大型污泥脱水离心机机组安装及调试工法

1、大型污泥脱水离心机机组安装及调试工法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Alfa Lavel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

2、。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。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

3、及稳定性。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。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

4、，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Alfa Laval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

5、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。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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、，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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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RAEM 2500。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RAEM 2500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RAEM 2500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 减震垫产品性能数据表注：上表来

17、自供应商产品目录5.3.2 离心机的最优工况最优工况的确定是根据一系列的实验，挑选出工作时震动最小的工况作为日后运行参考。实验主要调整了污泥输送泵的进料速率、离心机的转速以及扭矩。由于污泥的密度及固体颗粒物比重将影响离心机旋转时的偏心震动，实验时采用污水处理厂90日试运行期间的实际运行产生的污泥作为采样样品。为提高脱水的效果，污泥在进入离心机脱水前已经在污泥储存缸中和聚合物搅拌混合，形成更大体积和致密的污泥悬浮液。同时搅拌也将污泥悬浮液均匀地混合，保持污泥进料时候的均质性，在离心机中不会由于附着在转鼓上的泥渣的不均匀产生偏心力，增大离心机的震动。根据污泥储存缸设计的最大水力停留时间，在污泥输送

18、泵可以选取运行的工况中选取了27、32、38、42 m3/hr作为污泥进料速率。泵的转速选取2750及3050rpm，扭矩5.2、5.1、5.0 kNm。在实验选取的90日试运行期间，离心机运行在2750rpm的转速时，其具体表现如下面所示：表5.3 离心机2750rpm转速下的部分代表性脱水效果由于在此转速下，污泥脱水后固体比重略微超过处理要求标准32%，所以决定采用更大的3050rpm转速作为将来的运行参数，以保证更良好的脱水效果。实验结果表明，在3050rpm的转速下，扭矩5.2kNm时可以达到最好的效果。详见下表：表5.4 不同扭矩时污泥脱水效果注：泥饼固体含量（cake ds%）越高

19、，脱水效果越好。在不同的污泥进料率以及絮凝物添加剂剂量时，会产生不同的污泥固相液相密度差、絮凝物均匀程度的分布。理论上一般污泥进料率越小，絮凝剂添加率越大，污泥的脱水效果越好。下图为在不同污泥进料率时，添加了絮凝剂的污泥样品及脱水后的泥饼样品。根据实验室的测试结果，所有的污泥脱水效果均可达到设计要求的平均值34%，以及最小值32%。图5.11 不同污泥进料率与絮凝剂混合后的污泥及泥饼样品确定了离心机转速，扭矩、污泥进料率及絮凝剂剂量后，须进一步检查、不同情况下的离心机运作情况。虽然在污泥进料率小，絮凝剂剂量大时，污泥的脱水效果最好，但是离心机运行时，实测的离心机震动有超标（不得大于6mm/s）

20、。下图与下表为试验时实测震动的记录表。图5.12 震动传感器位置表5.5 不同进料率时离心机震动记录表实验结果表明，在进料速率为42m3/hr的时候，纵向震动及轴向震动将达到最小值。纵向震动为3.55mm/s，轴向震动为1.97mm/s。因此，通过一系列的实验最终确定的运行参数为转速3050rpm，扭矩5.2kNm以及进料速率42m3/hr。离心机在实验中达到的最小纵向震动为3.55mm/s以及轴向震动为1.97mm/s。主要施工机具本工法建议污泥脱水离心机安装在污泥脱水大楼的第二层，这样脱水后的污泥泥饼将更方便排放至地面层的污泥储存斗中，以及减少排放管道的转弯，防止管道堵塞。每部离心机的重量

21、为4500kg。离心机的全部部件已经在运抵之前完成组装。机组安装完毕之后只需要接驳供电、管线及控制器。离心机安装的基座部分已经在土木施工过程中完成并验收。因此在污泥离心机的安装中需要以下机具：表6.1 施工主要机具表序号名称规格数量1吊车45吨1部2液压千斤顶10吨2台3手拉吊链5吨2件4支撑钢架-1件5移动推车-1部6电钻-2把7扭矩扳手-2把8全站仪1台9水平仪-2台10钢直尺10m2把11试车检测设备-1套劳动组织在整个离心机机组的安装过程中，需要的管理人员、技术人员、工人等共22人。具体见下表所示。表7.1 离心机机组安装人员配备表编号单项工程所需人数备注1管理人员2项目机电安装管理2

