绍兴污水处理厂三期污水处理工程设计处理污水20万m³/d,采用厌氧-好氧工艺,水解池是整个处理工艺的重要单元(厌氧),工艺流程如图1所示。

　　 水解池分为A、B两组,每组中间隔开分成前后2格,共装有4台HJX250.8桁架式吸泥机,跨度50m,6台45kW潜水轴流泵,4台22kW潜水排污泵。桁架式吸泥机为无轨道行车式虹吸吸泥机,有3对行走轮,每对行走轮由1台变频器控制速度,可编程控制器根据检测开关的位置判断行走轮位置,最外端两对行走轮实行速度调整,中间的行走轮根据纠偏要求和行走方向随之改变。每台吸泥机有24根真空吸泥管,2台真空泵将吸泥管抽成真空,利用虹吸将水解池池底的厌氧污泥吸到排泥槽用轴流泵进行回流,剩余的污泥通过排泥泵排到污泥处理系统进行污泥处理,桁架式吸泥机设置见图2。

　　 桁架式吸泥机为无轨道式运行,3对行走轮由于电机运行速度、轮子磨损程度存在一些差异,在行走过程中经常会发生走偏、桥架扭曲、中间行走轮轴承经常卡死,以及吸泥管无法排泥等故障,具体见表1。PLC程序设定的自动纠偏装置经常无法完成自动纠偏,造成吸泥机经常停机,需操作人员手动进行纠偏。自2014年3月~2015年2月期间,4台吸泥机累计运行25 595h,开机率不到75%。从运行情况来看,吸泥机共出现故障130多次,每天需手动纠偏1~2次。图3为行走轮走偏后滑落池内及行走轮轴承破损情况。

　　 行走轮3台驱动电机转速不一致、行走轮磨损程度不同、行走轮行走方向与行走道方向有偏差等多种原因均可导致吸泥机发生走偏。按照正常设计,在自动运行模式,吸泥机走偏后能够自动进行纠偏,吸泥机轨距50m,往复距离42m,每隔3m有1块纠偏挡板,当左右两个行走轮有一个同步传感器碰到挡板后,该行走轮停下,另一边的行走轮继续行走,当同步传感器碰到挡板位置后再一起前进。在实际运行中,最常见的走偏停机原因是吸泥机3个西门子变频器控制的驱动电机转速不一致,造成桥架扭曲,控制驱动电机的变频器因电机超负载保护跳停。其次是吸泥机在走偏后自动纠偏过程中,纠偏时中间行走轮电机无法精确控制,或滞后或超前,无法与左右两个行走轮同步保持在同一直线上,在程序设定的纠偏时间内无法完成纠偏,程序将停止设备运行。第三是吸泥机在多次纠偏过程中整机左移或右移,造成左边或右边两个光控检测开关同时动作,吸泥机保护停机。吸泥机跳停或保护停机后,无法运行,必须经手动纠偏后,才能再次启动程序运行。吸泥机左右各有两个同步传感器和两个偏移光控开关。同步传感器用来检测吸泥机在前进或后退过程中的同步性,每隔一定距离两边都有一块挡板,同时到达同一位置后才能继续前进。偏移光控开关在前进过程中一边一个光控开关偏出行走道,程序自动进行纠偏,当一边两个光控开关同时偏出行走道,系统将保护停机。

　　 为解决吸泥机3个行走轮不同步导致桥架扭曲这一问题,取消吸泥机中间行走轮的驱动,由3轮驱动改成2轮驱动,让中间行走轮作为从动轮进行跟随,只有左右两个行走轮进行驱动,控制吸泥移动。这样,在行走过程中,中间轮作为从动轮被左右驱动轮带动,能更好地与左右两个行走轮保持在同一直线,防止桥架扭曲,解决了最主要的走偏停机问题。

　　 调整纠偏挡板的位置和间距,重新测量各挡板间的间距,发现原来左右两边的挡板间距存在误差,最大相距20cm,也就是说在该挡板位置停靠纠偏后,吸泥机桥架与行走道已经不再垂直,吸泥机按照此方向行走肯定会走偏,挡板调整后,左右两边的间距保持一致,两块挡板之间的间相调整为3.5 m。在吸泥机自动纠偏过程中,中间行走轮因没有驱动电机,由左右驱动轮带动,使吸泥机能在最短时间内完成纠偏工作。同时修改PLC控制程序,将中间行走轮驱动控制去掉,延长吸泥机在两边的停留时间,原来吸泥机在走到两端时,停留10min后往反方向行走,来回往返1次历经2h左右,现将两端停留时间调整为50min,减慢行走速度,使往返1周时间调整为4h,每天往返6次,相同时间内减少了吸泥机行走路程,降低吸泥机的走偏几率。

