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卧螺离心机工艺详细介绍
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1.1.概述
卧式螺旋卸料沉降离心机(以下简称卧螺离心机)可以用于污水处理中的污泥脱水与污泥浓缩脱水的工艺对经絮凝处理的污泥进行脱水或浓缩脱水。浓缩脱水离心机外观如图所示。

1.2.主要技术参数列表如下:

制造商 金华神舟离心机有限公司
处理能力 m3/h50
工作时间 24
脱水后污泥含水率% <70
固体回收率% ≤95
转鼓固体排放口形式 360°可转动的耐磨套排渣口
螺旋推料器形式 双锥角加缓冲板结构
噪声dB(A) ≤80距机组1m处
振动烈度mm/s ≤5
额定电压V 380
防护等级 IP55
绝缘等级 FF
整机重量 kg6650
设计寿命 >20年
控制形式 PLC控制
箱体形式立式控制柜


1.3.结构、性能、特点和质量水平的描述
卧螺离心机主要部件有:(1)转鼓、(2)螺旋输送器、(3)行星齿轮差速器、(4)主电机、(5)辅电机、(6)机座。
1.31转鼓采用大长径比结构,长径比L/D=4.27加长了沉淀区,提高了分离效果。

  转鼓筒体是一个整体,相对于多段连接转鼓同心度高,振动小,具有更高的强度和刚度,使离心机具有更长的使用寿命。同时,减少对空气的扰动,降低离心机工作时的噪音。



  转鼓的小端有固相排出口,由螺旋输送器输送过来的沉渣就是从固相排出口排出转鼓。排渣放口采用切线式排料,无磨损。
  清液出口在转鼓的大端,该出口有可以调节液池深度的堰板。堰板的调节量可以达到30毫米以上。这就使得离心机的适应性得到很大的提高,可以分离多种性能各异的物料。  
  离心机的主轴承座装在转鼓的两端的盖板轴上,并且固定在机座经水平调整的垫板上。
  离心机的转鼓采用AISI304,排渣放口采用镶装可更换360度可转动的纳米金刚玉(陶瓷)镶套(厚度≥4mm),使用寿命大于30000小时,转鼓内表面按物流方向装有纵向筋条以保护内表面不被磨损。转鼓分离液排出口,采用液层厚度可调节的堰口。

1.3.2螺旋推料器采用AISI304不锈钢材质,其一、螺旋叶片刮泥部位镶焊德国纯银焊接工艺精制而成硬质合金成型耐磨片,厚度≥3mm,以提高螺旋使用寿命、避免了普通硬质合金片打孔镶装带来的强度损失及韧性破坏,使用寿命一般不低于30000小时。


  其二、螺旋推料器采用双锥角加缓冲板结构,在前端两个螺叶间加BD板作双向挤压,由于缓冲板的作用,提高了转鼓液池深度,增强了泥饼之间的挤压力,达到污泥二次脱水效果,由于双锥角的作用使泥饼排放顺畅, 从而提高处理能力并降低了药耗量。



  其三、螺旋推料器芯管采用AISI304不锈钢制成,螺旋推料器筒体进料孔采用分段的形式圆弧型出料口;其剖面是圆弧状的,分段的进料避免了物料对螺旋叶片的直接冲刷,使螺旋能长周期地安全运行。圆弧状的进料口使物料经过时的流速分布更均匀,不容易形成流体死角,杜绝了造成窄缝腐蚀的条件空间,降低了螺旋体受到侵蚀的风险。采用优化的变螺距结构,尽量避免了堵料现象的发生。螺旋的出口也采用了可更换地纳米金刚玉(陶瓷)镶套。螺旋制造过程中增加振动时效处理及电脑动平衡自动配重平衡工艺,从而提高了机器的整体性能和工作寿命,使用寿命大于30000小时。


