降低污泥脫水離心機的故障時間

孫大海，徐 穎，周培培

（中國石油集團渤海裝備制造有限公司第一機械廠，河北滄州 062658）

0 引言

中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司第一機械廠污水站負(fù)責(zé)整個青縣工業(yè)園區(qū)內(nèi)（六家處級單位）工業(yè)污水的處理。污水處理系統(tǒng)運行過程中，產(chǎn)生的污泥，需要對其進行離心甩干，然后，再移交相關(guān)資質(zhì)部門處理。

污泥脫水離心機主要對污水中產(chǎn)生的污泥進行泥水分離、干燥回收，日處理污水量為600 m3以上，污泥處理能力15 m3/h。在運行過程中，發(fā)現(xiàn)污水站停運時間非常多，2018 年停運時間為1002 h，其中污泥脫水離心機故障時間共960 h。

1 離心機故障時間

2018 年離心機故障時間共計960 h，平均故障時間為80 h/月。與污水站運行時需要達到的指標(biāo)30 h/月相差甚遠(yuǎn)，離心機故障時間統(tǒng)計見表1。

查閱2018 年度污水處理系統(tǒng)的運行成本費用，共計支出86萬元，其中，因離心機故障，多支出維修費12.5 萬元，維護備件費4.5 萬元，外包更換費10 萬元，占2018 年總支出的31.4%。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，污泥脫水離心機故障對污水處理系統(tǒng)正常運行造成極大影響。甚至于2018 年2 月16 日，因離心機故障導(dǎo)致污泥系統(tǒng)故障，從而導(dǎo)致污水處理系統(tǒng)停產(chǎn)36 h，大量的污水存儲在隔油池內(nèi)，得不到處理，其中3 家單位的短暫停產(chǎn)，對整個園區(qū)的正常運行和生產(chǎn)造成極其惡劣的影響。第一機械廠生產(chǎn)服務(wù)中心為了保證離心機能夠正常運行，專門抽調(diào)12 名檢修職工組成離心機故障搶修小組，24 h 對離心機實施監(jiān)護。降低污泥脫水離心機故障時間，從根本上解決污水處理系統(tǒng)停運時間過長的問題。

2 離心機影響因素

通過對《離心機運行事故臺賬》的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)影響污泥脫水離心機故障時間的因素，有差速器損壞、電機燒損、堵料、運行電流過高這四個因素，各自的頻次和累計頻率見表2。

由統(tǒng)計分析表和排列圖可以看出，差速器損壞和電機燒損2 個不良因素占了影響問題總數(shù)的62%，是影響離心機故障時間的關(guān)鍵癥結(jié)。

抽查6 d 時間里，離心機僅運行20 次，堵料現(xiàn)象就出現(xiàn)3 次，堵料率達15%，出泥率僅72.5%。沒有達到“無堵料現(xiàn)象，出泥率≥98%”這個目標(biāo)，確定轉(zhuǎn)鼓缺陷為主要因素。

表1 2018 年離心機故障時間

表2 離心機影響因素統(tǒng)計分析

翻閱《離心機運行記錄本》和《差速器檢查表》，差速器平均承載能力8000 N·m，平均使用周期17 d/臺。沒有達到“承載能力≥25 000 N·m，使用周期≥6 個月”的目標(biāo)，確定差速器承載低為主要因素。

用DHV-1000 硬度檢測儀對離心機進行檢測，共檢測9 次15 個點，平均硬度64.7 HRA，翻閱《設(shè)備運行周期表》，平均使用周期僅12 d。沒有達到“硬度≥75 HRA，使用周期≥6 個月”這個目標(biāo)，確定材質(zhì)耐磨差為主要因素。

因離心機頻繁故障，污泥產(chǎn)量無法達到污水站制訂指標(biāo)，只有加長離心機運行時間，在10 d 時間里，電機運行總時間216 h，平均每天運行21.6 h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出電機正常運行時間。沒有達到“硬度≥75 HRA，使用周期≥6 個月”的目標(biāo)，確定超負(fù)荷運行為主要因素。

通過對機械結(jié)構(gòu)和管理模式等方面進行仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓缺陷、差速器承載低、材料耐磨差、超負(fù)荷運行這四個方面是直接影響差速器損壞和電機燒損的主要原因。

3 改造措施

3.1 轉(zhuǎn)鼓缺陷的改進方法

（1）轉(zhuǎn)鼓出料口形式改為劣弧“馬鞍”式。轉(zhuǎn)鼓出料口是污泥輸出口，為適應(yīng)大量污泥能夠從轉(zhuǎn)鼓內(nèi)順利排出，并且不在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部留有殘留，避免出現(xiàn)離心機“堵料”和動平衡破壞的現(xiàn)象，將轉(zhuǎn)鼓出料口設(shè)計成劣弧式的“馬鞍”型結(jié)構(gòu)外形。此種結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部完全無死角，不使污泥能夠殘留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，引起動平衡破壞。并且與其他結(jié)構(gòu)相比，增加出料口出料空間，保證離心機的大量分離干污泥能夠順利被排出?！榜R鞍”式出料品如圖1 所示。

