降低污泥脱水离心机的故障时间

孙大海，徐 颖，周培培

（中国石油集团渤海装备制造有限公司第一机械厂，河北沧州 062658）

0 引言

中国石油集团渤海石油装备制造有限公司第一机械厂污水站负责整个青县工业园区内（六家处级单位）工业污水的处理。污水处理系统运行过程中，产生的污泥，需要对其进行离心甩干，然后，再移交相关资质部门处理。

污泥脱水离心机主要对污水中产生的污泥进行泥水分离、干燥回收，日处理污水量为600 m3以上，污泥处理能力15 m3/h。在运行过程中，发现污水站停运时间非常多，2018 年停运时间为1002 h，其中污泥脱水离心机故障时间共960 h。

1 离心机故障时间

2018 年离心机故障时间共计960 h，平均故障时间为80 h/月。与污水站运行时需要达到的指标30 h/月相差甚远，离心机故障时间统计见表1。

查阅2018 年度污水处理系统的运行成本费用，共计支出86万元，其中，因离心机故障，多支出维修费12.5 万元，维护备件费4.5 万元，外包更换费10 万元，占2018 年总支出的31.4%。

从以上数据可以看出，污泥脱水离心机故障对污水处理系统正常运行造成极大影响。甚至于2018 年2 月16 日，因离心机故障导致污泥系统故障，从而导致污水处理系统停产36 h，大量的污水存储在隔油池内，得不到处理，其中3 家单位的短暂停产，对整个园区的正常运行和生产造成极其恶劣的影响。第一机械厂生产服务中心为了保证离心机能够正常运行，专门抽调12 名检修职工组成离心机故障抢修小组，24 h 对离心机实施监护。降低污泥脱水离心机故障时间，从根本上解决污水处理系统停运时间过长的问题。

2 离心机影响因素

通过对《离心机运行事故台账》的调查，发现影响污泥脱水离心机故障时间的因素，有差速器损坏、电机烧损、堵料、运行电流过高这四个因素，各自的频次和累计频率见表2。

由统计分析表和排列图可以看出，差速器损坏和电机烧损2 个不良因素占了影响问题总数的62%，是影响离心机故障时间的关键症结。

抽查6 d 时间里，离心机仅运行20 次，堵料现象就出现3 次，堵料率达15%，出泥率仅72.5%。没有达到“无堵料现象，出泥率≥98%”这个目标，确定转鼓缺陷为主要因素。

表1 2018 年离心机故障时间

表2 离心机影响因素统计分析

翻阅《离心机运行记录本》和《差速器检查表》，差速器平均承载能力8000 N·m，平均使用周期17 d/台。没有达到“承载能力≥25 000 N·m，使用周期≥6 个月”的目标，确定差速器承载低为主要因素。

用DHV-1000 硬度检测仪对离心机进行检测，共检测9 次15 个点，平均硬度64.7 HRA，翻阅《设备运行周期表》，平均使用周期仅12 d。没有达到“硬度≥75 HRA，使用周期≥6 个月”这个目标，确定材质耐磨差为主要因素。

因离心机频繁故障，污泥产量无法达到污水站制订指标，只有加长离心机运行时间，在10 d 时间里，电机运行总时间216 h，平均每天运行21.6 h，远远超出电机正常运行时间。没有达到“硬度≥75 HRA，使用周期≥6 个月”的目标，确定超负荷运行为主要因素。

通过对机械结构和管理模式等方面进行仔细分析，发现转鼓缺陷、差速器承载低、材料耐磨差、超负荷运行这四个方面是直接影响差速器损坏和电机烧损的主要原因。

3 改造措施

3.1 转鼓缺陷的改进方法

（1）转鼓出料口形式改为劣弧“马鞍”式。转鼓出料口是污泥输出口，为适应大量污泥能够从转鼓内顺利排出，并且不在转鼓内部留有残留，避免出现离心机“堵料”和动平衡破坏的现象，将转鼓出料口设计成劣弧式的“马鞍”型结构外形。此种结构，使转鼓内部完全无死角，不使污泥能够残留在转鼓内部，引起动平衡破坏。并且与其他结构相比，增加出料口出料空间，保证离心机的大量分离干污泥能够顺利被排出。“马鞍”式出料品如图1 所示。

