, а длина барабана – в четыре раза больше. Размеры зависят от назначения.

Внутри барабана декантера, прошедшего сборку, располагается шнек. Шнек и барабан вращаются очень быстро – в некоторых случаях, до 5000 об/мин, но шнек вращается чуть медленнее барабана. Разница в скорости вращения составляет от 1 до 50 об/мин, в зависимости от частиц, которые необходимо отделить от жидкости.

Во время вращения барабана и шнека в декантер через центральную подающую трубу попадает суспензия. Центробежные силы выталкивают суспензию на внутреннюю поверхность барабана, отделяя твёрдые частицы от жидкости. По мере увеличения слоя твёрдых частиц на стенках барабана, шнек выгребает их по направлению к конической части барабана. Увеличивающаяся масса уже очищенной жидкости спускается на другом конце через фланец со сливными отверстиями, которые работают как ограничители уровня жидкости внутри барабана.

Этот непрерывный процесс позволяет обрабатывать большие объёмы суспензии за более короткий срок, чем в случае с применением обычной седиментации. В некоторых отраслях необходимый результат достигается сочетанием скорости вращения, дифференциальной скорости и размерами декантера.

Смазывание при высоких скоростях
Lynx 1000 – первая модель в новом поколении декантерных центрифуг Alfa Laval, которая работает при скорости потока жидкости 540 м³/ч. Она была разработана для работы с жидкостями, содержащими абразивные включения, в нефтегазовой промышленности и имеет более долгий срок службы, чем предыдущие поколения декантеров.

Для предотвращения попадания загрязнений в подшипники конструкторы Alfa Laval решили использовать смазывание пластичной смазкой, но это оказалось непросто. «Согласно Общему каталогу подшипников качения SKF, смазывание подшипников пластичной смазкой является недопустимым на необходимых нам скоростях и при таких нагрузках», – говорит специалист по редукторам Лауге Сваррера.

Это привело к пяти годам лабораторных экспериментов в тесном сотрудничестве с SKF. Alfa Laval построила специальный испытательный стенд, на котором можно было проводить испытания различных комбинаций эксплуатационных параметров подшипников и смазки.

«Нам было необходимо найти способ смазывания этих подшипников при постоянной температуре и высоких скоростях работы», – говорит инженер-конструктор Кристоффер Шёгрен, который осуществлял контроль проведения испытаний.

Ян Седерквист, руководитель отдела по испытанию продукции, говорит: «Небольшой скачок температуры при впрыске смазки является нормальным. Но мы не должны допускать больших перепадов температуры, которые могут негативно сказаться на работоспособности подшипников. Первостепенное значение имеет надёжность конструкции».

По словам инженера по применению SKF Педера Дальгаарда, решение заключалось в определении «золотой середины». «Необходимо было учесть всё: конструкцию подшипника, необходимые допуски, правильное количество и тип смазки, – говорит он. – В данном случае мы используем смазку SKF LGHP 2, а в конструкции используются радиальный шарикоподшипник и цилиндрический роликоподшипник, которые смонтированы в отдельных корпусах».

В результате – мы получаем высокий уровень оптимизации подшипниковых систем.

Франк Фиддлерс, главный инженер-конструктор, говорит: «Результатом реализации данного проекта стала стабильная работа смазываемых пластичной смазкой радиальных шарикоподшипников и цилиндрических роликоподшипников в условиях очень высоких рабочих нагрузок и различных температур, где параметр быстроходности превышает
500 000 n x d_m.».