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        大型礦山廢水處理站中心傳動(dòng)刮泥機(jī)的研究

        2021-02-19 03:13:36馬洪德
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2021年23期
        關(guān)鍵詞:硫鐵礦池底旋鈕

        馬洪德

        (廣州華立科技職業(yè)學(xué)院,廣東 廣州 510000)

        0 引言

        硫鐵中文名稱二硫化亞鐵,其性狀表現(xiàn)為黃色立方晶體,熔點(diǎn)1171℃,為硫鐵礦的主要產(chǎn)物之一。硫鐵在橡膠、食品、紡織和造紙等行業(yè)中被廣泛應(yīng)用,也常被應(yīng)用在國防工業(yè)科技制造炸藥中。硫鐵礦也常被作為原料應(yīng)用于硫酸的生產(chǎn)中,其礦渣可以用于鋼鐵冶煉,但當(dāng)?shù)V渣的含硫量較高時(shí),可以作為水泥附屬原料。

        1 廣東省云浮市硫鐵礦廢水處理站現(xiàn)狀

        廣東省云浮市硫鐵礦是我國目前最大的硫鐵礦礦山,儲量約為2.08 億t,礦石平均含量約31.04%,是生產(chǎn)硫酸的主要優(yōu)質(zhì)化工原料。硫鐵礦是世界上一種豐富的礦產(chǎn)資源,主要是由地幔中的硫與地殼中的鐵及其他雜質(zhì)元素形成,如Al、Mn、Cu 等在適宜的地球化學(xué)條件下,經(jīng)過成千上萬年的成礦演化形成,所以硫鐵礦的主要成分是FeS2(黃鐵礦、白鐵礦)、FeS(磁黃鐵礦),同時(shí)還含有Al、Zn、Cu、Pb 等金屬元素。由于硫鐵礦的主要成分FeS2具有還原性,在空氣、水和細(xì)菌的共同作用下,產(chǎn)生了大量的酸性廢水進(jìn)入公司廢水處理站。廢水處理站工藝流程圖如圖1所示,其通過芬頓氧化塔的一系列化學(xué)反應(yīng)將尾庫礦原水進(jìn)行處理后排放至沉淀池,沉淀后回調(diào)完畢將清水外排,污泥經(jīng)二次處理后再度排入尾礦庫,從而減少污染。

        圖1 工藝流程圖

        在這些酸性廢水處理站中,刮泥機(jī)是污水處理的重要裝備之一,在水質(zhì)處理過程中的澄清階段發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,中心傳動(dòng)刮泥機(jī)由安裝在中心支座上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刮、吸泥收集裝置,沿池徑做圓周運(yùn)動(dòng),池底的污泥依靠液體的靜壓作用,通過收集裝置吸到污泥收集槽流入中心排泥管排出。上清液通過池周的溢流堰板流入集水槽,通過出水管排出。

        2 污水處理站刮泥機(jī)現(xiàn)狀

        現(xiàn)在污水站沉淀池多數(shù)使用桁車式刮泥機(jī),機(jī)械裝置由桁車、刮泥耙組成,電氣自動(dòng)化部分由驅(qū)動(dòng)裝置和自控柜等組成。桁架安裝于預(yù)沉池兩端的導(dǎo)軌之上,由兩套驅(qū)動(dòng)減速裝置驅(qū)動(dòng)桁架南北行走。刮耙安裝在桁架的下面,由提升裝置調(diào)整其上下高度。

        原刮泥機(jī)的設(shè)計(jì)工藝缺陷如下:1)刮泥板工作時(shí)的高度全靠人工控制,不容易掌握。因池底有一定的坡度,當(dāng)提升繩超過一定高度時(shí),會出現(xiàn)池底淤泥漏刮現(xiàn)象,當(dāng)提升繩較低、刮泥板阻力較大時(shí),會造成桁架后頂,出現(xiàn)掉道現(xiàn)象。2)刮泥板進(jìn)行工作行走時(shí),其提升繩是主要受力端,再加上污水對提升繩的腐蝕,造成了提升繩經(jīng)常受力拉斷,影響正常生產(chǎn)[2]。

        新的刮泥機(jī)與原有刮泥機(jī)相比,已經(jīng)改善了許多工藝和工序細(xì)節(jié),舊的刮泥版因其需要人工控制,會出現(xiàn)大量無法掌握的細(xì)節(jié)問題,新的刮泥板加裝電機(jī)后,完全用伺服電機(jī)控制,相較而言節(jié)約了時(shí)間,提高了工作效率。

