1 000 MW機(jī)組原水預(yù)處理系統(tǒng)污泥離心脫水機(jī)運(yùn)行工況分析

李建榮

(江蘇新海發(fā)電有限公司，連云崗 222023 )

0 引 言

江蘇新海發(fā)電有限公司2×1 000 MW機(jī)組原水預(yù)處理系統(tǒng)現(xiàn)有2臺(tái)安德里茨品牌的D3L臥式螺旋離心機(jī)，作為廢水處理系統(tǒng)澄清-濃縮-脫水過(guò)程中的固—液分離終端處理設(shè)備，接受來(lái)自平衡濃縮池的排泥(濃度在8 g/l)，并將之脫水處理到含泥量約25%～35%的泥粒，正常處理能力為10 m3/h。離心脫水機(jī)系統(tǒng)的主要設(shè)備包括助凝劑系統(tǒng)、污泥輸送系統(tǒng)、離心脫水系統(tǒng)、上位機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等。主要工作原理，利用回轉(zhuǎn)體-轉(zhuǎn)鼓和螺旋的高速旋轉(zhuǎn)，借助離心力的作用，使其內(nèi)部的固液混合物進(jìn)行沉降分離，其中較重的固體顆粒沉降在液環(huán)的外圈，即沿著轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁形成泥環(huán)，通過(guò)螺旋與轉(zhuǎn)鼓的差速效應(yīng)，由刮泥螺旋將泥推出回轉(zhuǎn)體，液體環(huán)則通過(guò)堰池口溢流出回轉(zhuǎn)體之外[2]。

1 離心脫水機(jī)參數(shù)

轉(zhuǎn)速： 3 500 rpm

離心力： 3 022 G

轉(zhuǎn)鼓直徑： 340 mm

轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度： 1 258 mm

螺旋傳送機(jī)： 高性能轉(zhuǎn)子

變速箱： CYCLO減速箱

差速器： REDEX

傳動(dòng)方法： 皮帶傳動(dòng)

超負(fù)荷保護(hù)系統(tǒng)： 變頻器保護(hù)電機(jī)

潤(rùn)滑方法：

主軸承： GP 2 FUCHS潤(rùn)滑脂

減速端軸承： GP 2 FUCHS潤(rùn)滑脂

差速器潤(rùn)滑油： 專(zhuān)用油

變速箱油： EPL0

電機(jī)

功率： 主電機(jī)22 kW，輔助電機(jī)7.5 kW

電壓： 380 VAC 50 Hz

設(shè)計(jì)溫度： 0～40 ℃

離心脫水機(jī)的長(zhǎng)、寬、高：3 023×976×1 296 mm

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

2 異常情況分析

該廠現(xiàn)場(chǎng)只有2臺(tái)離心式脫水機(jī)，單機(jī)出力只有10 m3/h，機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷長(zhǎng)期偏大(連續(xù)不停機(jī)運(yùn)行)，而產(chǎn)生的后果就是造成設(shè)備本體及內(nèi)部零部件磨損速度加快，減少設(shè)備正常使用壽命。同時(shí)一旦脫水機(jī)設(shè)備發(fā)生故障或系統(tǒng)其它設(shè)備故障造成停機(jī)脫泥現(xiàn)象，系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥將無(wú)法及時(shí)進(jìn)行脫水處理，需要采取人工清淤的方式將大量污泥清出、外運(yùn)，無(wú)形中增加了額外的運(yùn)營(yíng)成本和管理成本。該系統(tǒng)自2011年投運(yùn)以來(lái)，前期工作情況較為穩(wěn)定，但隨著第2臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組的投用，系統(tǒng)來(lái)水量陡然增大，并且含泥量相對(duì)較高，由于處理設(shè)備出力較小，導(dǎo)致污泥濃縮池中沉積的污泥量也相對(duì)較多(進(jìn)而發(fā)生污泥沉積，污泥濃度偏高)，從而發(fā)生惡性循環(huán)，進(jìn)一步導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。

