宋 超

（上海城投污水處理有限公司白龍港污水處理廠，上海 201203）

上海市白龍港污水處理廠經(jīng)過(guò)2019年一級(jí)A提標(biāo)之后，日處理規(guī)模為280萬(wàn)m3/d，是亞洲日均處理量最大的污水處理廠。污水處理工藝采用A2O工藝生反池+平流式二沉池+高效沉淀池+濾池+紫外消毒池的工藝，其中二沉池采用了矩形周進(jìn)周出的形式，每一小格安裝一套非金屬鏈?zhǔn)焦文鄼C(jī)，刮泥機(jī)由刮板、鏈條、輪盤及電動(dòng)機(jī)等主要部件組成，如圖1所示。

圖1 非金屬鏈條式刮泥機(jī)故障檢測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖

刮板固定在墻壁兩側(cè)的非金屬傳動(dòng)鏈條上，刮板與刮板之間有一定距離，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)使鏈條不斷運(yùn)動(dòng)。底部的刮板不斷將池底的污泥輸送到儲(chǔ)泥槽內(nèi)，水面的刮板不斷將漂浮在池面的浮渣刮到撇渣管內(nèi)，其中儲(chǔ)泥槽內(nèi)的污泥通過(guò)在排泥槽底部的出泥管，以靜壓排泥的方式被排出二沉池。此類刮泥機(jī)與其他類型的刮泥機(jī)相比，優(yōu)點(diǎn)是所有零部件是由非金屬材料制作而成，質(zhì)量小、防腐性較好，缺點(diǎn)是不耐負(fù)荷沖擊，對(duì)二沉池的進(jìn)水負(fù)荷要求嚴(yán)格。

1 主要故障

從該非金屬鏈?zhǔn)焦文鄼C(jī)在白龍港污水廠多年使用情況來(lái)看，主要存在的故障概率較高的問(wèn)題有刮板傾斜、脫落問(wèn)題，鏈條變形斷裂、剪切銷斷裂等，其原因是多方面的，主要包括如下三個(gè)方面：（1）二沉池進(jìn)水量過(guò)大引起的。水力負(fù)荷過(guò)大會(huì)導(dǎo)致該格的刮泥機(jī)所承受的負(fù)荷過(guò)高，當(dāng)超過(guò)設(shè)計(jì)符合要求時(shí)就容易出現(xiàn)傾斜和斷裂故障。（2）污泥濃度較高。隨著污泥在池內(nèi)沉積加厚，刮泥機(jī)阻力增大，引起污泥濃度的提高。具體而言：①由于季節(jié)不同，根據(jù)工藝要求人為提高了污泥濃度，污泥濃度越高故障率越高，尤其是在冬季，為保證較好的脫氮除磷效果，提高了污泥濃度后二沉池刮泥機(jī)故障率較高；②為保證較好的除磷效果，在二沉池進(jìn)水渠增加了硫酸鋁，使得污泥負(fù)荷進(jìn)一步增大；③污泥部分不均勻，在進(jìn)水端污泥濃度較高，在遠(yuǎn)端污泥較少，污泥分布少則污泥負(fù)荷較小，刮泥機(jī)刮泥板受力不均勻，刮泥板就會(huì)偏向污泥負(fù)荷小的方向，這時(shí)刮泥板會(huì)傾斜致使非金屬鏈條脫鏈；④廠內(nèi)污泥處理設(shè)備設(shè)施的處理能力有限，不能及時(shí)消納生物系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥，導(dǎo)致部分需要排放的剩余污泥堆積在二沉池內(nèi)，久之，造成局部污泥負(fù)荷過(guò)高。（3）材料本身的原因。由于上述刮泥機(jī)的材料是非金屬制作而成，隨著時(shí)間推移，非金屬鏈條會(huì)發(fā)生老化，鏈條的抗拉力會(huì)減弱。在鏈條兩邊拉力或者所受壓力不同時(shí)，鏈條會(huì)變形，導(dǎo)致刮泥板傾斜，最終造成非金屬鏈條脫鏈故障。如果巡檢人員發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，容易造成水質(zhì)超標(biāo)以及刮板大面積損壞的重大生產(chǎn)事故。

