1 工程背景
1.1 污泥處理工藝
紹興污水處理廠的物化污泥和生化污泥集中送至污泥均質池混合后分配到污泥濃縮池，經濃縮后污泥含水率降到96%左右。濃縮后污泥通過潛污泵輸送到儲泥池，由螺桿泵將污泥與藥劑輸送到帶式壓濾機或離心機脫水，脫水后污泥含水率下降到80%左右，再通過G型螺桿泵、柱塞泵送到料倉，通過車輛運輸?shù)轿勰喟l(fā)電廠進行無害化處置。
1.2 污泥處理設備
污泥處理的主要設備為帶式壓濾機和離心機，其中帶式壓濾機27臺、離心機22臺。單臺帶式壓濾機的處理量為14m3/h，按22開5備計，總處理量約為7400m3/d，產生泥餅約1500m3/d。二期污泥處理2臺760系列的離心機，單臺處理量為45m3/h，按1開1備計，處理量約為1080m3/d，產生泥餅約200m3/d。三期污泥處理20臺530系列離心機，單臺處理量為30m3/h，按14開6備計，處理量約為10080m3/d，產生泥餅約2000m3/d。
1.3 實際運行情況
污泥處理設備在運行過程中產生了一些問題，其中二期2臺進口離心機問題較為突出。該離心機于2003年安裝運行，隨著時間的推移，機器部件磨損加劇、控制系統(tǒng)元器件老化嚴重，離心機工藝指標遠達不到設計要求。
2 進口離心機主要問題及優(yōu)化改造
2.1 存在的主要問題
二期離心機運行中存在的主要問題見下表：
主要問題 | 造成后果 |
上清液管出水不暢 | 離心機上清液管因處理的污泥中含有較多的Fe2+、藥劑而具有較強的黏度，并且有較多氣泡產生，造成離心機出水不暢，上清液停留在離心機轉鼓中，同時也會進入另外一臺離心機的轉鼓里，造成離心機扭矩過高和脫水機故障。 |
離心機電氣跳閘多 | 離心機的控制柜變頻器、程序模塊老化嚴重，控制系統(tǒng)故障率高， 造成離心機經常性報警停機 |
離心機振動大 | 離心機運行中由于磨損和軸承缺油造成轉鼓旋轉不平衡、軸承卡死，使離心機振動加大 |
離心機轉鼓積泥，扭矩高 | 離心機轉鼓內積泥后，螺旋無差速，不能將污泥從轉鼓內排出，出現(xiàn)無差速故障和過扭矩故障，導致離心機故障停機 |
2.2 解決辦法
2.2.1 上清液出水不暢問題的解決
污泥處理二期離心機因受房屋高度限制，安裝位置相對低下，下水管的落差不到2m，而且下水需經過200m的DN300出水管輸送到提升泵房，造成離心機上清液出水不暢，管內污泥堵塞使污泥處理量下降，嚴重影響了離心機的正常運行。為保證離心機的正常處理效率，增強離心機的運行穩(wěn)定性，特提出污泥處理二期離心機出水改造方案，共進行了兩次改造。
次改造是在離心機房外側設置中轉池，將2臺離心機出水總管引入中轉池，池內安裝2臺潛污泵，正常時1用1備。改造完成后離心機投入運行，發(fā)現(xiàn)仍存在兩個問題：一是由于中轉池較淺，泵機的自動控制液位上下幅度小，泵機啟停頻繁；二是泵房液位淺造成氣泡封堵在管道內，使離心機出水管運行一段時間后仍然堵塞，同時兩臺離心機的出水管相互干擾，影響正常運行。
第二次改造是在現(xiàn)泵房側再增設一座比原泵池深1.5m的泵池，將2臺潛污泵移裝到深的泵池中，使運行液位通過潛污泵浮球自動控制在離心機出水管口之下，管道內的氣泡全部流入泵池，同時將兩臺離心機的出水管分開，分別接入泵房中。
通過二次改造，徹底解決了離心機上清液出水不暢的問題，使離心機能同時滿負荷運行。
2.2.2 離心機電氣跳閘問題的解決
因離心機使用時間已達到16年，電氣元器件老化嚴重，同時出現(xiàn)故障后，部分備件已停止生產，維修無法達到正常運行要求，造成離心機電氣跳閘多。
為徹底解決此問題，通過與設備廠家合作，采用全新的控制系統(tǒng)進行替換。具體方案如下：
（1）電氣部分。重新制作2臺2TOUCH電控柜、1臺公用電控柜等。其中2臺2TOUCH電控柜替換現(xiàn)場的DSC電控柜。2TOUCH電控柜通過網線與主背驅電機變頻器的通信模塊相連，以監(jiān)控主電機變頻器。同時，背驅變頻器通過直流母線與主電機變頻器相連，可以將背驅變頻器運行時產生的電能回饋給主驅變頻器，以達到節(jié)能降耗的目的。公用柜接入兩臺離心機的狀態(tài)信號，并根據用戶需求控制外圍的公共設備。
