余志勝 陳楊

(漯河城發(fā)水務(wù)投資有限公司,河南漯河 462000)

1 概況

推進攪拌器對污水處理廠的穩(wěn)定達標(biāo)運行具有至關(guān)重要的作用。某城鎮(zhèn)污水處理廠,設(shè)計規(guī)模12萬m3/d,采用2000型氧化溝工藝,出水直接排放至黑河,其設(shè)計進出水參數(shù)如下表1所示。

該污水處理廠2008年建成投運,采用某國際知名品牌推進攪拌器,該設(shè)備運行100天左右后,便時有故障發(fā)生：起吊鋼絲繩磨斷、振動增大、減速機泄露進水、齒輪磨損且斷齒。

怎樣選擇一種混合液表面更新明顯、震動小、攪拌推流效果好、密封優(yōu)良、使用起吊方便及定位精準的推進攪拌器,對現(xiàn)場的使用和日常維護都極其重要。本文結(jié)合生產(chǎn)應(yīng)用實例,就推進攪拌器葉片、減速機、底座、起落架的選擇設(shè)計等問題進行了探討分析。

2 葉片選型

葉片是推進攪拌器的功能部件,葉片的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定著設(shè)備的推力大小和混合液的攪拌效果。葉片運轉(zhuǎn)動對液體產(chǎn)生剪切作用,剪切作用的結(jié)果會對水體產(chǎn)生軸線方向的推力和徑向的離心力,軸向的推力主要推動液體向前流動,徑向離心力主要驅(qū)動液體形成橫向攪拌混合,所以,推進攪拌器的作用一是推動液體向前移動形成體積流,二是要對池體內(nèi)的液體進行攪拌防止沉淀[1]。

葉片的外形結(jié)構(gòu)是決定推進攪拌器性能的重要因素。

推進攪拌器是以推推進流體為主導(dǎo),攪拌混合次之。葉片結(jié)構(gòu)可依據(jù)現(xiàn)場流體工況進行設(shè)計,但為使生產(chǎn)趨于規(guī)范化、通用化、標(biāo)準化,葉片外形尺寸逐漸趨同,主要有2500mm,2000mm,1800mm,1500mm,1200mm等規(guī)格。由于各設(shè)備生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)狀況和技術(shù)水平的差異性,在葉片的結(jié)構(gòu)特點上又各具優(yōu)劣。目前市場上常見的幾種葉片形式主要有薄型雙曲線寬葉面后掠式、香蕉型、薄型雙曲線型、薄型雙曲線形等。

前述生產(chǎn)應(yīng)用中,上述四種葉片先后都選用過,但從其使用情況看,薄型雙曲線寬葉面后掠式應(yīng)用效果最好。再者,就葉片的成型模式而言,又分為整體式成型和分體組合式成型,整體成型雖然制作工藝要求高,生產(chǎn)難度大,但其現(xiàn)場安裝誤差會更小,動平衡性能較好,由其產(chǎn)生的震動要小一些。

再者,葉片的材料也是影響葉片推進攪拌器效率和機械性能的關(guān)鍵因素,韌性好、強度大、密度小、成型穩(wěn)定好的材料不僅能夠降低設(shè)備的能耗,而且還能提高葉片的機械性能,目前制作的葉片材料主要有鋁合金、工程塑膠、不銹鋼、玻璃鋼、聚氨酯等,雖然這幾種材質(zhì)各具特性,但生產(chǎn)運行情況表明：聚氨酯葉片會出現(xiàn)碎爛解體,工程塑膠葉片聯(lián)接位置容易產(chǎn)生裂紋,不銹鋼葉片容易會發(fā)生脆斷現(xiàn)象,就使用經(jīng)驗看,優(yōu)質(zhì)玻璃鋼材料制做的葉片更能滿足水體推流攪拌的使用要求。

3 減速機的結(jié)構(gòu)

目前推進攪拌器設(shè)備廠家配套的減速機類型主要有斜齒輪減速機和擺線針輪減速機。因為推進攪拌器使用環(huán)境特殊,對其配套的減速機有較高要求：重量輕、震動小、結(jié)構(gòu)緊湊、噪音低、能耗低、效率高。

