LW500II型卧式螺旋卸料离心机的设计及其在大豆蛋白生产中的应用

前言

随着人们生活水平的不断提高，对饮食的要求也在不断提高。饮食的营养和科学方面已受到广泛关注，无论是国际国内，人们对植物蛋白的需求日益增加。尤其是在中国，人们对植物蛋白的摄入量尚未达到国际健康联合会的要求。近年来，我国大豆深加工产业发展迅速，建厂使用的关键设备离心机全部从国外进口，其中包括日本石川岛放送株式会社的HS-504L/505L型号、美国SHARPLES公司的P5400型号，以及法国和德国的一些公司的P5400型号。随着设备使用时间的增加，机器维修备件供应困难、使用维护缺乏良好的技术指导服务、昂贵的价格难以承受等一系列问题逐渐出现在这些企业面前。新建、扩建工厂采购新设备时，应选择国外离心机。因此，用国产离心机替代进口离心机势在必行。

由于其高分离系数、大长径比和极其耐磨的推料叶片，LW500 II 离心机将成为废水处理和大豆分离蛋白领域的理想分离设备。

2 结构特点

(1)本机在设计过程中，考虑到生产厂家的实际情况，尽可能简化了机器的基本配置，能够适应各种工况。

（2）本机主电机功率为45kW，比同类型、同规格离心机节省电机功率近45kW。

(3)差速器为浮动式两级2K-H渐开线行星齿轮差速器。

(4)本机具有自动联锁和过载保护功能。由于其连续运转，为了防止机器意外损坏，配备了润滑油压力保护系统。当油压低于设定值时，自动报警并切断主电机。润滑系统排除故障并重新启动后，即可启动主电机。为了防止由于物料波动或其他原因导致离心机扭矩过大而损坏机器，机器配备了扭矩控制系统。当扭矩超过设定值时，剪力销扭转并向外移动，接近接近开关，使接近开关发出电信号，切断主电机电源，同时发出报警，从而保护与损坏的差异。

(5)溢流板调节方便，无需打开机壳，只需打开手孔盖即可。

(6)维护、安装方便。在设计过程中，考虑到厂家的维修条件，为了便于更换螺旋轴承，将滚筒与螺旋的轴向间隙固定。主轴承座设计为水平剖分式，使迷宫密封的调整更加方便、可靠。

3项主要技术参数的测定

3.1 分离系数

分离因数是离心机分离能力的主要指标，是代表离心机性能的重要指标之一。LW500 II型离心机用于大豆蛋白分离时，由于蛋白比重为1.05，工艺条件为从碱性溶液中提取蛋白，然后加酸沉淀蛋白。所用介质为盐溶液，比重应≥1（随酸碱量的不同而变化）。这样，固体和液体的比重差≤0.05，悬浮液中看不到固体颗粒，就像豆浆一样，用户无法提供自然沉降速度。因此，给主要技术参数的选择带来了很大的困难。据有关资料显示，分离大豆蛋白的分离因子应在2500-3500之间。为了保证分离效果，设计转速为3200-3600r/min几个等级，对应的分离因数为2850-3630。

3.2 差速

由于大豆蛋白生产中悬浮液的固液比在5%（L/L）左右，因此差速不宜过大。考虑到工艺条件确定后仅适用一种或两种差速，确定差速为6.5、7.5、9、11、13 r/min，以验证实际运行中的分离效果。

3.3 旋转部件结构

(1)转鼓采用柱锥结构，转鼓的长径比是离心机中至关重要的结构参数。根据物料特性，选择较大的长径比3.36：1，以增强分离效果。柱、锥段连接为一体，减少了一个装配接合面，提高了滚筒的整体精度。

(2)螺旋是输送泥沙的部件，应具有耐磨性能。因此采用镀硬铬或镍基合金喷焊来解决这一问题。螺旋与滚筒之间的间隙为0.5mm。

(3)差速器是离心机的重要部件，转鼓与螺杆之间的差速是通过差速器实现的。其结构复杂性和制造精度要求非常高。根据材料扭矩，设计了浮动式两级2K-H渐开线行星齿轮差速器。

3.4 离心机技术参数

滚筒直径：501mm

滚筒长度：1682mm

滚筒转速：3550、3200、3400、3600r/min

分离因子：3500、2850、3240、3680

差速：13r/min，可调

处理能力：≤12m 3/H（污水处理≤18m 3/H）

主电机功率：45kW

应用场景：大豆蛋白脱水、污水处理

悬浮液固含量：≤5%

固相含水量：64%～78%（大豆蛋白脱水）

液相固含量：0.003%（大豆蛋白脱水）

4、离心机空载试运转

环境温度28℃，供油压力0.3MPa，启动时间120s，电压392V，电流35A，功率12.2kW，转速3542r/min，前轴承回油温度43℃，后轴承回油温度52℃，供油温度21 ℃，油温差37℃，振幅：垂直23μm；水平18μm。噪音90分贝。

5、离心机加载试验及运行

离心机加载试验和运行在黑龙江三江食品公司蛋白质分离生产装置中进行。加载试验转速固定为3550r/min，分离因数为3500。当浸出pH值较高、酸沉pH值较低时，造成显着的液液比，减小固液重量差，并使沉淀变得困难。当差速较高时，产生的搅拌较大，推动速度过快，导致固相中的水分含量较高，液相中的固含量较高。调整工艺参数和差速后，达到了用户要求的液相固含量≤0.003%，固相水分≤75%，处理能力≥12m的指标。

负载运行时，滚筒转速为3550r/min，机器振幅为50μm。主轴承回油温度50℃，差动油温42℃，满载电流60A，联锁安全可靠。经过生产运行，分离效果稳定，满足大豆蛋白生产技术要求。

六，结论

LW500II型离心机已通过工业化生产考核，其检测数据满足设计要求的技术指标。该设计和试制成功，为我国分离机械行业又增添了一个品种，填补了国内空白。特别是为大豆分离蛋白生产及污水处理提供了理想的单元分离设备。其工艺和机械参数已达到国际90年代初同类产品的水平。