紹興污泥處理二期工程進(jìn)口離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行措施
技術(shù)支持
1 工程背景
1.1 污泥處理工藝
紹興污水處理廠的物化污泥和生化污泥集中送至污泥均質(zhì)池混合后分配到污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后污泥含水率降到96%左右。濃縮后污泥通過潛污泵輸送到儲泥池，由螺桿泵將污泥與藥劑輸送到帶式壓濾機(jī)或離心機(jī)脫水，脫水后污泥含水率下降到80%左右，再通過G型螺桿泵、柱塞泵送到料倉，通過車輛運(yùn)輸?shù)轿勰喟l(fā)電廠進(jìn)行無害化處置。
1.2 污泥處理設(shè)備
污泥處理的主要設(shè)備為帶式壓濾機(jī)和離心機(jī)，其中帶式壓濾機(jī)27臺、離心機(jī)22臺。單臺帶式壓濾機(jī)的處理量為14m3/h，按22開5備計，總處理量約為7400m3/d，產(chǎn)生泥餅約1500m3/d。二期污泥處理2臺760系列的離心機(jī)，單臺處理量為45m3/h，按1開1備計，處理量約為1080m3/d，產(chǎn)生泥餅約200m3/d。三期污泥處理20臺530系列離心機(jī)，單臺處理量為30m3/h，按14開6備計，處理量約為10080m3/d，產(chǎn)生泥餅約2000m3/d。
1.3 實(shí)際運(yùn)行情況
污泥處理設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生了一些問題，其中二期2臺進(jìn)口離心機(jī)問題較為突出。該離心機(jī)于2003年安裝運(yùn)行，隨著時間的推移，機(jī)器部件磨損加劇、控制系統(tǒng)元器件老化嚴(yán)重，離心機(jī)工藝指標(biāo)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計要求。
2 進(jìn)口離心機(jī)主要問題及優(yōu)化改造
2.1 存在的主要問題
二期離心機(jī)運(yùn)行中存在的主要問題見下表：
主要問題 | 造成后果 |
上清液管出水不暢 | 離心機(jī)上清液管因處理的污泥中含有較多的Fe2+、藥劑而具有較強(qiáng)的黏度，并且有較多氣泡產(chǎn)生，造成離心機(jī)出水不暢，上清液停留在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中，同時也會進(jìn)入另外一臺離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓里，造成離心機(jī)扭矩過高和脫水機(jī)故障。 |
離心機(jī)電氣跳閘多 | 離心機(jī)的控制柜變頻器、程序模塊老化嚴(yán)重，控制系統(tǒng)故障率高， 造成離心機(jī)經(jīng)常性報警停機(jī) |
離心機(jī)振動大 | 離心機(jī)運(yùn)行中由于磨損和軸承缺油造成轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)不平衡、軸承卡死，使離心機(jī)振動加大 |
離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓積泥，扭矩高 | 離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)積泥后，螺旋無差速，不能將污泥從轉(zhuǎn)鼓內(nèi)排出，出現(xiàn)無差速故障和過扭矩故障，導(dǎo)致離心機(jī)故障停機(jī) |
2.2 解決辦法
2.2.1 上清液出水不暢問題的解決
污泥處理二期離心機(jī)因受房屋高度限制，安裝位置相對低下，下水管的落差不到2m，而且下水需經(jīng)過200m的DN300出水管輸送到提升泵房，造成離心機(jī)上清液出水不暢，管內(nèi)污泥堵塞使污泥處理量下降，嚴(yán)重影響了離心機(jī)的正常運(yùn)行。為保證離心機(jī)的正常處理效率，增強(qiáng)離心機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，特提出污泥處理二期離心機(jī)出水改造方案，共進(jìn)行了兩次改造。
