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責整個青縣工業園區內（六家處級單位）工業污水的處理。污水處理系統運行過程中，產生的污泥，需要對其進行離心甩干，然后，再移交相關資質部門處理。

污泥脫水離心機主要對污水中產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，發現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30 h/月相差甚遠，離心機故障時間統計見表1。

查閱2018 年度污水處理系統的運行成本費用，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%。

從以上數據可以看出，污泥脫水離心機故障對污水處理系統正常運行造成極大影響。甚至于2018 年2 月16 日，因離心機故障導致污泥系統故障，從而導致污水處理系統停產36 h，大量的污水存儲在隔油池內，得不到處理，其中3 家單位的短暫停產，對整個園區的正常運行和生產造成極其惡劣的影響。第一機械廠生產服務中心為了保證離心機能夠正常運行，專門抽調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》的調查，發現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的62%，是影響離心機故障時間的關鍵癥結。

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

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，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，確定材質耐磨差為主要因素。

因離心機頻繁故障，污泥產量無法達到污水站制訂指標，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，遠遠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，確定超負荷運行為主要因素。

通過對機械結構和管理模式等方面進行仔細分析，發現轉鼓缺陷、差速器承載低、材料耐磨差、超負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 轉鼓缺陷的改進方法

（1）轉鼓出料口形式改為劣弧“馬鞍”式。轉鼓出料口是污泥輸出口，為適應大量污泥能夠從轉鼓內順利排出，并且不在轉鼓內部留有殘留，避免出現離心機“堵料”和動平衡破壞的現象，將轉鼓出料口設計成劣弧式的“馬鞍”型結構外形。此種結構，使轉鼓內部完全無死角，不使污泥能夠殘留在轉鼓內部，引起動平衡破壞。并且與其他結構相比，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。在轉鼓出料口形式改為劣弧“馬鞍”式的同時，為防止物料在轉鼓內成塊旋轉滑動，摩擦轉鼓，在轉鼓壁面上有縱向的減磨槽，既保護轉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。通過改造轉鼓出料口，堵料現象得到杜絕。第一機械廠生產服務中心對《離心機運行臺帳》進行調查，4 月20 日到7 月24 日未發生一起堵料現象，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構差速器，此種差速器是當前國內外較先進的差速器，具有承載能力高、體積小、重量輕、結構緊湊、差速調節范圍大、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，滿足生產運行需求。

3.3 材質耐磨差的改進方法

（1）更換耐磨材質。在轉鼓“馬鞍”形出料口材質變更為硬質合金瓦，使物料不直接摩擦質軟的不銹鋼轉鼓。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耐磨和減少摩擦力等特性，使得污泥與硬質合金瓦直接接觸，污水中的氯離子，對不銹鋼轉鼓是非常大的威脅，這樣，大大降低不銹鋼轉鼓損壞的概率。

（2）變更固定方式。硬質合金瓦與轉鼓不銹鋼采用特殊粘接劑粘接后，再用螺釘固定的方式，硬質合金瓦設計有卡口，與轉鼓本身相對固定?？杀ＷC硬質合金瓦不破損，破損不掉落。此種結構安全、牢固，更換合金瓦更是非常方便，便于維修保養。

（3）效果。通過變更材質和固定方式后，轉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，在離心機左側增加1 臺22 kW 的備用電機，使差速器輸入軸的轉速處于平穩狀態，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，通過推進精細化管理，制訂和落實《電機運行管理標準》，規程電機運行時間，增強員工操作責任性和規范操作執行力，由操作不當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，達到預期目標，且未發生一起電機燒損事故。

4 改造后效果

經過實施對策的活動，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 經濟效益

改造創造的直接經濟效益是指節省的整體承包費用（W）。2018 年污水站與分公司簽訂污泥系統離心機整體承包費（含設備、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（含設備、維護、能源、人工等）6.5 萬元/年，節省整體承包費為W=A-B。

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

6 結束語

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