        3 擬采取的研究方法

        根據(jù)新濃密池的類型和進(jìn)出水的污泥參數(shù),結(jié)合污水排放標(biāo)準(zhǔn),確定設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù);通過收集關(guān)于中心傳動(dòng)刮泥機(jī)及相關(guān)機(jī)械的資料對驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)軸、軸承等總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型;設(shè)備平臺采用固定支墩式,比傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡單,能減輕設(shè)備質(zhì)量,節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用,使廠家維護(hù)管理更加方便;根據(jù)特定的要求配備多種保護(hù)機(jī)構(gòu),整機(jī)采用PLC 控制,當(dāng)設(shè)備運(yùn)行值達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)報(bào)警停機(jī),控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、調(diào)試周期較短、可靠性較高、抗干擾能力強(qiáng)、故障率較低以及安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

        4 中心傳動(dòng)刮泥機(jī)(Ф18.0m)的介紹

        4.1 中心傳動(dòng)刮泥機(jī)(Ф18.0m)技術(shù)參數(shù)

        中心傳動(dòng)刮泥機(jī)是整個(gè)設(shè)備中的關(guān)鍵組件,該組件的技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

        表1 中心傳動(dòng)刮泥機(jī)技術(shù)參數(shù)表

        4.2 中心傳動(dòng)刮泥機(jī)設(shè)計(jì)

        中心傳動(dòng)刮泥機(jī)為中心支墩式中心傳動(dòng)、平臺固定支墩式結(jié)構(gòu),由安裝在中心進(jìn)水柱管上的蝸輪減速電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過中心回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng),帶動(dòng)框架鋼結(jié)構(gòu)、吸泥管臂架、集泥槽、吸泥管路、撇渣裝置等部件轉(zhuǎn)動(dòng),直徑18m。

        中心傳動(dòng)刮泥機(jī)主要由工作橋、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、中心支座、刮泥板刮臂、穩(wěn)流筒、浮渣亂板等組成,設(shè)備管道組成如圖2 所示。刮臂在驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)下,繞池中心軸線旋轉(zhuǎn),一組刮泥板也隨刮臂旋轉(zhuǎn)中,將沉降在池底的污泥全部刮向池中心集泥池。同時(shí),液面上的浮渣在浮渣刮板周邊擋渣堰形成的逐漸縮小區(qū)域內(nèi)集中,由浮渣刮耙扒到集中渣斗內(nèi),排出池外[3]。

        圖2 設(shè)備管道組成圖(單位:mm)

        礦山污水由入料管進(jìn)入布料筒,污泥沉積到池底。在主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下,刮泥耙與傳動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn),在旋轉(zhuǎn)過程中將沉淀在池底的污泥刮集到中心集泥斗,通過底流泵外排。自動(dòng)控制系統(tǒng)通過檢測驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流變化進(jìn)行控制。當(dāng)池底污泥量增加,刮泥耙運(yùn)行阻力增大,電機(jī)電流達(dá)到或大于設(shè)定的提耙工作值時(shí),自動(dòng)控制系統(tǒng)將啟動(dòng)提耙裝置提耙;反之,若底流污泥量減小,電機(jī)電流隨之減小當(dāng)它低于設(shè)定的落耙電流值時(shí),自動(dòng)控制系統(tǒng)將啟動(dòng)提耙裝置落耙;當(dāng)刮泥耙提到最高位置,電流仍高于設(shè)定值時(shí),則系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警、停機(jī)。當(dāng)耙落到最低位置時(shí),系統(tǒng)將停止落耙,設(shè)備在最低位置工作。進(jìn)水管接入絮凝反映池的出水明渠,明渠中的水進(jìn)入設(shè)備后,設(shè)備控制刮泥板,通過刮泥耙將污泥刮落后排入排泥管道,從而使水、泥粗分離。

        5 中心傳動(dòng)刮泥機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        5.1 電氣控制原理設(shè)計(jì)

        電氣控制圖電路控制圖的基本原理如下。

        5.1.1 手動(dòng)運(yùn)行

        手動(dòng)運(yùn)行用于調(diào)試和維修。(遠(yuǎn)控-就地)置于就地、(自動(dòng)-手動(dòng))旋鈕置于手動(dòng),按下(控制電源開)按鈕。手動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn): (停止-旋轉(zhuǎn))旋鈕置于旋轉(zhuǎn)位,刮泥耙運(yùn)行。旋鈕置于停止位,則立即停止刮泥耙運(yùn)行。

        如果刮泥耙運(yùn)行阻力過大,超過設(shè)定的升耙阻力時(shí),應(yīng)停止刮泥耙運(yùn)行或提升耙架。刮泥耙運(yùn)行阻力超過設(shè)定超限阻力時(shí)刮泥耙自動(dòng)停止運(yùn)行。

        手動(dòng)升降:(升耙―停止-降耙)旋鈕置于升或降位,刮泥耙開始升或降,直到升或降到最高或最低時(shí),自動(dòng)停止。旋鈕置于停止位,則立即停止刮泥耙升降。

