朱迎春

（國(guó)投信開(kāi)水環(huán)境投資有限公司，北京 101100）

0 引言

在污水處理廠的運(yùn)行過(guò)程中，污泥經(jīng)濃縮及消化處理后，尚有95%左右的含水率，體積仍然很大，污泥濃縮脫水系統(tǒng)尤為重要。污泥濃縮脫水系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常遇到一些故障問(wèn)題，嚴(yán)重影響了污水處理廠的正常運(yùn)行。針對(duì)污泥濃縮脫水系統(tǒng)的故障形式進(jìn)行詳細(xì)分析，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 離心脫水機(jī)工況

1.1 污泥濃縮脫水系統(tǒng)

污泥濃縮脫水系統(tǒng)主要由濃縮池、破碎機(jī)、污泥泵、溶藥系統(tǒng)、加藥泵、沖洗水箱、沖洗水泵、離心脫水機(jī)、螺旋輸送器等裝置構(gòu)成。污泥泵將污泥打至污泥濃縮池，污泥濃縮池上清液通過(guò)廠區(qū)污水管回到格柵間，污泥通過(guò)管道進(jìn)入泥泵間破碎機(jī)，經(jīng)泥泵間破碎機(jī)處理后，由泥泵將污泥送至離心式脫水機(jī)的進(jìn)料端，同時(shí)通過(guò)溶藥系統(tǒng)處理的藥液經(jīng)加藥泵輸送至離心式脫水機(jī)進(jìn)藥端，經(jīng)水稀釋后進(jìn)入離心式脫水機(jī)，在離心式脫水機(jī)的作用下，泥餅從出料口出，經(jīng)過(guò)無(wú)軸螺旋輸送機(jī)，進(jìn)行外運(yùn)處理（圖1）。

圖1 污泥濃縮脫水系統(tǒng)

1.2 離心式脫水機(jī)

離心式脫水機(jī)為安德里茨ANDRITZ 離心機(jī)，型號(hào)D5LX，由進(jìn)料管、帶空腔的轉(zhuǎn)鼓、螺旋、差速器、電機(jī)、螺旋噴嘴、導(dǎo)流板等組成，其工作原理為：通過(guò)回轉(zhuǎn)體—轉(zhuǎn)鼓和卸料螺旋的高速旋轉(zhuǎn)，使其內(nèi)的固液混合物隨之高速旋轉(zhuǎn)形成液環(huán)并產(chǎn)生較高的離心力，通過(guò)離心作用加速固液的沉降分離（圖2）。其中比重較重的固體顆粒沉降在液環(huán)層的外圈，即沿轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁形成泥環(huán)層，通過(guò)卸料螺旋與轉(zhuǎn)鼓的差速由卸料螺旋將泥推出回轉(zhuǎn)體。液體環(huán)通過(guò)堰池口溢流出回轉(zhuǎn)體之外。

圖2 離心式脫水機(jī)結(jié)構(gòu)

2 進(jìn)料端軸承故障分析

2.1 進(jìn)料端軸承故障經(jīng)過(guò)

（1）第1 次進(jìn)料端軸承高溫報(bào)警。第1 次故障發(fā)生在2 月10 日下午17：00，班組人員啟動(dòng)離心機(jī)后，運(yùn)行2 min，自動(dòng)停機(jī)，上位機(jī)顯示“軸承溫度過(guò)高”報(bào)警信息。處理措施：①檢查離心機(jī)進(jìn)料端，發(fā)現(xiàn)軸承位置發(fā)燙，溫度控制器顯示86 ℃；②檢查油路狀態(tài)，油路正常；③待軸承溫度降低后，手動(dòng)沖洗離心機(jī)，開(kāi)機(jī)后，仍然顯示“軸承溫度過(guò)高”報(bào)警信息，并且自動(dòng)停機(jī)；④更改電機(jī)參數(shù)，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，能夠啟動(dòng)，溫度維持42 ℃，有緩慢上升趨勢(shì)，直至自動(dòng)停機(jī)；⑤緊急拆解搶修，進(jìn)料端解體后，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油過(guò)熱變質(zhì)，軸承過(guò)熱變色，滾珠磨損，軸承位正常；⑥更換軸承備件，于2 月11 日恢復(fù)離心機(jī)狀態(tài)，在檢查各裝備精度及要求后，開(kāi)啟運(yùn)行離心機(jī)，運(yùn)行正常。

