餐廚垃圾處理設備可靠性探析

王昊浩

摘要：一般來說，不管是家庭生活還是飯店，廚房每天都會產生很多餐廚垃圾，不能直接排放這些垃圾，否則會污染環境以及水質等等，所以在這種情況下，必須要正確選用餐廚垃圾處理設備，也要保證所選設備具有較強的可靠性。基于此，本文從成套設備可靠性建模、設備系統的可靠性預估和分配以及機械系統故障三個方面進行詳細分析，以供大家學習和參考。

關鍵詞：餐廚垃圾處理設備;可靠性

餐廚垃圾若不能進行科學處理直接向大自然排放，在合適的細菌以及溫度作用下，就會迅速腐敗變質，除了污染附近環境，侵占很多土地，污染空氣、河道和地下水，阻礙城市溫度發展，也會浪費很多資源。研發和制作小規模單元化餐廚垃圾處理設備，利用微生物發酵降解將其變成能夠循環利用的有機肥料，除了解決由于餐廚垃圾產生的各種設備問題，還可以防止浪費大量的資源，顯著提高資源有效利用率。

一、成套設備可靠性建模

因為餐廚垃圾成分以及物理性質都是比較復雜的，處理設備的可靠性是餐廚垃圾處理項目正常運行的關鍵因素。餐廚垃圾原料有很多成分，物料逸散出刺鼻的臭味，設備發生故障后，維修環境十分惡劣，現代化餐廚垃圾處理廠家要求設備應該具有相當高的可靠性以及自動化水平。餐廚垃圾處理設備要求運行壽命不能少于10年，系統發生故障的平均時間間隔超過300個小時。對系統可靠性的基礎條件進行分析，是系統總體和每個單元之間的可靠度邏輯關系，利用模型將可靠性直觀充分體現出來。構建系統內可靠度框架度，對不同內部元件之間的關聯邏輯關系進行生動的描述，建立可靠度相當高的數學模型。建立該模型可以對設計方案進行權衡以及改善，便于對附屬系統提出可靠性要求，對權衡指標以及成本等等都是有利的，能夠提供相當強的可靠性設計支持。將我國某個地區的餐廚垃圾處理項目邊界條件作為依據，餐廚垃圾處理主體工藝的流程具體如下：第一，上料。經分選破碎到擠壓脫水。第二，從中將油脂提取出來，對其實施固體渣滓的微生物發酵降解。第三，產生有機肥。對于成套餐廚垃圾設備而言，非標設備是不可或缺的，工藝設備有很多，比如：分選破碎設備，還有螺旋輸送設備等等為主。

二、設備系統的可靠性預估和分配

（一）可靠性預估

根據原來工程經驗對可靠性進行科學預估，比如：餐廚垃圾處理設備的現階段技術水平，還有組成特征等等，認真考慮非標設備故障，在方案設計時預估此設備在今后工作中是否可靠，也就是評估預測此設備在限定工作時間以及工作條件等等多種情況下可以做好實現既定目標功能的幾率[1]。在設計工作將要結束前，預估設備實現預定功能的可靠程度，可靠性預估的根本目的是為設計方案提供重要的依據。將平均故障間隔時間當做重要基礎的參數，預估餐廚垃圾處理設備的可靠性，通常針對設備經故障修復后二次投入到工作運轉過程中的能效。

（二）系統可靠性分配

可靠性分配將用戶在項目任務書中明確規定的設備可靠性當做有力依據，結合有關原則在構成設備的所有部件單元中科學分配，保證符合每個構成部件可靠性的定量要求。對每個部件設計師的設計工作都提出相應的指標要求，進而研究其實現可靠性指標運用的設計方式以及資源，是進行設備可靠性分配的根本目的。因為餐廚垃圾處理設備有很多流程、使用工況不良、要求自動化設備運行是十分可靠的，所以在分配可靠性過程中必須要優先認真考慮每個部件的重要性。

三、機械系統故障樹分析

在工程設計過程中普遍運用故障樹分析法對大型復雜系統運行的多個方面進行分析，比如：安全性能，還有可靠度等等，運用演繹法來分析其各級[2]。故障樹分析，簡單來講，是結合每個零件之間的邏輯關系，利用計算機運算明確設計中存在的不足，發現出現幾率很大的故障點，而且將有關的整改措施真正落實到位。