圖1 馬鞍式出料口

（2）增加減磨槽。在轉(zhuǎn)鼓出料口形式改為劣弧“馬鞍”式的同時，為防止物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)成塊旋轉(zhuǎn)滑動，摩擦轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓壁面上有縱向的減磨槽，既保護轉(zhuǎn)鼓不被磨損又可保證離心機的順利排料。減磨槽的材料由原來的塑料制品，改成硬質(zhì)合金，以此增加耐磨程度，并確保兩者接觸面的光滑度。

（3）效果。通過改造轉(zhuǎn)鼓出料口，堵料現(xiàn)象得到杜絕。第一機械廠生產(chǎn)服務(wù)中心對《離心機運行臺帳》進行調(diào)查，4 月20 日到7 月24 日未發(fā)生一起堵料現(xiàn)象，平均出泥率99.2%，符合污水站要求。

3.2 差速器承載低的改進方法

（1）更換差速器。將離心機差速器更換為二級行星輪齒輪結(jié)構(gòu)差速器，此種差速器是當(dāng)前國內(nèi)外較先進的差速器，具有承載能力高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、差速調(diào)節(jié)范圍大、精度高、傳動效率高、使用壽命長、檢修方便、維修費用低等優(yōu)點。

（2）效果。更換后的差速器精度達0.05 r/min，與電機頻率精度相同，運行溫度≤70 ℃，可到承載能力高達25 000 N·m，滿足生產(chǎn)運行需求。

3.3 材質(zhì)耐磨差的改進方法

（1）更換耐磨材質(zhì)。在轉(zhuǎn)鼓“馬鞍”形出料口材質(zhì)變更為硬質(zhì)合金瓦，使物料不直接摩擦質(zhì)軟的不銹鋼轉(zhuǎn)鼓。合金瓦具有高強度、高硬度，其硬度≥90 HRA，并且表面光潔度高，減少磨損。合金瓦可以更好地實現(xiàn)耐磨和減少摩擦力等特性，使得污泥與硬質(zhì)合金瓦直接接觸，污水中的氯離子，對不銹鋼轉(zhuǎn)鼓是非常大的威脅，這樣，大大降低不銹鋼轉(zhuǎn)鼓損壞的概率。

（2）變更固定方式。硬質(zhì)合金瓦與轉(zhuǎn)鼓不銹鋼采用特殊粘接劑粘接后，再用螺釘固定的方式，硬質(zhì)合金瓦設(shè)計有卡口，與轉(zhuǎn)鼓本身相對固定。可保證硬質(zhì)合金瓦不破損，破損不掉落。此種結(jié)構(gòu)安全、牢固，更換合金瓦更是非常方便，便于維修保養(yǎng)。

（3）效果。通過變更材質(zhì)和固定方式后，轉(zhuǎn)鼓硬度和使用周期大幅提升，由原來的平均硬度64.7 HRA 提升至93 HRA，平均使用周期由12 d 提升至1 a 以上，效果明顯。

3.4 超負(fù)荷運行的改進方法

（1）增加備用電機。污泥在離心和輸送過程中，會大大增加電動機的負(fù)荷，尤其是污泥的特性不相同，使得電機的輸入電流急劇變化。因此，在離心機左側(cè)增加1 臺22 kW 的備用電機，使差速器輸入軸的轉(zhuǎn)速處于平穩(wěn)狀態(tài)，同時輪流使用備用電機可大幅降低電機運行時間。在管理方面，通過推進精細(xì)化管理，制訂和落實《電機運行管理標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)程電機運行時間，增強員工操作責(zé)任性和規(guī)范操作執(zhí)行力，由操作不當(dāng)引起的電機燒損事故得到有效控制。

（2）效果。查看2019 年7 月14 日至8 月14 日的污水站運行記錄本，離心機電機平均運行時間僅8.2 h，由原來的21.6 h降為8.2 h，達到預(yù)期目標(biāo)，且未發(fā)生一起電機燒損事故。

4 改造后效果

經(jīng)過實施對策的活動，離心機故障時間大幅降低，離心機故障時間得到有效控制，由活動前80 h/月降為活動后26.75 h/月，比活動前降低故障時間53.25 h/月，效果極其明顯。

5 經(jīng)濟效益

改造創(chuàng)造的直接經(jīng)濟效益是指節(jié)省的整體承包費用（W）。2018 年污水站與分公司簽訂污泥系統(tǒng)離心機整體承包費（含設(shè)備、維護、能源、人工等）為30 萬元/年，截止2019 年12 月離心機僅支出費用（含設(shè)備、維護、能源、人工等）6.5 萬元/年，節(jié)省整體承包費為W=A-B。

其中，A 為2018 年簽訂整體承包費，B 為目前所發(fā)生整體承包費。則W1=A-B=30-6.5=23.5（萬元/年）。

6 結(jié)束語

針對污水站污泥脫水離心機的故障時間長的情況，對其發(fā)生的原因進行辨別，并采取針對性的改進措施，經(jīng)過實踐，取得良好的效果。