大型污泥脱水离心机机组安装及调试工法.docx

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大型污泥脱水离心机机组安装及调试工法

大型污泥脱水离心机机组安装及调试工法

1.前言

卧螺式离心机由于其良好的脱水性能，优异的能耗表现及运行成本，已经广泛的应用于污泥脱水中。

望后石污水处理厂的污泥储存在污泥脱水大楼的污泥储存缸中，在与絮凝剂充分混合后，将密度均匀的、流量稳定的污泥泵至离心机中进行脱水。

望后石污水处理厂在旱季平均流量（ADWF）的情况下，污泥的产量约为1806m3/天。

污水处理厂采用三台污泥脱水离心机，以两作一备的方式运作。

污泥脱水离心机为丹麦AlfaLavel提供的整套设备，包括电动机驱动装置、轴承、螺旋推料器、转鼓等。

中国建筑工程（香港）有限公司在施工过程中编制了该工法，主要针对离心机最常见的震动问题作出相应的改善措施。

改善措施不但包括硬件设备的选配，同时也包括运行时工况的调试。

2.工法特点

离心机的震动与机组本身质量、安装基础及运行工况等方面有关。

该工法采用减震垫设备及工况优化，显著降低了大型污泥脱水离心机运行时的震动。

离心机在安装时选用合适的减震垫，吸收及缓冲转鼓高速转动时的引起的震动，将震动控制在设计要求之内。

为了进一步的降低离心机震动，本工法还提出了对运行工况的优化。

工况的影响包括进料速率的稳定性、进料的匀质性、进料的速率等。

离心机的工况优化主要考虑到处理污泥时候离心机的转速、扭矩以及污泥的进料量之间的关系，最终将离心机的震幅控制在小于设计要求的范围内，有效的降低了机械的磨损及故障率，提高了离心机的可靠性及稳定性。

3.适用范围

工法广泛适用于：

污水处理产生的污泥、造纸污泥、淀粉污泥、钢厂污泥、印染污泥、自来水厂污泥、制药污泥、PVC污泥、脱硫石膏、酒槽、电厂污泥、乳品污泥、钻井污泥、电镀液、发酵液态粪肥、炼油污泥、日化生产污泥、皮革污泥等脱水离心机的安装及调试。

4.污泥脱水离心机的工作原理

卧螺离心机主要构件由转鼓、螺旋推料器、差速系统、液位挡板、驱动系统及控制系统等组成，它利用固液两相的密度差，在离心力的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离。

具体分离过程为污泥和絮凝剂药液混合后被送至转鼓内（另有污泥和絮凝剂分别注入转鼓内的方式，絮凝过程发生在转鼓腔内），由于转子（螺旋和转鼓）的高速旋转和摩擦阻力，污泥在转子内部被加速并形成圆柱液环层（液环区），在离心力的作用下，密度较大固体颗粒被离心到转鼓内壁形成泥层（固环层），再利用螺旋和转鼓的相对速度差把固相泥层推向转鼓锥端，推出液面之后（岸区或称干燥区）泥渣得以脱水干燥，推向排渣口排出，脱泥上清液从转鼓大端排出，实现固液分离。

卧螺式离心机的主要构件如下图所示：

图4.1–卧螺式离心机剖面图

本工法所采用的是AlfaLaval的G2-95型离心机。

转鼓长度为2244mm，较长的转鼓保证了物料分离的时间，从而提高固液分离的效果。

污泥脱水离心机运作过程包括3个阶段：

1）混合和加速阶段；2）澄清阶段；3）压缩阶段。

1）混合和加速阶段：

污泥与絮凝剂在污泥储存缸中进行混合并得到搅拌，确保污泥在进入离心机之前已经达到最大的固液两相密度差。

2）澄清阶段：

含水的污泥在离心力作用下，固体颗粒物在转鼓的直线段进行分离并附着在转鼓壁上。

分离处理的脱泥上清液将从螺旋推料器的后方由重力自流方式排放出离心机。

3）压缩阶段：

固体颗粒物经过螺旋推料器推送到卸料段，污泥在离心力的作用下进一步得到压缩，并排放出孔隙水。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1离心机的安装及调试工艺流程

离心机的安装及调试主要包括离心机机组的安装、相关管道的安装、电力电气系统的安装、试运行、工况优化等。

具体的流程见下图：

图5.1–离心机机组安装及调试流程工艺图

5.2离心机的安装及调试工艺流程的注意事项

设备清点：

当离心机设备运送至现场后，应根据清单核对产品型号、出厂编号及证书。

其中，测试证书应包含：

1）离心机转鼓及螺旋退料器的最大转速测试及指定转速测试报告；2）空载与满载的试车报告；3）离心机的震动测试（60秒的BK申克测试）报告，震动水平不得超过6mm/s；4）离心机密封性测试报告；5）其他工程实例参考。