（2）機械部分。在離心機上安裝兩套新的振動傳感器及速度傳感器。與原設備相比，需要在離心機上增加一套振動傳感器并更換振動、速度傳感器的類型。兩套振動傳感器分別監(jiān)測離心機兩端軸承的振動值，以 保護離心機。
通過USB接口完成數(shù)據的導入或導出（更新及備份），參數(shù)可存檔和移植。主要改造分為原電控柜的拆除，在原電控柜拆除前對電纜線芯進行標記、新電控柜的安裝、更換新的振動及速度傳感器。
2.2.3 離心機振動、扭矩問題的解決
在離心機運行過程中存在頻繁跳閘的問題，一年內2臺離心機運行故障統(tǒng)計見下表：
設備 | 振動故障 | 扭矩故障 | 停進料 | 信息/操作 | 總報警 |
1#離心機 | 8 | 6 | 2 | 2 | 18 |
2#離心機 | 6 | 7 | 1 | 0 | 14 |
（1）振動故障
離心機振動過大引起的報警停機的原因及措施如下：
一是離心機進料口存在問題。二期泥處理車間由2臺離心機和10臺帶式壓濾機組成，貯泥池分為2格，中間不連通，離心機由于處理量大，運行時貯泥池內污泥含水率及液位波動大，進泥量與加藥量調整困難，使離心機的負荷波動大。采取將兩座貯泥池連通的方式，使貯泥池內污泥的含水率及液位保持基本恒定。
二是離心機由于長期運行，污泥中含有沙粒等雜物，運行中使螺旋葉片磨損，離心機的動平衡被破壞，造成振動故障。采用定期對螺旋瓦片進行檢查維修更換，并進行動平衡測試后恢復運行。
（2）扭矩故障
一是根據離心機本身特性及污泥特性，經過摸索，轉速在1800r/min左右、扭矩設定在8kN/m、差速運行在5～7r/min時，分離效果比較好。按照離心機的差速控制器模型計算，差速為6.7r/min時剛好處在死區(qū)。如果保持在此區(qū)間內較長時間，背驅電機正反轉頻繁切換，使運轉不平穩(wěn)，且各個數(shù)據容易出現(xiàn)大的跳動。根據差速控制器模型調整運行參數(shù)，使離心機可以快速地跳過死區(qū)，以達到運行穩(wěn)定的目的。
二是離心機在自動控制模式下，差速隨著扭矩調節(jié)的曲線跳動范圍比較大，說明污泥含固率一直在變化，當含固率變化太快時，離心機本身提高差速已經來不及將扭矩降到安全值范圍以內，就會出現(xiàn)扭矩停機。解決辦法：采用認為干預，適當減少進泥量。
三是污泥含固率變化頻繁，將離心機運行模式開啟到差速控制模式時，由于差速固定，當污泥含固率提高時，扭矩就會上升，當污泥含固率變化過大時，就會超過扭矩報警值。通過將差速隨著扭矩變化而變化的反應時間降低，使其能盡快降低扭矩，保證離心機穩(wěn)定運行。
（3）處理量較小
在改造前進泥處理量＜45m3/h，只達到了額定負荷的60%左右，需進一步提量，在解決上述問題后，開展了離心機提量運行試驗，流量達到額定值，實現(xiàn)離心機的正常運行。
2.2.4 離心機本體磨損問題及解決
離心機在一定時間運行，相應的螺旋、軸承等容易磨損，特別是760系統(tǒng)離心機，其動平衡要求非常高，需對機器本體開展維修與保養(yǎng)工作。拆下離心機主機到維修工廠進行保養(yǎng)，對軸承座、轉鼓、螺旋、主軸承和螺旋軸承及密封件進行拆解、清洗；對轉鼓內徑、螺旋外徑、軸承座的軸承檔、大端端蓋和小端端蓋的軸承檔尺寸進行檢測，在加工機床上對螺旋推料葉片外徑尺寸進行測量，檢查螺旋葉片的磨損情況，將局部磨損部位修復到出廠要求，對螺旋外徑進行加工，調整整體尺寸，鑲嵌可更換的耐磨硬質合金，包括不銹鋼基體和硬質合金塊，對大端蓋板和小端蓋板缺陷采用高科技冷焊補焊機進行補焊或鑲套，完成了更換前后主軸承及螺旋軸承、所有密封件、傳動皮帶等大修保養(yǎng)工作。
3 結論
通過對二期離心機上清液管堵塞、離心機控制系統(tǒng)老化、離心機運行中存在的主要問題進行分析，提出增設上清液中轉池、更新改造控制系統(tǒng)、開展離心機配套外圍系統(tǒng)及本體維修保養(yǎng)等解決措施，使離心機實現(xiàn)了正常連續(xù)運行，在此過程中設備管理與維修人員積累了豐富的經驗，同時也為其他離心機運行單位在處理此類問題上提供了借鑒。
