液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)安裝技術(shù)的探討

潘 罡

(上海市自來水市南有限公司，上海 200002)

1 概述

某水廠二期沉淀池的形式為機(jī)械混凝斜管沉淀池。設(shè)計(jì)規(guī)模為20萬m3/d，共設(shè)獨(dú)立2座，每座設(shè)計(jì)能力為10萬m3/d。前后混合采用機(jī)械混合，絮凝采用機(jī)械絮凝形式，沉淀為斜管沉淀池、混合、絮凝、沉淀池合建。

前后混合池混合接觸時(shí)間為30 s，有效容積為37 m3，與絮凝沉淀池合建。其中前混合池出口設(shè)有助凝劑加注管。

機(jī)械絮凝時(shí)間為19．0 min，內(nèi)設(shè)第一、二、三絮凝區(qū)G值分別為80、50、20 s，每座設(shè)3套四軸并聯(lián)水平軸式絮凝攪拌器，轉(zhuǎn)速逐級下降，每級攪拌器轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)。

沉淀池采用斜管沉淀池，上升流速采用1．93 mm/s，每座沉淀池斜管區(qū)面積為630 m2。斜管長度為1 m，水平傾角θ采用60°，內(nèi)徑32 mm。斜管上部的清水區(qū)高度1．2 m，斜管下部布水區(qū)高度1．6 m，積泥區(qū)高度為0．53 m。斜管材質(zhì)采用不銹鋼。

斜管沉淀池沉淀區(qū)底部設(shè)置液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)。共裝設(shè)縱向液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)(21 m×7．5 m)共8組，橫向液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)(17．5 m×2 m)共4組。排泥方式為通過縱向液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)將積泥刮入橫向液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)工作區(qū)域，再通過橫向液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)將積泥刮入單邊池底部污泥斗，利用污泥螺桿泵排出?？刂品绞綖橥ㄟ^安裝在橫向液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)工作區(qū)域內(nèi)的泥位計(jì)探測積泥泥位，當(dāng)高于設(shè)定值時(shí)啟動(dòng)污泥螺桿泵及相應(yīng)閥門;當(dāng)安裝在排泥管道中的污泥濃度計(jì)探測的濃度低于設(shè)定值時(shí)關(guān)閉污泥螺桿泵及相應(yīng)閥門，以確保進(jìn)入污泥脫水系統(tǒng)中污泥緩沖池的污泥濃度符合離心脫水機(jī)的進(jìn)泥要求。

2 液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)的簡介

液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)(以下簡稱底部刮泥機(jī))是依據(jù)水力學(xué)原理設(shè)計(jì)的能夠連續(xù)產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳輸污泥的底部刮泥機(jī)［1］。底部刮泥機(jī)由液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(由液壓單元、液壓缸裝置、液壓缸、傳感器、液壓軟管組成)、連桿系統(tǒng)(由活塞延長桿、三角臂固定架、三角臂、連接臂、連接臂回轉(zhuǎn)支架、導(dǎo)向裝置、導(dǎo)向管、推拉桿組成)、刮泥框架(由楔形刮泥板、扁鋼條、交叉條、滑鞋、滑板組成)三個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成圖Fig．1 Chart of Reciprocating Scraping Sludge Thickener System

底部刮泥機(jī)工作時(shí)由液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刮泥框架在沉淀池底部平面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生作用力;連桿機(jī)構(gòu)沿沉淀池軸線方向準(zhǔn)確地將垂直方向的作用力轉(zhuǎn)換為水平方向的作用力進(jìn)行傳遞;刮泥框架受作用力后在沉淀池底部平面上做平移往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中液壓缸處安裝兩個(gè)位置傳感器，一個(gè)安裝在起始位置，另一個(gè)安裝在終端位置。工作時(shí)位置傳感器產(chǎn)生信號，使液壓缸通過連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刮泥框架改變運(yùn)行方向。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中液壓單元上的流量閥可調(diào)節(jié)刮泥框架的運(yùn)行速度，其返回速度為前進(jìn)速度的兩倍。當(dāng)刮泥框架上的楔形刮泥板向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，其凹面將污泥向污泥槽的方向推送;當(dāng)刮泥框架做快速返回運(yùn)動(dòng)時(shí)，楔形刮泥板在污泥層下迅速滑動(dòng)，這樣污泥就流到楔形刮泥板前面。底部刮泥機(jī)可通過PLC預(yù)設(shè)運(yùn)行時(shí)間和暫停時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)控制。