图1 马鞍式出料口

（2）增加减磨槽。在转鼓出料口形式改为劣弧“马鞍”式的同时，为防止物料在转鼓内成块旋转滑动，摩擦转鼓，在转鼓壁面上有纵向的减磨槽，既保护转鼓不被磨损又可保证离心机的顺利排料。减磨槽的材料由原来的塑料制品，改成硬质合金，以此增加耐磨程度，并确保两者接触面的光滑度。

（3）效果。通过改造转鼓出料口，堵料现象得到杜绝。第一机械厂生产服务中心对《离心机运行台帐》进行调查，4 月20 日到7 月24 日未发生一起堵料现象，平均出泥率99.2%，符合污水站要求。

3.2 差速器承载低的改进方法

（1）更换差速器。将离心机差速器更换为二级行星轮齿轮结构差速器，此种差速器是当前国内外较先进的差速器，具有承载能力高、体积小、重量轻、结构紧凑、差速调节范围大、精度高、传动效率高、使用寿命长、检修方便、维修费用低等优点。

（2）效果。更换后的差速器精度达0.05 r/min，与电机频率精度相同，运行温度≤70 ℃，可到承载能力高达25 000 N·m，满足生产运行需求。

3.3 材质耐磨差的改进方法

（1）更换耐磨材质。在转鼓“马鞍”形出料口材质变更为硬质合金瓦，使物料不直接摩擦质软的不锈钢转鼓。合金瓦具有高强度、高硬度，其硬度≥90 HRA，并且表面光洁度高，减少磨损。合金瓦可以更好地实现耐磨和减少摩擦力等特性，使得污泥与硬质合金瓦直接接触，污水中的氯离子，对不锈钢转鼓是非常大的威胁，这样，大大降低不锈钢转鼓损坏的概率。

（2）变更固定方式。硬质合金瓦与转鼓不锈钢采用特殊粘接剂粘接后，再用螺钉固定的方式，硬质合金瓦设计有卡口，与转鼓本身相对固定。可保证硬质合金瓦不破损，破损不掉落。此种结构安全、牢固，更换合金瓦更是非常方便，便于维修保养。

（3）效果。通过变更材质和固定方式后，转鼓硬度和使用周期大幅提升，由原来的平均硬度64.7 HRA 提升至93 HRA，平均使用周期由12 d 提升至1 a 以上，效果明显。

3.4 超负荷运行的改进方法

（1）增加备用电机。污泥在离心和输送过程中，会大大增加电动机的负荷，尤其是污泥的特性不相同，使得电机的输入电流急剧变化。因此，在离心机左侧增加1 台22 kW 的备用电机，使差速器输入轴的转速处于平稳状态，同时轮流使用备用电机可大幅降低电机运行时间。在管理方面，通过推进精细化管理，制订和落实《电机运行管理标准》，规程电机运行时间，增强员工操作责任性和规范操作执行力，由操作不当引起的电机烧损事故得到有效控制。

（2）效果。查看2019 年7 月14 日至8 月14 日的污水站运行记录本，离心机电机平均运行时间仅8.2 h，由原来的21.6 h降为8.2 h，达到预期目标，且未发生一起电机烧损事故。

4 改造后效果

经过实施对策的活动，离心机故障时间大幅降低，离心机故障时间得到有效控制，由活动前80 h/月降为活动后26.75 h/月，比活动前降低故障时间53.25 h/月，效果极其明显。

5 经济效益

改造创造的直接经济效益是指节省的整体承包费用（W）。2018 年污水站与分公司签订污泥系统离心机整体承包费（含设备、维护、能源、人工等）为30 万元/年，截止2019 年12 月离心机仅支出费用（含设备、维护、能源、人工等）6.5 万元/年，节省整体承包费为W=A-B。

其中，A 为2018 年签订整体承包费，B 为目前所发生整体承包费。则W1=A-B=30-6.5=23.5（万元/年）。

6 结束语

针对污水站污泥脱水离心机的故障时间长的情况，对其发生的原因进行辨别，并采取针对性的改进措施，经过实践，取得良好的效果。