1.3.3 选用先进的渐开线行星齿轮差速器,螺旋与转鼓的差转速为2~30r/min、差速调节精度值≤0.1rpm、螺旋扭矩≥8000Nm。

  行星齿轮差速器安装在转鼓的大端。输出轴与螺旋输送器相连接,能够使螺旋以稍稍不同于转鼓的转速转动。输入轴通过带轮、窄V带与辅电机相连接。
  卧螺离心机的差速器无故障运行时间达20000小时以上。
1.3.3.1背驱动装置系统
  自动调节差转速(根据物料浓度及流量变化,导致螺旋力矩的变化,背驱动装置连续不断地测量、计算出变化的力矩,从而改变副电机的转速,实现自动调节改变差速),以保证泥饼的恒干度,得到较好的泥饼。根据物料情况,背驱动装置, 改变旋转反向,实现正转及反转功能。转鼓内物料的堆积,背驱动装置实现反转,这时差速很大,使堆积在转鼓内的物料容易排出。

1.3.4卧螺机的主、辅双电机,采用国际名牌ABB变频调速电机,符合IEC43-1标准,380V、三相、50Hz,电动机为卧式交流鼠笼感应电动机,电机保护等级符合IP55标准,绝缘等级为F级。卧螺机转鼓由电动机、变频器驱动,启动平缓,运转过程中无级可调。


1.3.5双电机双变频能源再生系统
  实现能量共享,电力消耗大可节约大(在螺旋滞后时,辅机都是处在发电状态,主电机则是在电动状态,辅机发电导致母线电压上升,然后通过母线互联,将上升电压消耗在主机上,从而减少了从电网吸纳的电能,起到了节能的作用)响应速度快(变频调速系统转矩响应时间仅150~200ms)离心机中的螺旋输送器可正反转,作就地清洗。

1.3.6 恒力矩控制系统
  螺旋力矩的控制副电机变频器自动连续测量计算螺旋推料力矩,该力矩信号送到模块处理中心,将实际测量值和设定值进行比较,得到误差,该误差按预先编制好的程序运行,模块处理中心输出控制信号,该信号输入被控制的进料变频器,改变其输出频率,由于进料螺杆泵受变频器控制,因此调节了进料泵的转速,使进料流量朝着减小力矩误差的方向变化,从而使螺旋推料力矩始终保持稳定,使转鼓内沉泥不产生任何堆积现象,避免了堵料的发生。
1.3.7 机座采用优质碳素结构钢材质,底层喷涂含云母和氧化铁底漆80μmDFT,表层喷涂高级氯丁橡胶漆100μm,并经汽车专用烤漆房烘烤工艺,机壳、机罩壳,表面抛光钝化后进行光饰亚光处理,保证各部件的耐腐蚀性和美观性。所有与物料接触的密封垫采用聚四氟乙烯材料和氟橡胶,氟橡胶耐高温、耐磨、耐腐蚀。机架由空心方钢梁焊接而成,表面有两层底漆和两层面漆,地脚配备减振器。
  离心机机座底部配有AISI321不锈钢材质的污泥排出口管件,以法兰形式与污泥无轴螺旋输送机和清液排出管道软连接。
1.3.8 所用连接紧固件全部采用AISI304,螺栓螺母符合ISO272、ISO4759/1 8.8级要求,垫圈符合ISO/R887要求,卧螺机与液体接触的零部件材质均使用不锈钢材料,与机座连接紧固件均采用镀锌和涂漆保护。
  所有旋转部件装于密闭壳体中,全密闭降低噪音。
1.3.9 整机装配完成,空车调试阶段采用电脑动平衡仪进行全程检测,并做加水模拟负载动平衡实验,确保机器运行的稳定性和可靠性。
1.3.10 卧螺机轴承系统均采用油脂强制润滑,寿命大于100000小时。
1.3.11 噪音和振动:
当整套设备空运转,进料、出料口关闭的情况下,在制造厂测试,设备周围1米处的平均噪音将不超过85dB(A)。
当离心机空转,无水、在制造厂测试时,振动将不高于5mm/S。机器运行中,如果振动过大,为保证安全,可通过振动开关停车。
1.3.12 堵料故障无需拆机,只要启动螺旋推料器装置自动排渣,清除积料。
1.3.13离心机停机须进行反冲洗,反冲洗只需开启冲洗水阀及冲洗水泵即可完成。
1.3.14 离心机设有紧急停机,电机过热/过载,螺旋推料器过载,轴承温度,振动等保护功能。