　　 吸泥机发生整机左移或右移的主要原因是吸泥机在行走时发生偏移后,在自动纠偏过程中,没有调整到位,使吸泥机桥架整体慢慢的向一边移动,出现同一边行走轮两个光控开关同时偏出行走道,吸泥机自动保护停机。原来程序设计当左右光控开关有一个检测到走偏后,相应的驱动电机停止运行,另一边的行走轮继续前进,等检测到走偏的光控开关恢复后再一起前进。这样就会使吸泥机整机慢慢向一边偏移,最后同一边的两个光控开关同时检测到偏移信号后吸泥机停机。现用SEW同步高精度变频器替换原来的西门子变频器,SEW变频器具有稳定、可靠、功能性强、响应时间快、同步精度高等特点。程序重新编写后,当左边一个光控开关检测到走偏信号后,左侧驱动电机停止运行,右侧行走轮继续前进,当左侧光控开关回到行走道上时,停止右侧的驱动电机,再将左侧驱动逆向行驶3s后停止,两边再次一同前进,这样可以避免纠偏不到位,桥架整体向一侧平移的情况。在行走道上涂上油漆,增加感光灵敏度,防止行走轮滑入池内。

　　 吸泥机排泥是靠吸泥管虹吸将泥吸到集泥槽,虹吸的首要条件是保持吸泥管内真空状态,每台泥机有24根吸泥管,分成2组,每组12根,由1台真空泵抽真空,真空泵与吸泥管之间由1个DN32的阀门连接,将管道内的空气抽空后,吸呢管正常吸泥时关闭阀门和真空泵。出现无法排泥的主要原因是吸泥管内进入空气,吸泥管停止吸泥后管内就会进入空气,这时需要开启真空泵进行抽真空,真空泵故障无法开启或阀门损坏都会破坏吸泥管内的真空状态,无法排泥。另外,排泥槽液位没有固定,当液位高时,排泥管内外压差较小,容易堵塞甚至不能排泥。

　　 针对因真空破坏产生的问题,对真空泵的开启由程序自动启动,吸泥机启动后真空泵开启,一直运行,长时间的运行使真空泵容易损坏,通过修改程序将真空的启动改成手动启动,当需要开启真空泵抽真空时开启真空泵,在吸泥管正常吸泥时,关闭连接阀门后保持管道内的真空状态,然后关闭真空泵,这样可以大大减少真空的运行时间,也减少了故障率,同时也节约了电费。连接真空泵与吸泥管的阀门为DN32的球阀,因水解池上腐蚀性强,阀门腐蚀严重,关闭后不密封,将原来的96个阀门改用不锈钢材质的阀门替换,更好地保持吸泥管内的真空状态,保证吸泥管的正常吸泥。

　　 针对排泥槽液位不稳定造成的排泥不畅,在排泥泵处设置了液位仪,设定了保障排泥畅通的最高液位,采用排泥泵变频恒液位自动控制,从而确保了正常排泥所需的液位差。

　　 中间行走轮轴承最容易卡死,中间行走轮所承受的压力是两边的3倍以上。吸泥机停止时中间行走轮所承受的压力就是两边的3倍左右,在正常运行时,由于吸泥管从两边最后都汇集到中间的集泥槽,大大加重中间行走轮的承重,所以中间行走轮更容易损坏,轴承更容易卡死。

　　 为减少中间行走轮轴承的损坏,保证吸泥机正常运行,通过制作安装浮筒,利用浮力来减轻中间行走轮的承受力。每台吸泥在靠近中间行走轮的地方,安装4个不锈钢浮筒,浮筒尺寸为150cm×120cm×70cm,4个浮筒最大浮力为50 000N左右,实际安装时根据筒体伸入水面深度来来调节所需浮力,利用筒体浮力减轻中间行走轮的承受力,使桥架保持在同一水平位置,浮筒安装后,中间行走轮所受的力与两端两个行走轮所受的力基本相同,轴承卡死问题得到解决。

　　 经过一年来的优化改造,着重进行吸泥机走偏和虹吸故障两个主要问题的研究和改进,采用试验、分析、改造、保养等方式,从设备上对吸泥机进行了改造和改进,并加强日常运行巡视,逐步解决了困扰吸泥机可靠运行的主要因素如桁架式吸泥机行走轮损坏、排泥管真空系统破坏、排泥不畅等问题。另外,今后将开展吸泥机试用双列、向心轴承试验,对轨道表面平面度、平直度误差进行控制等改进研究,进一步保障设备的正常稳定运行。