這種底部刮泥機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)為:當(dāng)?shù)撞抗文鄼C(jī)將污泥推向集泥槽時(shí)，底部刮泥機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稠化了污泥，因此提高了污泥的含固率(含固率不低于3%)。由于楔形刮泥板比較低矮，刮泥過程只在泥層的底部進(jìn)行，刮泥和污泥沉淀互不干擾，增強(qiáng)了沉淀效果;由于所去除污泥都處于泥層底部，已經(jīng)經(jīng)過了較長時(shí)間的擠壓過程，污泥濃度較高，有利于后續(xù)污泥脫水工藝處理。底部刮泥機(jī)和沉淀池底平面是通過滑鞋和滑板接觸的，即由安裝在刮泥框架底面扁鋼條和楔形刮泥板交界處的滑鞋與安裝在沉淀池底平面的滑板接觸，滑鞋和滑板均為高密度聚合物制成，保證底部刮泥機(jī)和池底之間的摩擦相對較小，因此驅(qū)動(dòng)底部刮泥機(jī)沿池底運(yùn)動(dòng)所需的能量也較低。此外底部刮泥機(jī)屬平面連桿機(jī)構(gòu)中的雙搖桿機(jī)構(gòu)范疇，其特點(diǎn)決定了設(shè)備的磨損少、運(yùn)行精度高、能耗低、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

3 液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)的安裝步驟

(1)準(zhǔn)備工作:確保池體平面度符合要求、標(biāo)明池體中心線和垂直線。

(2)刮泥框架制作:池底扁鋼放置和焊接、楔形刮泥板的布置和焊接、交叉條的布置和焊接、滑板安裝、滑鞋安裝。

(3)連桿系統(tǒng)的安裝:三腳臂固定架和三角臂安裝、連接臂安裝和連接臂回轉(zhuǎn)支架的焊接、推拉桿的焊接、導(dǎo)向管安裝和導(dǎo)向裝置的安裝、液壓缸裝置安裝、活塞延長桿安裝。

(4)液壓單元及控制柜安裝:液壓單元定位、高壓油管連接、控制柜定位、控制柜接線。

4 液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)的安裝關(guān)鍵

4．1 確保池底平面度符合要求

底部刮泥機(jī)的刮泥框架是安裝在沉淀池池底平面上的。根據(jù)設(shè)備對池底平面度的要求，其偏差不能超過±5 mm。其目的是盡量讓刮泥框架的滑鞋平面(設(shè)備接觸面)和池底上安裝的滑板平面(土建接觸面)能完全接觸，以保證往復(fù)推泥時(shí)底部刮泥機(jī)平穩(wěn)靈活運(yùn)動(dòng)，以及底部刮泥機(jī)和池底之間的摩擦相對較小。因此在安裝前必須要求土建方確保池底平面度符合要求。

4．2 標(biāo)明池底中心線和安裝油缸池壁側(cè)的垂直線

池底中心線和安裝液壓缸池壁側(cè)的垂直線的關(guān)系是相互垂直的，標(biāo)明這兩根線對安裝工作有指導(dǎo)作用。刮泥框架的中心線即為池底中心線，也是推拉桿的中心線，刮泥框架在工作時(shí)沿著中心線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而液壓缸活塞延長桿的中心線即為池壁側(cè)的垂直線，液壓缸在工作時(shí)沿著池壁在垂直方向做上下運(yùn)動(dòng)。推拉桿和活塞延長桿通過三角臂連接構(gòu)成平面連桿機(jī)構(gòu)。如果中心線和垂直線有偏差，輕則造成推泥阻力增加，引發(fā)液壓單元過載報(bào)警;重則造成連桿機(jī)構(gòu)磨損脫焊等現(xiàn)象，引發(fā)傳動(dòng)構(gòu)件損壞。

4．3 導(dǎo)向管和導(dǎo)向裝置的定位須準(zhǔn)確

導(dǎo)向管和導(dǎo)向裝置配套使用，在刮泥框架沿中心線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)起定位作用，也是平面連桿機(jī)構(gòu)的保護(hù)裝置。

導(dǎo)向管和導(dǎo)向裝置的安裝要待三腳臂固定架和三角臂安裝、連接臂的安裝和連接臂回轉(zhuǎn)支架焊接這兩個(gè)步驟完成后方可實(shí)施。

安裝導(dǎo)向管:導(dǎo)向管中心線必須與推拉桿中心線平行;導(dǎo)向管內(nèi)側(cè)必須保持光滑，外側(cè)焊接時(shí)要非常小心，不能穿透到內(nèi)側(cè)，否則會增加不必要的阻力，引發(fā)液壓單元過載故障報(bào)警。