2017-2019年以來(lái)，2臺(tái)脫水機(jī)各自經(jīng)常發(fā)生異常振動(dòng)情況，造成設(shè)備不能及時(shí)正常工作，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)極大隱患。引起污泥脫水離心機(jī)振動(dòng)故障的類(lèi)型很多，例如不平衡、轉(zhuǎn)子彎曲、不對(duì)中、軸橫向裂紋以及連接松動(dòng)等情況。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備空載試運(yùn)后發(fā)現(xiàn)：低速(1 000轉(zhuǎn)左右，對(duì)應(yīng)15 Hz)減速器內(nèi)部有摩擦異音，高速時(shí)異音消除。達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后振動(dòng)偏大(進(jìn)料端、減速端一側(cè)振動(dòng)峰值達(dá)16.6 mm/s)，其他未見(jiàn)明顯異常。機(jī)械振動(dòng)數(shù)值一度接近極限數(shù)值15 mm/s(峰值21.2 mm/s)，問(wèn)題也是相當(dāng)嚴(yán)重。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝振動(dòng)頻譜儀，進(jìn)行振動(dòng)頻率特征診斷。一般來(lái)說(shuō)，振動(dòng)頻率成分除工頻外，還有2倍頻、3倍頻等高次諧波及1/2、1/3 等分?jǐn)?shù)諧波。 若基礎(chǔ)松動(dòng)時(shí)，主要表現(xiàn)為工頻，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)某些極低的頻率成分。(基礎(chǔ)松動(dòng)是指機(jī)器的機(jī)架、設(shè)備安裝基礎(chǔ)存在結(jié)構(gòu)松動(dòng)，或水泥灌漿不實(shí)以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形)。發(fā)生此類(lèi)振動(dòng)時(shí)，是機(jī)器的整體都在振動(dòng)，一般在垂直方向上的振動(dòng)值會(huì)相對(duì)更大一些。

而軸承套松動(dòng)時(shí)，波形的重復(fù)性較差，振動(dòng)本身具有跳動(dòng)性，各頻率分量時(shí)大時(shí)小。高次諧波的振幅值大于工頻的一半時(shí)，則表示軸承套松動(dòng)的可能性較大。(軸承松動(dòng)是指軸承內(nèi)、外環(huán)與軸承臺(tái)、座的配合間隙誤差過(guò)大，形成間隙過(guò)大或軸承緊力不足)。軸承松動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子離心力的作用下，軸承沿圓周方向產(chǎn)生周期性變形，進(jìn)而影響機(jī)器運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)烈度。

若軸心軌跡混亂，一般表示轉(zhuǎn)子重心漂移。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)除了工頻外，1/2、1/3、…等分?jǐn)?shù)諧波分量相對(duì)更為活躍。相對(duì)而言軸承套松動(dòng)的可能性更大一些。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械檢查和振動(dòng)頻率分析，對(duì)可能的原因進(jìn)行了初步判斷：

(1)軸承缺油或潤(rùn)滑不充分，同時(shí)軸承有磨損；

(2)可能停機(jī)時(shí)，設(shè)備沒(méi)有徹底沖洗干凈，污泥在螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間堆積，導(dǎo)致設(shè)備不平衡振動(dòng)；

(3)轉(zhuǎn)鼓電機(jī)靠背輪彈性塊與脫水機(jī)差速器連接的螺桿有松動(dòng)；

(4)轉(zhuǎn)鼓轂和螺旋轂有磨損或轉(zhuǎn)鼓圓柱滾珠軸承與轉(zhuǎn)鼓轂之間存在間隙。

(5)進(jìn)料端軸承磨損或?yàn)V液出口堵塞。

(6)轉(zhuǎn)鼓電機(jī)固定底座處定位銷(xiāo)安裝不到位；

(7)設(shè)備減速器損壞。

3 解體檢修情況

廠家技術(shù)人員來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)，配合檢查分析解決離心機(jī)異常振動(dòng)問(wèn)題，確保機(jī)組解體檢修后的安全運(yùn)行。

3.1 檢修中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

(1)解體后發(fā)現(xiàn)，小端螺旋軸承嚴(yán)重缺油卡死，小端Hub(HUB bearing是輪轂軸承，主要作用是承重和為輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)提供精確引導(dǎo)，它既承受軸向載荷又承受徑向載荷，是一個(gè)非常重要的零部件)內(nèi)部有磨損，出泥口防磨環(huán)磨損；大端Hub咬死在螺旋上。軸承內(nèi)部干澀，缺少潤(rùn)滑油，部分滾珠出現(xiàn)磨損。據(jù)了解，設(shè)備維護(hù)人員沒(méi)有按照設(shè)備維護(hù)手冊(cè)要求進(jìn)行定期加油工作。