（2）第2 次進(jìn)料端軸承高溫報(bào)警。7 月15 日上午8：30，班組人員維保完離心機(jī)后啟動(dòng)離心機(jī)，再次出現(xiàn)故障，故障現(xiàn)象與上次相同。處理措施：①檢查油路狀態(tài)，油路正常；②解除皮帶后，對(duì)離心機(jī)進(jìn)行手動(dòng)盤(pán)車(chē)，轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)正常；③對(duì)離心機(jī)進(jìn)料端進(jìn)行拆解，軸承過(guò)熱變色，滾珠磨損；④更換軸承備件，于7 月16 日恢復(fù)離心機(jī)狀態(tài)，在檢查各裝備精度及要求后，開(kāi)啟運(yùn)行離心機(jī)。

2.2 對(duì)離心機(jī)進(jìn)行振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)

利用觀為監(jiān)測(cè)公司的VB5 振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器對(duì)離心機(jī)進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，針對(duì)離心機(jī)振動(dòng)的特點(diǎn)，日常監(jiān)測(cè)診斷的重點(diǎn)是滾動(dòng)軸承和動(dòng)平衡問(wèn)題（圖3）。

圖3 ISO—2372 設(shè)備振動(dòng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

（1）在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)料端垂直方向振動(dòng)速度有效值為5.23 mm/s，水平方向振動(dòng)速度有效值為2.053 mm/s，進(jìn)料端測(cè)點(diǎn)垂直方向振動(dòng)預(yù)警，離心機(jī)未見(jiàn)任何松動(dòng)跡象（圖4、圖5）。

圖4 低速運(yùn)轉(zhuǎn)垂直方向速度頻譜

圖5 低速運(yùn)轉(zhuǎn)水平方向速度頻譜

（2）在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)料端垂直方向振動(dòng)速度有效值為9.94 mm/s，水平方向振動(dòng)速度有效值為12.488 mm/s，進(jìn)料端測(cè)點(diǎn)垂直方向與水平方向振動(dòng)報(bào)警（圖6、圖7）。且主要頻率成分為1 倍工頻，隨著速度的升高，振動(dòng)明顯增大，水平方向振幅高于垂直方向振幅。

圖6 高速運(yùn)轉(zhuǎn)水平方向速度頻譜

圖7 高速運(yùn)轉(zhuǎn)垂直方向速度頻譜

初步考慮螺旋與轉(zhuǎn)鼓動(dòng)平衡失穩(wěn)。經(jīng)過(guò)技術(shù)分析討論后，更換備用離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓與螺旋，組裝后試運(yùn)行正常，運(yùn)行至今無(wú)故障。

2.3 故障分析

此次離心機(jī)從2 月10 日第1 次故障到7 月15 日第2 次故障，故障間隔時(shí)間5 個(gè)月。兩次均出現(xiàn)了軸承磨損、進(jìn)料端軸承高溫報(bào)警、故障前扭矩波動(dòng)大等現(xiàn)象，進(jìn)料端軸承故障不外乎以下因素所致。

（1）動(dòng)平衡問(wèn)題。離心機(jī)是通過(guò)介質(zhì)密度不同產(chǎn)生不同的離心力實(shí)現(xiàn)泥水分離，所以對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡是有要求的，離心機(jī)在出廠前對(duì)螺旋、轉(zhuǎn)鼓分別進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試，并且組裝完畢后還需要對(duì)整體進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試。根據(jù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析，有理由懷疑為螺旋和轉(zhuǎn)鼓動(dòng)平衡失穩(wěn)導(dǎo)致。