1.5. 技术特点:
1.5.1 离心机采用双锥角结构设计,改善了螺旋排渣条件,保证排渣的顺畅,运行中不会堵料,提高了处理量。
1.5.2 双变频的驱动系统为国际最先进和普遍采用的(譬如,瑞典a-Laval、德国Flottwege、Westfalia(GEA)、意大利的PIERALISI、ANDRITZ等)。该系统的主电机由变频器控制通过V型胶带直接驱动离心机的转鼓。而差速系统的副电机由变频器控制通过V型胶带控制行星齿轮差速器的输入轴转速,以达到控制螺旋差转速的目的。
1.5.3 特有轴承设计
  用专业的程序设计选用合理的轴承尺寸、型号和精度等级,提高轴承的稳定性和寿命,使得所选轴承有足够的负荷比,确保轴承长周期运行的可靠性。
  由于在长年的离心机制造过程中积累大量的经验,创造了独特的轴承装配条件的选用规则,能够使高速转动的轴承其工作温度保持  在一个很安全的范围。从根本上降低了高速运转的离心机主轴承发生故障的可能性。
  浮动端主轴承采用NU型滚柱轴承。该轴承承载能力大,轴向移动自如。螺旋轴承采用NJ型滚柱轴承。以限制螺旋的轴向移动。

  固定端主轴承采用深沟球轴承。它能同时承载径向与轴向两个方向的载荷。螺旋轴承采用NG型滚柱轴承与推力轴承的组合,分别承载螺旋的径向、轴向载荷。如下图所示。



  离心机主轴承和螺旋轴承均采用油脂润滑。使用一般润滑脂润滑,主轴承需每24小时加油一次,螺旋轴承可以3个月加油一次。如果使用长效润滑脂,那主轴承可以做到每1500小时加油一次。
  对轴承的运行状态进行严格的实时显示监控和报警,如有不正常的情况出现,可以及时报警和及时纠正运行中的偏差,可以杜绝离心机轴承故障,确保离心机安全、稳定、可靠运行,延长了主机轴承使用寿命。
卧螺离心机的主轴承无故障运行时间一般达2年以上。

1.5.4 先进的整机平衡技术
整机平衡是对采集到的离心机运行综合振动信号经过频谱分析,确定影响机器振动的主要因素,通过加试重量的方法,最后科学地计算出机器平稳运行需要的配重,使机器运行平稳。
  该方法的正确运用,能保证离心机能在一个比较低的振动环境中工作。
该技术在国际上处于领先

1.6.浓缩脱水一体机的特点
  将浓缩与脱水的二步污泥处理工艺流程合并为浓缩脱水一步流程,对离心机来说,进料的污泥的情况就发生了比较大的变化。离心机仅作为脱水机,进料污泥的浓度一般在2~6%Wt左右;而作为浓缩脱水机,进料污泥的浓度只有0.6~1.2%Wt左右了。这就需要离心机有比较大的沉降能力。同时,污泥浓度低,经离心机分离出来的固相物也就相对减少,排渣含水率就会相对高。对此,在离心机的结构设计与控制方面采取以下措施。
1.6.1.转鼓采用大长径比结构。长径比L/D=4.27,加长了沉降区,提高了分离效果与处理能力。
1.6.2.采用大锥角加缓冲板的先进技术增加沉降能力
  转鼓锥段采用大锥角,加长了转鼓直段的长度约12%,就提高了离心机的沉降能力12%。增加缓冲板,使离心机能在超液池深度的状况下工作,增加沉降能力15%。综合这两项,离心机的沉降能力就会提高28.8%。
1.6.3.采用大锥角加缓冲板的先进技术降低排渣含水率
  采用大锥角,沉渣在转鼓内受到更大的挤压,含水会更低。缓冲板的存在,会对沉渣进一步压缩,沉渣的含水率会进一步降低。
1.6.4.在转鼓内表面按周向等分地装焊厚度适当的筋条,筋条的存在使得在转鼓与螺旋间的物料不会沿转鼓周向滑动。提高螺旋输送器的推料效率(见下图)。