減速機的構(gòu)造形式對推進攪拌器的結(jié)構(gòu)性能有較大影響,其軸向尺寸越小,葉片轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的擺動就會越小,由此引起的振動也就越小。重量越輕,推進攪拌器的安裝維護越方便。減速機齒輪嚙合適中、潤滑好,設(shè)備震動就小、設(shè)備的使用壽命就長。

前述污水處理廠曾選用過五個設(shè)備生產(chǎn)商的推進攪拌器產(chǎn)品,既有使用斜齒輪減速機的,也有使用擺線針輪減速機的。齒輪是影響減速機品質(zhì)的重要因素,對推進攪拌器而言,選擇強度高、韌性好、齒面硬度高的齒輪更能滿足其使用要求[2]。但從生產(chǎn)運行使用情況看,只要減速機的齒輪材料、加工精度、熱處理及安裝精度等質(zhì)量關(guān)鍵點控制好,構(gòu)造形式緊湊、簡捷的二級斜齒輪減速機更利于污水處理廠的使用與維護。

4 設(shè)備底座

安裝設(shè)備時,設(shè)備底座緊固牢靠是設(shè)備安全運行的基本要求。通過對上述污水處理廠故障推進攪拌器的查看分析,發(fā)現(xiàn)很多設(shè)備都存在底座安裝松動的問題。就現(xiàn)今在用的推進攪拌器底座而言,主要有單管托架式的、插槽定位單點支撐式的、懸臂坐凳式的、平板托架式的,還有一種是近幾年才投放市場的U+V型錐床式減震底座。

表1 設(shè)計進、出水水質(zhì)表

單管托架式的和插槽定位單點支撐式的底座運轉(zhuǎn)震動最大,且容易造成設(shè)備脫槽掉落,導(dǎo)致設(shè)備損壞。懸臂坐凳式的和平板托架式的底座雖有一定的減震效果,但葉片仍易擺動,且設(shè)備尾部與導(dǎo)軌的磨損易導(dǎo)致導(dǎo)軌斷裂。而U+V型錐床式減震底座的特別構(gòu)造形式,可使推進攪拌器呈榫狀被自動夾固和自然楔緊,實現(xiàn)自動對心復(fù)位。再者,U+V型塊坡面橡膠減震墊的設(shè)置,既可以消減振動又能自然調(diào)適設(shè)備的復(fù)位狀態(tài),消除了其他類型底座的缺陷,解決了設(shè)備擺動和震動的技術(shù)難題,能夠滿足生產(chǎn)使用需要。

所以,U+V型錐床式減震底座可作為推進攪拌器底座的首選。

5 起落架

起落架主要用于推進攪拌器的日常起吊安裝維護使用。起落架既要結(jié)構(gòu)便捷又要便于設(shè)備起吊和安裝復(fù)位?，F(xiàn)在污水處理廠常用起落架主要有鋼鏈(或鋼絲繩)固定安裝的和丁字形吊鉤活動安裝的,由于使用現(xiàn)場的工況條件各異,上述兩種結(jié)構(gòu)各具特點：固定結(jié)構(gòu)的比較適合于底部曝氣系統(tǒng),丁字形吊鉤式的可適用于各種池型結(jié)構(gòu)。固定結(jié)構(gòu)的缺點在于受水流的抖動影響,起吊鋼絲繩容易磨損斷裂,而丁字形活動式的只在起吊時懸掛,不存在此類故障,且可以一套起落架多臺設(shè)備使用。但無論是活動式的還是固定式的起落架,都要求主機導(dǎo)向輪與導(dǎo)軌之間實現(xiàn)良好的起吊滑動(或滾動),且不易卡死,而主機導(dǎo)向輪最好還能起到前后與左右的限位作用。

6 結(jié)語

總而言之,推進攪拌器的選用需要慎重比對。建議最好能到實際應(yīng)用現(xiàn)場去考察,詳細調(diào)研比較在用設(shè)備的噪音情況、震動情況、生物池混合液流動情況以及推進器的現(xiàn)場起吊情況等,使用性能良好的推進攪拌器應(yīng)該是表觀液面置換明顯、震動小、推流效果好、噪音低、密封優(yōu)良、能夠?qū)崿F(xiàn)便捷起吊和精準復(fù)位的設(shè)備。

[1] 鄭銘,陳萬金,等.環(huán)保設(shè)備——原理·設(shè)計·應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

[2] 成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2016.