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-脫水過程中的固—液分離終端處理設(shè)備，接受來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

傳動方法： 皮帶傳動

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

潤滑方法：

主軸承： GP 2 FUCHS潤滑脂

減速端軸承： GP 2 FUCHS潤滑脂

差速器潤滑油： 專用油

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)計溫度： 0～40 ℃

離心脫水機(jī)的長、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)場只有2臺離心式脫水機(jī)，單機(jī)出力只有10 m3/h，機(jī)組高負(fù)荷運行時，負(fù)荷長期偏大(連續(xù)不停機(jī)運行)，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)生的污泥將無法及時進(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，無形中增加了額外的運營成本和管理成本。該系統(tǒng)自2011年投運以來，前期工作情況較為穩(wěn)定，但隨著第2臺百萬機(jī)組的投用，系統(tǒng)來水量陡然增大，并且含泥量相對較高，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)備無法正常穩(wěn)定連續(xù)運行。

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

通過現(xiàn)場設(shè)備空載試運后發(fā)現(xiàn)：低速(1 000轉(zhuǎn)左右，對應(yīng)15 Hz)減速器內(nèi)部有摩擦異音，高速時異音消除。達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后振動偏大(進(jìn)料端、減速端一側(cè)振動峰值達(dá)16.6 mm/s)，其他未見明顯異常。機(jī)械振動數(shù)值一度接近極限數(shù)值15 mm/s(峰值21.2 mm/s)，問題也是相當(dāng)嚴(yán)重。

通過現(xiàn)場安裝振動頻譜儀，進(jìn)行振動頻率特征診斷。一般來說，振動頻率成分除工頻外，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)松動時，主要表現(xiàn)為工頻，同時還會出現(xiàn)某些極低的頻率成分。(基礎(chǔ)松動是指機(jī)器的機(jī)架、設(shè)備安裝基礎(chǔ)存在結(jié)構(gòu)松動，或水泥灌漿不實以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形)。發(fā)生此類振動時，是機(jī)器的整體都在振動，一般在垂直方向上的振動值會相對更大一些。

而軸承套松動時，波形的重復(fù)性較差，振動本身具有跳動性，各頻率分量時大時小。高次諧波的振幅值大于工頻的一半時，則表示軸承套松動的可能性較大。(軸承松動是指軸承內(nèi)、外環(huán)與軸承臺、座的配合間隙誤差過大，形成間隙過大或軸承緊力不足)。軸承松動時，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)器運行時的振動烈度。

若軸心軌跡混亂，一般表示轉(zhuǎn)子重心漂移。

現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)除了工頻外，1/2、1/3、…等分?jǐn)?shù)諧波分量相對更為活躍。相對而言軸承套松動的可能性更大一些。

通過現(xiàn)場機(jī)械檢查和振動頻率分析，對可能的原因進(jìn)行了初步判斷：

(1)軸承缺油或潤滑不充分，同時軸承有磨損；

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

(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；

(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)料端軸承磨損或濾液出口堵塞。

(6)轉(zhuǎn)鼓電機(jī)固定底座處定位銷安裝不到位；

(7)設(shè)備減速器損壞。

3 解體檢修情況

廠家技術(shù)人員來到現(xiàn)場，配合檢查分析解決離心機(jī)異常振動問題，確保機(jī)組解體檢修后的安全運行。

3.1 檢修中發(fā)現(xiàn)的問題

(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，缺少潤滑油，部分滾珠出現(xiàn)磨損。據(jù)了解，設(shè)備維護(hù)人員沒有按照設(shè)備維護(hù)手冊要求進(jìn)行定期加油工作。

圖2 進(jìn)料端軸承內(nèi)部缺少潤滑油

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

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)問題進(jìn)行的振動原因分析

3.2.1 單機(jī)處理能力偏小，無備用設(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，同時長期連續(xù)運行卻沒有備用設(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 來水源頭無法控制，沉積污泥量不受控

系統(tǒng)來水懸浮物濃度變大，同時#2百萬機(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)定運行，否則進(jìn)料濃度不均也是造成脫水機(jī)發(fā)生二階報警停機(jī)以及設(shè)備不平衡振動的一個重要干擾因素。