基础验收：

基础的验收除了土木部分的混凝土浇筑时候的强度测试、钢筋绑扎安装以及埋件的位置的准确性，还包括基础的位置坐标、尺寸、水平等。

安装准备：

对施工人员进行安全培训及工程交底。

同时检查工人与机械的相关证件。

安装前对设备进行编号，依照编号逐次安装。

整体吊运就位：

在基础上明确地标注出安装位置。

按照制定的吊运次序逐个进行吊运，吊运时注意检查设备是否固定稳固。

吊运前吊车的支撑体系必须完成。

使用45吨吊车将离心机吊运至污泥脱水大楼的第二层。

图5.2–离心机吊运示意图

利用移动推车及手拉吊链将离心机移动至基座部位，利用液压千斤顶将离心机准确地放置在墨线网格所标注的位置。

图5.3–离心机拖运示意图

图5.4–离心机拖运平面示意图

安装固定锚：

固定锚的选择一般由基座强度、机组本身和运行时的载荷、机组在运行时的偏心力以及设计时的安全系数确定。

根据图纸要求安装固定锚时，注意固定锚的尺寸，埋深要求等。

在污水处理工艺流程中，考虑离心机处理污泥将产生硫化氢等腐蚀性气体，固定锚一律使用SS316的不锈钢化学安全锚，化学植筋胶选用Hilti-RE500。

安全锚尺寸为M16，每个机脚安装4颗，埋深为210mm（埋深一般需要达到10倍安全锚直径，具体数值需要进过设计计算确定）。

图5.5–化学安全锚固定示意图

调整离心机的水平：

采用较为精准的小型水平尺,打开离心机盖子，在主轴上找水平。

通过调整4个脚轮旁边的调整螺栓，确保转动主轴水平。

注意其中任何1脚不能落空。

确定离心机是否调校水平不能以机身的水平为准，一定要以主轴的水平为准。

水平校核后用扭矩扳手固定位置，确保其约束刚度达到要求，保证在使用过程中不会由于机脚约束力的降低而产生震动。

安装进料管道及接驳至离心机：

为了保证进料的稳定性，使用流量稳定的进料泵将污泥从储存缸中泵出。

污泥储存缸中有搅拌器，保持进料的均质性。

当进料管道安装至离心机附近时，要固定在独立的基座上，不能与离心机共用同一基座，避免离心机震动对进料管道的影响。

进料管道要选用防腐蚀的刚性管道，但在与离心机接驳的时候，需要改为柔性管道连接，且能够满足因离心机震动而产生的各个方向弯曲5mm的要求。

所有管道必须可以对应腐蚀、温度、压力和安全的要求。

望后石污水处理厂采用的刚性管道为SS316不锈钢管道，柔性管道及密封条的材料为NBR橡胶。

图5.6–污泥进料管连接

组装泥渣排放管道及接驳至离心机：

为了防止堵塞，泥渣排放管道不能有拐弯，亦不能擅自减少尺寸。

在排渣口与离心机接驳位置需要安装柔性接头，且能够满足因离心机震动而产生的各个方向弯曲5mm的要求。

泥渣排放管道需要满足宜拆卸、维修和更换的特性。

此外，接驳口处需要预留反冲洗的接口，以便清洁和通堵。

所有管道必须满足对抗腐蚀、耐高温和安全标准的要求。

本工法采用的刚性管道为SS316不锈钢管道，柔性管道及密封条的材料为NBR橡胶。

组装离心液排放管道及接驳至离心机：

离心液管道的安装及接驳与泥渣的排放管道基本一致。

离心液管道可以允许有拐弯。

图5.7–污泥固相、液相排放口连接

连接供电及控制系统：

电气线路的安装必须遵守电气安装规定。

电气控制柜和变频控制柜需要有独立的控制室，避免硫化氢等腐蚀性气体侵蚀电气元件和印刷线路板。

所有信号线需要选用屏蔽保护线，并与动力电源线分管敷设。

所有接线需要有标记，以便复查和维修。

考虑到离心机的震动，电气线路的线缆不能绷得太紧。

空车试运行：

试车前需要检查、确认地脚螺栓紧固完毕，相应管线固定及接驳完毕、机身内不得有杂物、裸露的转动部分保护罩已经安全锁紧、轴承润滑油量达到要求以、电缆及接线正确无误、供电及控制系统模拟测试合格。