當(dāng)刮泥機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，需要兩側(cè)的刮板兩端的運(yùn)行在同一水平方向上同步運(yùn)行，當(dāng)某一側(cè)的傳動(dòng)鏈條由于上述種種原因而出現(xiàn)刮板傾斜、扭曲或者斷鏈、脫鏈的故障時(shí)，刮板的兩端便會(huì)產(chǎn)生速度差。原設(shè)計(jì)只有一個(gè)扭力過(guò)載，當(dāng)刮泥機(jī)出現(xiàn)斷鏈、脫落、扭曲或限位開(kāi)關(guān)損壞時(shí)，刮泥機(jī)沒(méi)有故障保護(hù)和報(bào)警功能，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并切斷電源，就會(huì)造成設(shè)備的重大破壞，唯一的檢修方法只有放空檢修。針對(duì)上述故障分析，上海城投污水處理有限公司白龍港污水處理廠做了較大的改進(jìn)措施，即利用原有的繼電接觸系統(tǒng)，增加2個(gè)電磁式接近開(kāi)關(guān)、1個(gè)直流24V穩(wěn)壓電源、4個(gè)時(shí)間繼電器、3個(gè)中間繼電器和1個(gè)運(yùn)行指示燈。增加了此套報(bào)警系統(tǒng)之后，當(dāng)刮泥機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的斷鏈、脫鏈、扭曲或刮泥機(jī)齒輪箱傳動(dòng)盤脫落，或是出現(xiàn)扭力故障導(dǎo)致剪力銷斷，同時(shí)限位開(kāi)關(guān)損壞而無(wú)法發(fā)出故障報(bào)警時(shí)，此套報(bào)警系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警并使刮泥機(jī)停止運(yùn)行，有效避免了更大的損失。

2 故障解決方法

針對(duì)上述故障問(wèn)題，提出了在原有的控制系統(tǒng)中增加斷鏈、脫落故障報(bào)警和扭曲故障報(bào)警裝置，如圖2所示。

圖2 非金屬鏈條式刮泥機(jī)故障檢測(cè)裝置控制箱的電氣原理圖

當(dāng)非金屬鏈條式刮泥機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，圖1中的刮板行進(jìn)到2個(gè)電磁式接近開(kāi)關(guān)（圖1中4、5）正下方時(shí)，觸發(fā)信號(hào)并傳輸?shù)綑z測(cè)裝置控制箱；圖2中的2個(gè)中間繼電器KA1和KA2分別動(dòng)作一次，其常開(kāi)觸點(diǎn)KA1-1和KA2-1變常閉觸點(diǎn)，時(shí)間繼電器KT1和KT2線圈得電，瞬時(shí)閉合常開(kāi)觸點(diǎn)KT1-1和KT2-1閉合，并對(duì)2個(gè)時(shí)間繼電器KT1和KT2實(shí)現(xiàn)自鎖并開(kāi)始計(jì)時(shí)。KT1-2和KT2-2也是瞬時(shí)閉合常開(kāi)觸點(diǎn)，即中間繼電器KA3得電，而其常閉觸點(diǎn)KA3-1斷開(kāi)，繼而時(shí)間繼電器KT3斷電復(fù)位。QF是新增的一個(gè)斷路器，非金屬鏈條式刮泥機(jī)開(kāi)始運(yùn)行后閉合，時(shí)間繼電器KT3得電開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間可調(diào)。正常運(yùn)行時(shí)，圖1中的刮板每次經(jīng)過(guò)2個(gè)電磁式接近開(kāi)關(guān)（圖1中4、5）正下方時(shí)，圖2中的中間繼電器KA3就要得電觸發(fā)一次，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間繼電器KT3的復(fù)位，周而復(fù)始地運(yùn)行。圖2中的延時(shí)斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)KT3-1和KT4-1串聯(lián)1個(gè)信號(hào)指示燈，即正常運(yùn)行時(shí)信號(hào)亮、發(fā)生故障時(shí)燈滅，此信號(hào)燈的設(shè)置是為了當(dāng)出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，可以有個(gè)直觀的觀察。