次改造是在離心機(jī)房外側(cè)設(shè)置中轉(zhuǎn)池，將2臺離心機(jī)出水總管引入中轉(zhuǎn)池，池內(nèi)安裝2臺潛污泵，正常時1用1備。改造完成后離心機(jī)投入運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)仍存在兩個問題：一是由于中轉(zhuǎn)池較淺，泵機(jī)的自動控制液位上下幅度小，泵機(jī)啟停頻繁；二是泵房液位淺造成氣泡封堵在管道內(nèi)，使離心機(jī)出水管運(yùn)行一段時間后仍然堵塞，同時兩臺離心機(jī)的出水管相互干擾，影響正常運(yùn)行。
第二次改造是在現(xiàn)泵房側(cè)再增設(shè)一座比原泵池深1.5m的泵池，將2臺潛污泵移裝到深的泵池中，使運(yùn)行液位通過潛污泵浮球自動控制在離心機(jī)出水管口之下，管道內(nèi)的氣泡全部流入泵池，同時將兩臺離心機(jī)的出水管分開，分別接入泵房中。
通過二次改造，徹底解決了離心機(jī)上清液出水不暢的問題，使離心機(jī)能同時滿負(fù)荷運(yùn)行。
2.2.2 離心機(jī)電氣跳閘問題的解決
因離心機(jī)使用時間已達(dá)到16年，電氣元器件老化嚴(yán)重，同時出現(xiàn)故障后，部分備件已停止生產(chǎn)，維修無法達(dá)到正常運(yùn)行要求，造成離心機(jī)電氣跳閘多。
為徹底解決此問題，通過與設(shè)備廠家合作，采用全新的控制系統(tǒng)進(jìn)行替換。具體方案如下：
（1）電氣部分。重新制作2臺2TOUCH電控柜、1臺公用電控柜等。其中2臺2TOUCH電控柜替換現(xiàn)場的DSC電控柜。2TOUCH電控柜通過網(wǎng)線與主背驅(qū)電機(jī)變頻器的通信模塊相連，以監(jiān)控主電機(jī)變頻器。同時，背驅(qū)變頻器通過直流母線與主電機(jī)變頻器相連，可以將背驅(qū)變頻器運(yùn)行時產(chǎn)生的電能回饋給主驅(qū)變頻器，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。公用柜接入兩臺離心機(jī)的狀態(tài)信號，并根據(jù)用戶需求控制外圍的公共設(shè)備。
（2）機(jī)械部分。在離心機(jī)上安裝兩套新的振動傳感器及速度傳感器。與原設(shè)備相比，需要在離心機(jī)上增加一套振動傳感器并更換振動、速度傳感器的類型。兩套振動傳感器分別監(jiān)測離心機(jī)兩端軸承的振動值，以 保護(hù)離心機(jī)。
通過USB接口完成數(shù)據(jù)的導(dǎo)入或?qū)С觯ǜ录皞浞荩?，參?shù)可存檔和移植。主要改造分為原電控柜的拆除，在原電控柜拆除前對電纜線芯進(jìn)行標(biāo)記、新電控柜的安裝、更換新的振動及速度傳感器。
2.2.3 離心機(jī)振動、扭矩問題的解決
在離心機(jī)運(yùn)行過程中存在頻繁跳閘的問題，一年內(nèi)2臺離心機(jī)運(yùn)行故障統(tǒng)計見下表：
設(shè)備 | 振動故障 | 扭矩故障 | 停進(jìn)料 | 信息/操作 | 總報警 |
1#離心機(jī) | 8 | 6 | 2 | 2 | 18 |
2#離心機(jī) | 6 | 7 | 1 | 0 | 14 |
（1）振動故障
離心機(jī)振動過大引起的報警停機(jī)的原因及措施如下：
一是離心機(jī)進(jìn)料口存在問題。二期泥處理車間由2臺離心機(jī)和10臺帶式壓濾機(jī)組成，貯泥池分為2格，中間不連通，離心機(jī)由于處理量大，運(yùn)行時貯泥池內(nèi)污泥含水率及液位波動大，進(jìn)泥量與加藥量調(diào)整困難，使離心機(jī)的負(fù)荷波動大。采取將兩座貯泥池連通的方式，使貯泥池內(nèi)污泥的含水率及液位保持基本恒定。
二是離心機(jī)由于長期運(yùn)行，污泥中含有沙粒等雜物，運(yùn)行中使螺旋葉片磨損，離心機(jī)的動平衡被破壞，造成振動故障。采用定期對螺旋瓦片進(jìn)行檢查維修更換，并進(jìn)行動平衡測試后恢復(fù)運(yùn)行。