3.3 針對問題采取的處理措施

(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動平衡。

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

表1 #2脫水離心機(jī)修后運行工況統(tǒng)計表

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

作為離心脫水機(jī)易損件，諸如傳動皮帶、傳動軸承、減震底座等應(yīng)做常規(guī)存儲備用，發(fā)現(xiàn)問題及時處理(特別是有些進(jìn)口備件采購周期較長，應(yīng)提前做好儲備)。同時加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和檢查，特別是進(jìn)料端、減速端軸承潤滑油應(yīng)按產(chǎn)品說明手冊要求及時補充、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)各重要潤滑點的注油保護(hù)工作。

①潤滑點名稱及潤滑操作要求

a.進(jìn)料軸承“①”及減速機(jī)軸承“②”。 加注潤滑脂時使用加油槍，離心脫水機(jī)處于低速(<1 500 rpm)沖洗運行；加注油脂時，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，過多加注油脂會導(dǎo)致軸溫異常上升。

b.螺旋推力軸承“③”。加注潤滑脂時使用加油槍，離心脫水機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)；加注油脂時，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”。加注潤滑脂時使用加油槍，離心脫水機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)；旋出加油口旋塞及兩個排油口旋塞，加注油脂時，觀察舊油從排油口排出，如只從一個排油口擠出舊油，將該口堵住，直到潤滑脂從另一排油口擠出； 用手轉(zhuǎn)動減速機(jī)將排油口旋塞旋進(jìn)，空載運行離心機(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.電動機(jī)前后軸承潤滑“⑤⑥”。電動機(jī)運行時加注潤滑脂[1]。

(6)增加一臺大出力設(shè)備，實現(xiàn)備用

原設(shè)備型號為D2L(10 m3/h)，建議增加D4LL(30 m3/h)的脫水機(jī)(同時配置電動泥斗)，原加藥系統(tǒng)也需要增加一臺計量泵(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的問題。

4 今后運行及檢修過程中需注意事項

(1)根據(jù)進(jìn)料端污泥沉積情況，建議在脫泥效果滿足泥干水清的之前不論手動或自動狀態(tài)下啟動，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)在運行過程中，不能隨意在手動和自動控制模式之間轉(zhuǎn)換，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換控制模式時，應(yīng)待整個系統(tǒng)完全停下并沖洗完成后，再轉(zhuǎn)換控制模式并重新啟動。(3)在啟動過程中，要密切注意各部分設(shè)備是否都能正常動作，否則應(yīng)停機(jī)并及時進(jìn)行處理。離心機(jī)主機(jī)軸承要按規(guī)定定期定量加注潤滑脂，運行過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常的振動、噪聲和溫升時，要及時報告相關(guān)部門并停機(jī)進(jìn)行妥善處理。(4)巡檢時發(fā)現(xiàn)電動泥斗中污泥位高度比較高時(泥斗快滿時)，應(yīng)及時聯(lián)系排泥，如果不能及時排泥，則應(yīng)及時停止脫泥，并按脫水機(jī)停止步序依次停止設(shè)備。(5)對于設(shè)備傳動皮帶，屬于易損件，應(yīng)每個月拆開設(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)，同時減小設(shè)備運行負(fù)荷。

5 結(jié)束語

機(jī)器振動的根本原因在于系統(tǒng)污泥量過大，現(xiàn)場脫水機(jī)需要24小時不停機(jī)運行，對設(shè)備損傷較大，造成振動數(shù)值超標(biāo)。建議根據(jù)系統(tǒng)污泥量增加一臺備用設(shè)備或者選擇更大型號的設(shè)備代替現(xiàn)有設(shè)備處理污泥，對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技改，徹底解決根本問題。同時檢修維護(hù)人員加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)(平時多注意補充軸承潤滑脂并及時更換傳動皮帶)。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況建議電廠每年對設(shè)備進(jìn)行基本的維護(hù)(維護(hù)費用低廉)，避免設(shè)備出現(xiàn)問題后花費不必要的高額損失。