當(dāng)非金屬鏈條式刮泥機(jī)出現(xiàn)刮板故障時(shí)，分2種故障情況。

第一種故障情況：當(dāng)出現(xiàn)圖1中的牽引鏈條斷鏈、傳動(dòng)鏈條脫落或減速機(jī)的剪力銷斷，此時(shí)，刮板為停止?fàn)顟B(tài)，圖2中的中間繼電器KA3因?yàn)閳D1的2個(gè)電磁式接近開(kāi)關(guān)沒(méi)有感應(yīng)到刮板上的感應(yīng)金屬片的到來(lái)而無(wú)法得電觸發(fā)。也就是說(shuō)，圖2的時(shí)間繼電器KT3因?yàn)闆](méi)有常閉觸點(diǎn)KA3-1的斷開(kāi)復(fù)位而在設(shè)置的時(shí)間到達(dá)之后觸發(fā)動(dòng)作報(bào)警，圖2中的延時(shí)閉合常開(kāi)觸點(diǎn)KT3-1動(dòng)作，KT3-1并聯(lián)在原有繼電接觸保護(hù)控制系統(tǒng)中熱繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)上，將停止非金屬鏈條式刮泥機(jī)運(yùn)行并將故障信號(hào)傳送至中控室。而當(dāng)非金屬鏈條式刮泥機(jī)出現(xiàn)斷鏈、脫落故障情況的時(shí)候，此時(shí)刮板正好行進(jìn)在2個(gè)電磁式感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)正下方的時(shí)候，圖2中的時(shí)間繼電器KT3無(wú)法發(fā)出故障報(bào)警，但是此時(shí)中間繼電器KA1或者KA2線圈是一直得電的，所以KA1-2或者KA2-2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。時(shí)間繼電器KT4得電開(kāi)始計(jì)時(shí)，在計(jì)時(shí)到達(dá)后，延時(shí)閉合常開(kāi)觸點(diǎn)KT4-1動(dòng)作，KT4-1并聯(lián)在原有繼電接觸保護(hù)控制系統(tǒng)中熱繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)上，將停止非金屬鏈條式刮泥機(jī)運(yùn)行并將故障信號(hào)傳送至中控室。

第二種故障情況：當(dāng)刮板出現(xiàn)扭曲故障時(shí)，無(wú)論哪種扭曲狀態(tài)，刮板上的2個(gè)感應(yīng)金屬片總會(huì)有一個(gè)先將2個(gè)電磁式接近開(kāi)關(guān)其中的一個(gè)觸發(fā)。圖2中的2個(gè)時(shí)間繼電器KT1和KT2所設(shè)置的時(shí)間從某種意義來(lái)說(shuō)也就是圖1中刮板扭曲角度的報(bào)警點(diǎn)。因?yàn)楫?dāng)圖2中2個(gè)時(shí)間繼電器KT1和KT2沒(méi)有同時(shí)觸發(fā)，中間繼電器KA3無(wú)法得電，繼而無(wú)法對(duì)時(shí)間繼電器KT3實(shí)現(xiàn)斷電復(fù)位，在設(shè)置的時(shí)間到達(dá)后輸出報(bào)警。

3 結(jié)束語(yǔ)

白龍港污水廠在增加此套系統(tǒng)以后，刮泥機(jī)故障情況一定會(huì)有所減少，方法有效地起到了對(duì)上述主要故障報(bào)警的作用，避免了更進(jìn)一步的損失，起到了較好的效果，這樣既減少了因?yàn)楣文鄼C(jī)故障而對(duì)工藝產(chǎn)生的影響，又減少了刮泥機(jī)的維修故障費(fèi)用。該方法原理簡(jiǎn)單，給其他存在類似問(wèn)題的污水廠提供了一定的參考。