（2）扭矩故障
一是根據(jù)離心機(jī)本身特性及污泥特性，經(jīng)過摸索，轉(zhuǎn)速在1800r/min左右、扭矩設(shè)定在8kN/m、差速運(yùn)行在5～7r/min時，分離效果比較好。按照離心機(jī)的差速控制器模型計算，差速為6.7r/min時剛好處在死區(qū)。如果保持在此區(qū)間內(nèi)較長時間，背驅(qū)電機(jī)正反轉(zhuǎn)頻繁切換，使運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，且各個數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)大的跳動。根據(jù)差速控制器模型調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，使離心機(jī)可以快速地跳過死區(qū)，以達(dá)到運(yùn)行穩(wěn)定的目的。
二是離心機(jī)在自動控制模式下，差速隨著扭矩調(diào)節(jié)的曲線跳動范圍比較大，說明污泥含固率一直在變化，當(dāng)含固率變化太快時，離心機(jī)本身提高差速已經(jīng)來不及將扭矩降到安全值范圍以內(nèi)，就會出現(xiàn)扭矩停機(jī)。解決辦法：采用認(rèn)為干預(yù)，適當(dāng)減少進(jìn)泥量。
三是污泥含固率變化頻繁，將離心機(jī)運(yùn)行模式開啟到差速控制模式時，由于差速固定，當(dāng)污泥含固率提高時，扭矩就會上升，當(dāng)污泥含固率變化過大時，就會超過扭矩報警值。通過將差速隨著扭矩變化而變化的反應(yīng)時間降低，使其能盡快降低扭矩，保證離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。
（3）處理量較小
在改造前進(jìn)泥處理量＜45m3/h，只達(dá)到了額定負(fù)荷的60%左右，需進(jìn)一步提量，在解決上述問題后，開展了離心機(jī)提量運(yùn)行試驗(yàn)，流量達(dá)到額定值，實(shí)現(xiàn)離心機(jī)的正常運(yùn)行。
2.2.4 離心機(jī)本體磨損問題及解決
離心機(jī)在一定時間運(yùn)行，相應(yīng)的螺旋、軸承等容易磨損，特別是760系統(tǒng)離心機(jī)，其動平衡要求非常高，需對機(jī)器本體開展維修與保養(yǎng)工作。拆下離心機(jī)主機(jī)到維修工廠進(jìn)行保養(yǎng)，對軸承座、轉(zhuǎn)鼓、螺旋、主軸承和螺旋軸承及密封件進(jìn)行拆解、清洗；對轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑、螺旋外徑、軸承座的軸承檔、大端端蓋和小端端蓋的軸承檔尺寸進(jìn)行檢測，在加工機(jī)床上對螺旋推料葉片外徑尺寸進(jìn)行測量，檢查螺旋葉片的磨損情況，將局部磨損部位修復(fù)到出廠要求，對螺旋外徑進(jìn)行加工，調(diào)整整體尺寸，鑲嵌可更換的耐磨硬質(zhì)合金，包括不銹鋼基體和硬質(zhì)合金塊，對大端蓋板和小端蓋板缺陷采用高科技冷焊補(bǔ)焊機(jī)進(jìn)行補(bǔ)焊或鑲套，完成了更換前后主軸承及螺旋軸承、所有密封件、傳動皮帶等大修保養(yǎng)工作。
3 結(jié)論
通過對二期離心機(jī)上清液管堵塞、離心機(jī)控制系統(tǒng)老化、離心機(jī)運(yùn)行中存在的主要問題進(jìn)行分析，提出增設(shè)上清液中轉(zhuǎn)池、更新改造控制系統(tǒng)、開展離心機(jī)配套外圍系統(tǒng)及本體維修保養(yǎng)等解決措施，使離心機(jī)實(shí)現(xiàn)了正常連續(xù)運(yùn)行，在此過程中設(shè)備管理與維修人員積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時也為其他離心機(jī)運(yùn)行單位在處理此類問題上提供了借鑒。