22、技术人员2制造商3测量员24分区负责2管工5起重工2合资格人士6操作工47协调员18管道安装29杂工410安全环保员1总计 22质量控制质量控制要贯穿物料选购及现场施工的各个步骤：编写施工组织计划和专业工程的施工方案及作业指导，并在施工过程中严格执行各项要求。组织施工人员进行作业前技术交底。组织施工人员开展QC活动，攻克技术难关和施工难点，坚持“三检”制度，避免施工过程中的不合格发生。加强现场监管力度，对容易出现的质量问题，如混凝土基座的偏差、离心机主轴的水平等。加强设备的检测力度，例如是离心机的质量证书、检测报告，以及安全锚栓等产品的合格证书等。加强物料的检测力度，尤其是安全锚栓、密封圈、接

23、连离心机的管线、阀件一定要符合设计要求。质检人员要有完备的备案记录，保证工程的可溯性。离心机基座对离心机的安装及运行有极大的影响，根据设计要求，在离心机安装前一定要对基座进行复核。质量控制检验标注如下表。表8.1 混凝土基座允许偏差项次项目允许偏差（mm）检验方法（1）坐标位移（纵横轴线）5用全站仪或拉线尺量检查（2）不同平面的标高+0 -10用水准仪或拉线尺量检查平面外形尺寸10尺量检查（3）凹凸上平台外形尺寸5尺量检查凹穴尺寸5尺量检查每米5用水准仪或水平尺和楔形塞尺检查全条10每米5用全站仪或吊线坠和尺量检查全高10标高 （顶部）+10 -0在根部或顶端用水准仪或拉线尺量检查中心距2中心

24、线位移10尺量纵横两个方向检查（4）预埋地脚螺栓孔深度尺寸+10，-0尺量检查孔铝垂线10尺量检查标高+5 -0中心线位移5带螺纹孔锚板平整度2带槽锚板平整度5不准、防止碰撞各种管线、模板、预埋件等及现场设施等。环保措施施工过程中必须按照项目环保许可证中的相关规定进行工作之外，还需要注意以下事项：不应该夜间施工，最大程度的减少施工中产生的噪音和环境污染。施工及运行过程中注意机械有无漏油等故障，机械操作人员需及时进行维修更换等措施。离心机运行时噪音可达90分贝，安装隔音屏障将有效减缓噪音危害。污泥在处理过程中将产生甲烷、硫化氢等有害气体，离心机房中应配备气体监测及警报设备。环保主任需要检查相关设

25、备的证书及记录备案。施工过程中产生的垃圾废料需要堆放在指定位置，并定期清理外运，保持施工现场的清洁卫生。现场挂牌标示做到醒目、整齐、清楚、齐全，创建文明施工工地。安全措施在现场施工前，安全主任制定风险评估及安排安全训练。具体见下表：表10.1 安全事项及措施操作事项措施吊运及安装物体下堕吊运装置，包括吊车，吊链，需要经过测试及提供相关的证书；避免工人在吊运物品下方活动；围封吊运场地，禁止其他人员进入工作范围内；操作人员为合资格人员；有绳索控制吊运时候的摆动；松脱的物品吊运前需要固定好；吊运前检查物品的重心。吊机故障使用前由合资格人士检查；有合资格人士操作；每周巡检。吊机翻到不允许超重；监管人员

26、全程监督；吊机支脚全完打开；吊机机械需要提供月检证书。穿着反光衣佩戴安全帽；如有需要，佩戴眼罩；使用合适的工具。液压千斤顶故障使用前由合资格人士检查；液压千斤顶需稳固的固定在合适的位置；提供足够的支撑护垫。使用电动器具触电电器的安装设备需要定期检查，并保良好的工作状态；提供临时的IP54级别的配电板；使用双重绝缘的手持工具；使用110V工具；电源的插头需要是防水的，并保持良好的工作条件。其他在炎热的环境中工作，允许工人定时休息；不允许明火及抽烟，防止硫化氢气体爆炸；工人携带气体探测器，防止污泥中产生的硫化氢、甲烷等有害气体；提供良好的通风设备。除了在安装施工过程中需要注意以上事项外，在离心机的运行过程中也需要注意离心机的各部分的温度。离心机发热最主要位置为驱动电机部分，如果其正常运作时最高温度为45摄氏度。一旦离心机卡壳或堵塞，驱动电机的温