按照供应商提供的机器使用说明书开启离心机，在空载的情况下检查转鼓的最大转速及运行转速、螺旋推料器的最大转速及运行转速是否达标及稳定。

同时注意离心机运行时的震动和噪声。

如果有不正常情况，应该立即停机检查。

空车运行检查至少要保证15分钟的正常运行。

此外，参与试机的人员需要完成相应的培训，可以解决试车过程的相应问题。

试车中需要记录下离心机的压力、温度、震幅及震频。

负载试运行：

负载试运行与空载试运行的注意事项基本一致。

但是负载试运行还要检查离心机的密封性能，保证接驳部位不会有液体泄漏。

同时，负载试运行的测试时间一般为2个小时，长过空载试运行。

工况优化：

离心机在高速运转过程中产生的震动将极大的影响其使用寿命及维护频率。

除去离心机本身的设计、基座支架的约束力以及使用减震设备以外，离心机运行的工况也对震动有不可忽视的影响。

工法采用污水处理厂90日试运行产生的实际污泥，对离心机的工况进行优化实验，得到了脱水率及震动幅度最优的工况，具体的优化过程详见5.3.2。

安装隔音屏障：

在试车和工况优化结束后，安装隔音屏障，减少噪音污染。

图5.8–离心机噪音分贝及隔音罩

编写操作手册：

在确定了最优工况之后，编写操作手册。

离心机的主要控制逻辑包括以下操作单元的启动与停止：

润滑系统、变频系统、转鼓及螺旋推料器、备机与作机、进料系统、反冲洗系统、紧急制动系统等。

检查验收：

除机电设备的验收之外，望后石污水处理厂通过90日的试运行，检验了离心机及控制系统的可靠性后，顺利验收并移交给污水处理厂的营运部门。

除了以上离心机安装调试时的注意事项外，在安装时需要注意以下两个方面：

1）由于离心机一般为整机出售及运输，省去用户自行组装。

因此，在离心机安装时，尽量确保是整机安装，不得拆卸。

避免组装机械时质量控制不能达到标准。

同时，安装时需要有制造厂的专业技术人员对其检查确认，只有当确认无误的时候，才可以进入试车阶段。

2）离心机的安装位置要预留空间，以便日后正常检修。

预留空间不但要考虑到水平方向的距离，同时也要注意垂直方向上的距离。

离心机顶部建议预留至少1.5倍的机身高度以便装卸维修。

一般较大的离心机会在厂房的顶部预留吊运设备，方便检查维修。

根据产品目录，起吊最大的检修部件为1600kg，因此厂房顶部预留起重吊架吊运能力为2000kg。

图5.9–检修的吊运设备

5.3离心机的减震措施

离心机作为泥水分离的主要设备，其工作负载较大。

在脱水过程中，离心机的震动将对使用寿命产生极大的影响。

离心机的震动主要有转动轴心的偏向、基础及支架抗震能力、驱动装置与基础之间的固定、叶轮质量的偏心、零部件的配合和润滑以及离心机变工况运行时的动力学稳定性。

为了减小离心机的震动，在设备的选取，安装以及使用过程中采取了以下两种措施：

1.安装减震垫；2.优化离心机的工况。

5.3.1减震垫

减震垫是利用橡胶的高弹态及高黏性，将震动和冲击吸收，由于其响应的滞后性及可逆大形变的特点，对震动起到缓冲作用。

由于不同橡胶的滞后及内摩擦特性的不同，其响应速率也不同，因此在选择减震垫是要考虑离心机本身的震动频率适合哪种硬度的材料以避免产生共震。

本工法采用了瑞典Novibra“超软”型减震垫，由于单部离心机的重量为4500kg，每个离心机装配4个减震垫，因此每个减震垫的负载不到1200kg。

根据负载可以检索到对应的减震垫型号为RAEM2500。

表5.1–减震垫型号对应的负载表

注：

上表来自供应商产品目录

RAEM2500型号的减震垫采用NBR丁腈化橡胶，具有耐油性（尤其是烷烃油）极好、耐磨性较高、气密性好、耐热性较好、粘接力强、耐老化性能较好等优点，可以克服污泥脱水大楼中的硫化氢等腐蚀性气体的侵蚀。

减震垫的示意图如下：

图5.10减震垫

根据Novibra的技术规格和实验数据，查表可知其RAEM2500型减震垫可以将震动的震幅控制在6mm的范围内，满足设计要求。

下表为减震垫的产品性能数据表

表5.2