（2）油路問(wèn)題。對(duì)離心機(jī)油路進(jìn)行檢查，加油泵1 min 出油約1 g，加油泵運(yùn)行時(shí)間20 min，出油量20 g，符合離心機(jī)進(jìn)料端維保要求，且對(duì)進(jìn)料端進(jìn)行解體，兩次均未發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑不良現(xiàn)象，所以離心機(jī)進(jìn)料端因潤(rùn)滑不暢導(dǎo)致軸承故障的可能性可以排除。

（3）備件軸承問(wèn)題。備件軸承全部為正規(guī)渠道提供，且在其他離心機(jī)上已經(jīng)正常使用，不存在質(zhì)量問(wèn)題和軸承缺陷問(wèn)題。

（4）安裝問(wèn)題。軸承均為熱加工處理后直接安裝，且安裝到位，待軸承自然冷卻后，再對(duì)進(jìn)料端進(jìn)行重組。離心機(jī)在開(kāi)車(chē)過(guò)程中，對(duì)進(jìn)料端進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異響與溫度過(guò)高異常，所以排除安裝問(wèn)題。

2.4 進(jìn)料端軸承故障原因

經(jīng)廠家反饋，螺旋耐磨片和轉(zhuǎn)鼓噴嘴磨損，螺旋動(dòng)平衡不良，需重新做動(dòng)平衡。離心式脫水機(jī)與污泥接觸部分出現(xiàn)磨損屬正常現(xiàn)象，但應(yīng)是緩慢進(jìn)行的。因未及時(shí)大修，螺旋部件長(zhǎng)期在磨損狀態(tài)下使用，加劇損壞導(dǎo)致高速旋轉(zhuǎn)的螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡，形成振動(dòng)或共振，振動(dòng)會(huì)致使磨損量加劇，導(dǎo)致螺旋動(dòng)平衡失穩(wěn)，進(jìn)料端軸承長(zhǎng)期處于振動(dòng)下運(yùn)行，導(dǎo)致軸承滾珠磨損。

2.5 預(yù)防性措施

（1）完善離心機(jī)維護(hù)手冊(cè)。由于離心機(jī)的技術(shù)集成度高，對(duì)運(yùn)行和維護(hù)有嚴(yán)格要求，對(duì)材料加工和安裝有嚴(yán)格限度，所以在日常操作中，應(yīng)嚴(yán)格按照操作手冊(cè)進(jìn)行，特別是設(shè)備開(kāi)停車(chē)過(guò)程中，做好設(shè)備和管道的清潔工作。在日常維護(hù)中，應(yīng)按照廠家的維護(hù)手冊(cè)做好設(shè)備的潤(rùn)滑保養(yǎng)及清理盤(pán)車(chē)等工作，定期對(duì)油路進(jìn)行清理和校準(zhǔn)，保證設(shè)備潤(rùn)滑正常。

（2）引入振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在離心式脫水機(jī)上的應(yīng)用。通過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)手段，幫助點(diǎn)檢維護(hù)人員確定傳動(dòng)系統(tǒng)中零部件確切的失效位置及其故障發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)計(jì)被監(jiān)測(cè)部件的預(yù)期壽命，點(diǎn)檢維護(hù)人員針對(duì)具體情況做出決策，安排巡回監(jiān)測(cè)、監(jiān)護(hù)運(yùn)行或立即停機(jī)檢修，在確保安全的前提下，避免不必要的停機(jī)，延長(zhǎng)設(shè)備的運(yùn)行周期。

這種防患于未然的處理方法使設(shè)備故障在未發(fā)生前得到恰當(dāng)處理，變事后維修為預(yù)防維修，大大節(jié)省了維修時(shí)間和維修成本，為生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行夯實(shí)了基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

離心式脫水機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要，在運(yùn)行、維護(hù)及故障處理過(guò)程中，只有嚴(yán)格按照操作及維護(hù)手冊(cè)，做好日常維護(hù)保養(yǎng)及運(yùn)行，在故障處理中做好故障綜合研判和技術(shù)分析，才能確保故障的有效解決，從而保障離心機(jī)的長(zhǎng)滿(mǎn)優(yōu)運(yùn)行。