陳猛 楊平

摘要：針對污泥處置廠堆肥工藝過程中的污泥卸料輸送，本文提出一種自動化完成卸料工作的污泥卸料機。介紹了自動污泥卸料機的結構和工作原理。

關鍵詞：堆肥? ?自動? ?污泥卸料機

隨著我國社會經濟和城市化的發(fā)展，城市排放的污水在不斷增長。污水經過處理壓縮后，得到原體積0.5%～1%的固體污泥。據估算，目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥約900萬噸，占我國總固體廢棄物的3.2%，且年增長率≥10%。

目前我國城市污泥處置的主要方法有污泥堆肥、陸地填埋、焚燒等，自動污泥卸料機是針對污泥堆肥工藝過程中的污泥卸料進行改進。

圖1所示為污泥處置廠采用的堆肥工藝。目前污水處理廠產生的污泥是采用污泥車運輸至高臺污泥料倉，進入混料機與秸稈混合后，經過發(fā)酵篩分。高臺污泥料倉需要高架橋，且高架橋、污泥料倉承載較大，儲存能力低，建設成本高，遇雨雪天，運輸不及時且高架橋路滑存在危險，污泥料倉平臺需要平泥，人工作業(yè)環(huán)境惡劣。

為此我們設計一種自動吸取污泥、連續(xù)作業(yè)、無需平泥、效率高、安全可靠的污泥卸料機。下面對自動污泥卸料機的結構、工作原理進行分析和探討。

一、自動污泥卸料機的結構

如圖2所示，自動污泥卸料機主要由帶有取料頭的取料螺旋機構、取料變幅機構、出料螺旋機構、移動小車、水平皮帶輸送機、集中潤滑系統(tǒng)、移動門架等組成。

（一）取料螺旋機構

取料垂直螺旋機構主要由取料頭、垂直輸料螺旋、垂直螺旋管和減速驅動電機等部件組成。其中的垂直輸料螺旋為雙螺旋葉片結構可以保證卸料機有更高的工作效率。取料頭與輸料螺旋反向旋轉，將散料收集起來輸送給里面的輸料螺旋。取料頭的管體頂端與無縫鋼管做成的垂直螺旋管通過一個回轉支承聯結在一起，由減速電機驅動。

垂直輸料螺旋軸底部為調心球軸承，垂直輸料螺旋軸上端用圓錐滾子軸承支撐，最后用齒輪聯軸器聯結在行星減速器的輸出軸上。整個裝配結構可以保證輸料螺旋有可靠的工作穩(wěn)定性。

（二）垂直螺旋變幅機構

垂直螺旋變幅機構由行星減速電機、外齒式回轉支承等組成。外齒式回轉支承連接取料垂直螺旋機構出料口與出料垂直螺旋機構的進料口，通過行星減速電機驅動回轉支承實現取料垂直螺旋機構變幅動作，方便檢修。

（三）出料垂直螺旋機構

出料垂直螺旋機構的結構與取料垂直螺旋機構基本一致。

（四）移動小車

移動小車是污泥卸料機的上部軌道走行機構。為了承擔垂直螺旋機構的傾覆力矩，移動小車采用4個主動車輪，4個反滾輪，為防止車輪打滑，采用4電機驅動。

集中潤滑供油系統(tǒng)設置在移動小車平臺上。

（五）移動門架

移動門架包含門架和大車運行機構，是污泥卸料機的整機軌道走行機構。采用兩角驅動的大車走行結構。4車輪承重，2電機驅動。

整機的電氣安裝在專門設置的電氣室內，放置于室外出泥膠帶機廊道下。動力電源由電氣室通過電纜懸掛小滑車引入卸料機，控制電源由電氣室通過拖鏈引至卸料機，兩者之間獨立，互不干擾。

在地面設置污泥池，儲存容量可滿足污泥處置廠一天的生產需求，污泥車將污泥卸至污泥池內，沿污泥池兩側布置軌道運行，由移動門架的平移運動、移動小車的平移運動、垂直螺旋的變幅運動的聯合，可以沿著規(guī)劃好的路徑工作，自動將池中的污泥卸運到出泥膠帶機。污泥經泥膠帶機通過卸料器可分送至指定的污泥料倉，如圖3所示。

二、自動污泥卸料機的工作原理

（一）機械結構工作原理

帶有三個擺線型集料臂的取料頭旋轉著進入污泥中，將污泥向管腔中心聚集，管腔中的垂直輸料螺旋通過離心力將污泥提升至垂直輸料管頂部的出料口，交給水平皮帶輸送機，再送入出泥膠帶機。

因為本卸料機的取料和垂直螺旋都有獨立的變頻調速的減速驅動電機，所以可以根據每一段螺旋機構的實際工作情況設置合理的速度配比，從而最大限度地提高設備的工作效率，做到節(jié)能降耗，為用戶創(chuàng)造更高的效益。

（二）自動化工作原理

污泥卸料機自動控制采用變頻器總線控制及光纖以太網通訊技術，實現電氣室及中控室控制污泥卸料及自動化工作。以PLC作為控制核心，實現全自動與手動切換，由工控機實現過程控制與過程數據監(jiān)控的顯示，并存儲。各機構電機裝有編碼器由變頻器實現閉環(huán)矢量控制，通過485物理接口，并采用Profibus總線協(xié)議與PLC通訊，減少了復雜的多電纜線路連接，免除了繼電器電路的多故障缺點。

自動污泥卸料機的移動小車和移動門架均設置有位移傳感器，自動控制系統(tǒng)設置移動小車沿X軸方向運行，移動門架沿Y軸方向運行，如圖4所示。一鍵啟動后，自動污泥卸料機即可按照設定好的設定步長L參數在整個污泥池范圍內取料。

系統(tǒng)默認為整個污泥池范圍內工作，當檢測到門1前有污泥車進入時，自動卸料機的工作路徑自動切換至門2范圍工作;當檢測到門2前有污泥車進入時，自動卸料機的工作路徑自動切換至門1范圍工作，污泥車卸完離場，系統(tǒng)自動恢復全污泥池范圍工作。這樣即可實現連續(xù)性生產，無間隔卸車。

三、結語

目前經過幾個月的穩(wěn)定生產運行，生產率達到預期的設計目標?，F場無需人工，無需高架橋上車，污泥料倉平臺無需平泥，無需承受重載，污泥池可以滿足客戶的連續(xù)性生產。

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（作者單位：天府重工有限公司）