圖2 進(jìn)料端軸承內(nèi)部缺少潤(rùn)滑油

(2)每個(gè)螺旋葉片上的防磨涂層均有不同程度脫落，靠大端兩個(gè)葉片脫落嚴(yán)重，其余葉片脫落在2～5 cm長(zhǎng)度范圍內(nèi)，同時(shí)伴有局部污泥堆積。

圖3 螺旋葉片上的耐磨片磨損較大

(3)進(jìn)料端軸承排油處有黑色油泥堆積。

3.2 基于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行的振動(dòng)原因分析

3.2.1 單機(jī)處理能力偏小，無(wú)備用設(shè)備

根據(jù)電廠現(xiàn)在的系統(tǒng)狀況，系統(tǒng)配備脫水機(jī)單機(jī)處理能力只有10 m3/h，系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥量明顯大于脫水機(jī)的處理能力，同時(shí)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行卻沒(méi)有備用設(shè)備，必然加快設(shè)備磨損，進(jìn)而影響設(shè)備的使用壽命！

3.2.2 來(lái)水源頭無(wú)法控制，沉積污泥量不受控

系統(tǒng)來(lái)水懸浮物濃度變大，同時(shí)#2百萬(wàn)機(jī)組投產(chǎn)，供水量大幅提高，導(dǎo)致澄清系統(tǒng)沉淀的污泥量較原設(shè)計(jì)成倍增加。而污泥量增加又加大了后續(xù)處理單元設(shè)備的機(jī)械負(fù)荷，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)惡性連鎖反應(yīng)！

3.2.3 污泥均質(zhì)存在困難，污泥濃度無(wú)法控制

離心脫水機(jī)進(jìn)泥泥度不便控制，即只依靠系統(tǒng)污泥泵進(jìn)出口打循環(huán)是無(wú)法降低污泥濃度的(但還是能起到控制脫水機(jī)進(jìn)料量的效果)。如果能夠采取有效辦法降低濃縮池中的污泥濃度，則可有效保證脫水機(jī)在均質(zhì)濃度下連續(xù)進(jìn)料穩(wěn)定運(yùn)行，否則進(jìn)料濃度不均也是造成脫水機(jī)發(fā)生二階報(bào)警停機(jī)以及設(shè)備不平衡振動(dòng)的一個(gè)重要干擾因素。

3.3 針對(duì)問(wèn)題采取的處理措施

(1)螺旋維修，更換磨損的耐磨片。

(2)螺旋小端維修，更換軸承腔室密封環(huán)及端蓋。 (3)涂層去除，葉片恢復(fù)，重新噴涂，做額定轉(zhuǎn)速3 500 rpm動(dòng)平衡。

離心機(jī)返修后，采用24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行方式工作，振動(dòng)值維持在10 mm/s左右,出水清澈，出泥含水量在65%左右，沒(méi)有異常噪音。運(yùn)行情況良好。

表1 #2脫水離心機(jī)修后運(yùn)行工況統(tǒng)計(jì)表

(4)做好常規(guī)備件儲(chǔ)備，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)。

作為離心脫水機(jī)易損件，諸如傳動(dòng)皮帶、傳動(dòng)軸承、減震底座等應(yīng)做常規(guī)存儲(chǔ)備用，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理(特別是有些進(jìn)口備件采購(gòu)周期較長(zhǎng)，應(yīng)提前做好儲(chǔ)備)。同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和檢查，特別是進(jìn)料端、減速端軸承潤(rùn)滑油應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明手冊(cè)要求及時(shí)補(bǔ)充、添加，減速器和螺旋推力軸承最好每年定期做一次更換。

(5)做好離心機(jī)各重要潤(rùn)滑點(diǎn)的注油保護(hù)工作。

①潤(rùn)滑點(diǎn)名稱(chēng)及潤(rùn)滑操作要求

a.進(jìn)料軸承“①”及減速機(jī)軸承“②”。 加注潤(rùn)滑脂時(shí)使用加油槍?zhuān)x心脫水機(jī)處于低速(<1 500 rpm)沖洗運(yùn)行；加注油脂時(shí)，觀察舊油從排油口排出，使新油到達(dá)軸承，并注意舊油外觀是否變質(zhì)；擦除排油口舊油；觀察軸溫變化，過(guò)多加注油脂會(huì)導(dǎo)致軸溫異常上升。

b.螺旋推力軸承“③”。加注潤(rùn)滑脂時(shí)使用加油槍?zhuān)x心脫水機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)；加注油脂時(shí)，觀察舊油從排油口排出，使新油到達(dá)軸承，并注意舊油外觀是否變質(zhì)；擦除排油口舊油。