        5.1.2 濃密機(jī)自動(dòng)運(yùn)行

        自動(dòng)運(yùn)行開始時(shí)首先把刮泥耙升到最高位,刮泥耙旋轉(zhuǎn),PLC 監(jiān)視刮泥耙的阻力;刮泥耙阻力超過設(shè)定的升耙阻力時(shí),刮泥耙停止旋轉(zhuǎn),自動(dòng)上升,刮泥耙每次升到設(shè)定時(shí)間時(shí)上升停止;刮泥耙阻力低于設(shè)定降耙阻力時(shí),刮泥耙自動(dòng)下降,刮泥耙阻力超過設(shè)定降耙阻力時(shí)下降停止。該機(jī)有運(yùn)行信號、報(bào)警信號、升耙信號的(干接點(diǎn))輸出。刮泥耙運(yùn)行阻力超過設(shè)定的超限阻力且刮泥耙升至最高位時(shí),刮泥耙自動(dòng)停止運(yùn)行。

        5.1.3 遠(yuǎn)控運(yùn)行

        (遠(yuǎn)控-就地)旋鈕置于遠(yuǎn)控位(自動(dòng)-手動(dòng))旋鈕置于自動(dòng)位(停止-旋轉(zhuǎn))旋鈕置于旋轉(zhuǎn)位;集控室遠(yuǎn)控運(yùn)行接點(diǎn)閉合機(jī)器開始自動(dòng)運(yùn)行,運(yùn)行過程同就地自動(dòng)運(yùn)行,遠(yuǎn)控運(yùn)行接點(diǎn)斷開機(jī)器斷電停機(jī)。

        5.2 故障和報(bào)警

        電機(jī)過載故障:泵電機(jī)過載,須手動(dòng)復(fù)位熱繼電器。

        AD 檢測故障:阻力檢測部分故障。

        升降超時(shí)報(bào)警:刮泥耙持續(xù)升或降超時(shí)沒有到限位。

        阻力超限:刮泥耙阻力超過設(shè)定的超限阻力。

        限位開關(guān)故障:耙升降限位開關(guān)出現(xiàn)故障。

        6 技術(shù)關(guān)鍵

        該研究設(shè)備采用中心液壓驅(qū)動(dòng),自動(dòng)提耙。設(shè)備傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用液壓驅(qū)動(dòng),提耙機(jī)構(gòu)采用液壓提耙,無級調(diào)速,具有過載保護(hù)功能;耙架轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)。耙架主體采用無縫鋼管。刮泥機(jī)是由液壓馬達(dá)通過齒輪驅(qū)動(dòng)帶外圈的回轉(zhuǎn)支承驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)耙架旋轉(zhuǎn)。使用高強(qiáng)度的螺栓把回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈固定在傳動(dòng)箱體內(nèi)的軸承座上,所以不會因扭矩過大而產(chǎn)生偏離攪拌中心的現(xiàn)象,這種雙驅(qū)傳動(dòng)方式與蝸輪蝸桿傳動(dòng)相比,降低了使用成本及運(yùn)行過程中的故障率[1]。液壓提耙裝置是使用液壓傳感器來控制刮泥耙的升降,同時(shí)電控系統(tǒng)傳出聲光信號,準(zhǔn)確、可靠地提取提耙信號[4-5]。混合液被該濃縮機(jī)將直接推入到濃縮機(jī)壓縮區(qū),將沉降與深層過濾相互結(jié)合,在池的內(nèi)部形成濾床層,最后被推入的混合液中未絮凝的細(xì)小顆粒隨著水流上升,途經(jīng)濾床層時(shí)與濾床層的顆粒碰撞,其中顆粒的上升動(dòng)能被損耗,與其他細(xì)小顆粒相互結(jié)合在一起在重力作用下沉降,從而將固體顆粒與液體分離[6-8]。

        7 結(jié)論

        該中心傳動(dòng)刮泥機(jī)整機(jī)采用PLC 智能控制,電控箱預(yù)留遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)接口。實(shí)現(xiàn)上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控,控制室的計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示濃縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)以及相關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù),如液壓系統(tǒng)壓力參數(shù)、耙子的轉(zhuǎn)速等。

        采用液壓自動(dòng)提耙,提耙高度400mm,耙架在過載時(shí)設(shè)有自動(dòng)報(bào)警和保護(hù)裝置,控制采用自動(dòng)液壓控制系統(tǒng),主軸扭矩信號通過壓力傳感器給電控箱,電控箱中的控制裝置自動(dòng)指揮系統(tǒng)自動(dòng)提耙、落耙。在現(xiàn)場操作面板上有手動(dòng)/自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換功能,預(yù)留遠(yuǎn)程接口,可通過集控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對高效濃縮機(jī)的控制。

        該課題采用傳統(tǒng)繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)被PLC自動(dòng)控制技術(shù)取代了,實(shí)現(xiàn)了對刮泥機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)控制,提高了刮泥機(jī)的工作效率、工作穩(wěn)定性和可靠性,而且還大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,降低了設(shè)備故障率,提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

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