（一）建立設備機械系統分析故障樹

設計與優化餐廚垃圾成套設備可靠性相當高的系統，不僅結合物料特性選擇成熟的傳感器以及控制元件，積極優化控制邏輯，也保證其是相當可靠的，而且需要有效解決機械零部件的可靠度。使用預處理設備將餐廚垃圾中包含的雜質全部去除，利用好氧微生物將有機質轉變成有機肥料，設備由于故障造成處理線不能穩定運行，認定是設備故障，將此當做需要注意的結果事件。

（二）上料部件故障樹

就餐廚垃圾處理設備來講，上料部件是首個工藝設備，其功能是以接受餐廚垃圾車卸料為主，即將物料瀝水后輸送給下道工藝設備，而且可以緩存物料[3]。使用餐廚垃圾收集車卸料過程中必須要確保上料部件正常運行，禁止出現起拱橋或者垃圾堵塞的情況。整理在上料部件中容易發生的故障情況，科學建立故障樹，如圖1所示：X1表示瀝水孔堵塞，X2表示螺旋卡帶，X3表示密封失效，X4表示架橋起拱，X5表示變頻器失效，X6表示變頻器失效，X7表示線路故障，X8表示電機故障，X9表示減速機損壞，X10表示軸承損壞。

（三）擠壓部件故障樹

利用擠壓部件脫水已分選破碎的有機質，液相提取油脂，將固相當做好氧發酵的主要原料。擠壓和分選破碎部件的效率對發酵處理運行有直接的影響，而且直接關乎道最后的產出物質[4]。餐廚垃圾中有不容易破碎的成分，容易導致電機由于擠壓裝置卡塞而發生過載故障;對餐廚垃圾中高蛋白以及淀粉含量很高的物質進行擠壓時，很有可能出現擠壓部件堵塞的情況，造成設備不能正常運行，進而發生故障。通過科學分析擠壓部件，建立故障樹，如圖2所示：X11表示皮帶失效，X12表示減速機齒輪損壞，X13表示軸承損壞，X14表示聯軸器磨損，X15表示篩網損壞，X16表示擠壓螺旋卡塞，X17表示背壓系統故障，X18表示電機過載。

（四）好氧發酵倉故障樹

好氧發酵倉是處理設備的重要部件，功能是微生物的好氧發酵為主。設備確保其實際運行環境真正滿足微生物發酵分解的實際需求，也要確保產出物與有關的標準要求相符。在微生物發酵中必須要保證發酵艙具有較強的密封性以及優越的恒溫性能，確保微生物發酵過程中對溫濕度的需求，科學混合配合容器內的物料以及菌群，確保有足夠的氧氣可以滿足微生物發酵[5]。好氧發酵內螺旋帶在混合攪拌物料的過程中，利用電機帶動容易將處理好的物料翻轉排出來。對好氧發酵倉進行深入分析，建立故障樹，如圖3所示：X19表示攪拌漿葉發生斷裂，X20表示發酵倉體的密封效果發生泄漏，X21表示傳動齒輪長期運行出現非常嚴重的磨損，X22表示軸承出現非常嚴重的磨損，X23表示電機故障，X24表示線路故障。

結語

總而言之，要想減少螺旋擠壓設備失效率，必須要做到以下三點：第一，對清洗裝置工作時間作出科學安排。在餐廚垃圾中粘稠度相當高的成分為有機質，在開展擠壓工作過程中很有可能導致篩筒出現堵塞的情況，利用清洗裝置定期對擠壓部件進行沖洗，能夠顯著減少此故障的出現幾率。第二，完善背壓系統調節機制。為了可以對固渣含水率進行適當調節，需要合理利用背壓系統調節排查尾椎的頂緊力，要想減少由于背壓系統反饋動作后導致排渣口堵塞而出現的故障，應選擇迅速響應的氣缸當做背壓系統的重要執行元件。第三，不再采用螺旋擠壓工藝方法，而是嘗試著運用其他一些可靠度比較高的方法。

參考文獻

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[2]周挺進，沈若辰，楊德明.餐廚垃圾就地處理設備的應用[J].廣東化工，2021，48（03）：168-169+173.

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[5]繩以健，劉玉德，高春青.餐廚垃圾處理設備可靠性分析[J].農業機械， 2013（23）：78-84.