1.6.5.螺旋输送器采用垂直于轴线的推进叶片。采用垂直于轴线的推进叶片会使螺旋输送能力适当地下降,但同时会提高螺旋对沉渣的挤压力,有利于沉渣脱水。这消除了离心机作为浓缩脱水一体机的负面效应。
1.6.6. 在叶片上离液池液面五分之一的液池深度处,加工出如图所示的镂空圆孔,使得部分清液可以通过该孔直接穿越螺旋叶片沿转鼓轴向流动,使流动速度降低到原来的三分之一,这样就减少了液体流动对固相沉降的扰动效应,提高了离心机的沉降能力,而低于液池深度五分之四的固相,由于流体的流速降低就更容易沉降,在螺旋推料器作用下被输送到转鼓出渣口排出,使固相的回收率提高,离心机沉降处理能力上升。镂空式螺旋叶片设计使得固液分离的方向正好相反,大大地减少了对固体层的扰动。实际运行测试表明:在保证污泥回收率的前提下,相对提高出泥的干度1%左右;在保证出泥干度的情况下提高了污泥的回收率。


1.6.7.采用恒扭矩的自动控制方法,使缓冲板一直处于正常发挥作用的状态下,不会因为螺旋输送器排泥太快而失去或减弱其作用。
1.6.8.卧螺离心脱水机的制造工艺措施
  如前所述,离心机在超液池深度的状态下工作,螺旋输送器芯管直径就会减小,就影响到整个输送器的刚度与转子的临界转速。所以在螺旋输送器的制造加工过程中,要反复多次进行动平衡测试以保证其高速转动时的平稳性。
  由于进料浓度低了,所以输送器叶片表面粗糙度要低,要光滑,应进行严格的抛光处理。
1.6.9.方便的操作与维修
1.6.9.1.结构
离心机采用开放式结构,将差速器、主轴承等经常需要维护的部件外置,这样,维护、维修差速器、更换主轴承就变的非常方便(如上图所示)。
1.6.9.2.机罩
  离心机在开车调试阶段,装拆时经常需要打开上机罩。在离心机正常运行时,每个月也要打开机罩,为螺旋输送器注油和对转鼓的外表面进行保养。用人工打开机罩是一件很费力的事,往往需要2个以上人员才能做到。


  转鼓直径大于500毫米(包括500毫米)的离心机专门设计的用液压助推的新型机罩,开、合机罩相当方便、省力,只要一个人,就能完成开、合机罩的工作,并且增加了安全系数,避免意外受伤。

1.6.10.双电机双变频与液压差速器相比较
1、电功率消耗少,省去了油耗和冷却水的消耗,因此综合能耗相应降低;
2、没有油料和水的跑冒滴漏,污染环境;
3、双电机双变频操作简便、结构简单,故障几率大大减少;液压差速器维护保养麻烦,故障几率较多;
4、一旦离心机发生堵料时,双电机双变频只要通过电机正反转即可排除,反应速度只有100~150ms,而液压差速机构就显得操作比较麻烦,反应速度慢,排除很困难;
5、液压差速器差转速调整范围只有0~20rpm,可调范围较窄;双电机双变频的控制方式其差转速可调范围达2~30 rpm。

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