c.減速機(jī)差速器“④”。加注潤(rùn)滑脂時(shí)使用加油槍?zhuān)x心脫水機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)；旋出加油口旋塞及兩個(gè)排油口旋塞，加注油脂時(shí)，觀察舊油從排油口排出，如只從一個(gè)排油口擠出舊油，將該口堵住，直到潤(rùn)滑脂從另一排油口擠出； 用手轉(zhuǎn)動(dòng)減速機(jī)將排油口旋塞旋進(jìn)，空載運(yùn)行離心機(jī)5分鐘，停機(jī)后將加油口油脂清理干凈；第二次加油，蓋好所有旋塞。

d.電動(dòng)機(jī)前后軸承潤(rùn)滑“⑤⑥”。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)加注潤(rùn)滑脂[1]。

(6)增加一臺(tái)大出力設(shè)備，實(shí)現(xiàn)備用

原設(shè)備型號(hào)為D2L(10 m3/h)，建議增加D4LL(30 m3/h)的脫水機(jī)(同時(shí)配置電動(dòng)泥斗)，原加藥系統(tǒng)也需要增加一臺(tái)計(jì)量泵(和脫水機(jī)配套)，進(jìn)而徹底解決系統(tǒng)污泥量大、難處理和處理不及時(shí)的問(wèn)題。

4 今后運(yùn)行及檢修過(guò)程中需注意事項(xiàng)

(1)根據(jù)進(jìn)料端污泥沉積情況，建議在脫泥效果滿(mǎn)足泥干水清的之前不論手動(dòng)或自動(dòng)狀態(tài)下啟動(dòng)，都要首先控制進(jìn)泥泵流量不大于3m3/h，待離心機(jī)出泥穩(wěn)定后，再逐漸調(diào)至需要的值(不允許超負(fù)荷)。(2)離心機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，不能隨意在手動(dòng)和自動(dòng)控制模式之間轉(zhuǎn)換，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換控制模式時(shí)，應(yīng)待整個(gè)系統(tǒng)完全停下并沖洗完成后，再轉(zhuǎn)換控制模式并重新啟動(dòng)。(3)在啟動(dòng)過(guò)程中，要密切注意各部分設(shè)備是否都能正常動(dòng)作，否則應(yīng)停機(jī)并及時(shí)進(jìn)行處理。離心機(jī)主機(jī)軸承要按規(guī)定定期定量加注潤(rùn)滑脂，運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常的振動(dòng)、噪聲和溫升時(shí)，要及時(shí)報(bào)告相關(guān)部門(mén)并停機(jī)進(jìn)行妥善處理。(4)巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)泥斗中污泥位高度比較高時(shí)(泥斗快滿(mǎn)時(shí))，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系排泥，如果不能及時(shí)排泥，則應(yīng)及時(shí)停止脫泥，并按脫水機(jī)停止步序依次停止設(shè)備。(5)對(duì)于設(shè)備傳動(dòng)皮帶，屬于易損件，應(yīng)每個(gè)月拆開(kāi)設(shè)備檢查一次，發(fā)現(xiàn)有斷裂的應(yīng)立即更換整套(一次三根)傳動(dòng)皮帶，并注意皮帶張緊度。(6)根據(jù)進(jìn)料端污泥沉積情況，建議在脫泥效果滿(mǎn)足泥干水清的前提下，可以適當(dāng)減少加藥量，以減少污泥在設(shè)備中的沉積(排水口堰板后堆積的干泥硬塊)，同時(shí)減小設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷。

5 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)器振動(dòng)的根本原因在于系統(tǒng)污泥量過(guò)大，現(xiàn)場(chǎng)脫水機(jī)需要24小時(shí)不停機(jī)運(yùn)行，對(duì)設(shè)備損傷較大，造成振動(dòng)數(shù)值超標(biāo)。建議根據(jù)系統(tǒng)污泥量增加一臺(tái)備用設(shè)備或者選擇更大型號(hào)的設(shè)備代替現(xiàn)有設(shè)備處理污泥，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技改，徹底解決根本問(wèn)題。同時(shí)檢修維護(hù)人員加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)(平時(shí)多注意補(bǔ)充軸承潤(rùn)滑脂并及時(shí)更換傳動(dòng)皮帶)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況建議電廠每年對(duì)設(shè)備進(jìn)行基本的維護(hù)(維護(hù)費(fèi)用低廉)，避免設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題后花費(fèi)不必要的高額損失。