安裝導(dǎo)向裝置:把導(dǎo)向裝置插入導(dǎo)管內(nèi)再往池壁方向往外拔，為固定板定位;將固定板固定到墻上，然后再把導(dǎo)向裝置焊接到固定板。焊接后導(dǎo)向裝置在導(dǎo)管內(nèi)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)盡量減少摩擦。

4．4 三腳臂固定架和液壓缸裝置底座的固定需牢固可靠

液壓缸是底部刮泥機(jī)工作的動(dòng)力輸出，三腳臂固定架是平面連桿機(jī)構(gòu)的支撐。該兩個(gè)部件的受力最大，因此其固定需牢固可靠。此次施工中采用的是化學(xué)螺栓固定，所以必須嚴(yán)格按照化學(xué)螺栓的施工工藝進(jìn)行。

安裝底部刮泥機(jī)的化學(xué)螺栓規(guī)格為M16×125，其鉆孔深度要求為190 mm，孔徑要求為18 mm。鉆孔后需完全清潔孔內(nèi)混凝土碎屑及灰塵，注入標(biāo)準(zhǔn)劑量的化學(xué)藥劑，將化學(xué)螺栓旋入孔內(nèi)，待4 h凝固保養(yǎng)期后方可對化學(xué)螺栓進(jìn)行緊固。其中最關(guān)鍵的一點(diǎn)是確保鉆孔深度。

在實(shí)際安裝施工中，由于混凝土中有鋼筋，普通沖擊鉆在鉆孔時(shí)遇到鋼筋后無法打穿，所以部分鉆孔深度無法達(dá)到要求，化學(xué)螺栓在擰緊時(shí)未達(dá)到其規(guī)定的扭矩(120 Nm)，刮泥機(jī)工作時(shí)會將化學(xué)螺栓連根拔起，起不到固定作用;或雖能擰緊到其規(guī)定扭矩，但在底部刮泥機(jī)液壓缸向下工作時(shí)，其底座承受相當(dāng)大的向上推力，也會將化學(xué)螺栓連根拔起，造成液壓缸裝置偏位或連桿機(jī)構(gòu)偏位，引起作用力的傳遞方向出現(xiàn)偏位，這樣會造成更加嚴(yán)重的設(shè)備故障。

普通的安卡錨栓式開孔機(jī)，由于需預(yù)先固定在開孔位置附近的墻面上，而現(xiàn)場實(shí)際的施工位置很小，無法固定開孔機(jī)。且開孔機(jī)工作時(shí)每鉆一個(gè)孔需要拆卸一次，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，故不采用。我們采用了HILTI公司的DDEC-1型手提式鉆石鉆孔機(jī)，該鉆孔機(jī)轉(zhuǎn)速能達(dá)到9 100 r/min，能快速穿透鋼筋混凝土，迅速切斷鋼筋，用于精確、快速地鉆出8～35 mm的錨栓孔和貫穿孔。并且該鉆孔機(jī)僅需單人操作，無需復(fù)雜培訓(xùn)，符合施工要求。這樣既保證了化學(xué)螺栓安裝時(shí)必須的鉆孔深度;又保證了化學(xué)螺栓擰緊后能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)扭矩;從而保證了底部刮泥機(jī)液壓缸裝置底座和三腳臂固定架固定的可靠。

4．5 活塞延長桿的安裝需可靠

活塞延長桿一頭與液壓缸活塞連接，另一頭與三角臂連接。

活塞延長桿與液壓缸活塞的連接:活塞延長桿與液壓缸活塞的連接方式為螺紋連接。安裝時(shí)將活塞延長桿旋入液壓缸活塞螺紋內(nèi)，必須完全接觸。不能在液壓缸活塞使用任何工具，以免損傷液壓缸。旋緊后勿忘在活塞延長桿上擰緊止動(dòng)螺絲，該止動(dòng)螺絲帶有塑料卡鎖，能避免活塞延長桿上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)引起螺紋松動(dòng)，以免出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。

活塞延長桿與三角臂的連接:在連接前需確定活塞延長桿上方所有零部件均已緊固。確保止動(dòng)螺絲和安裝限位傳感器螺桿孔方向面對推泥刮刀框架。確定活塞延長桿與三角臂連接后開口銷安裝到位，若不到位可能會引起三角臂卡死現(xiàn)象，造成連桿機(jī)構(gòu)損壞。

5 總結(jié)

綜上所述，安裝液壓底部往復(fù)式刮泥濃縮機(jī)的原則是保證機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)的靈活、可靠和阻力最小化。即確保安裝后傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中心線和垂直線相對應(yīng)來保證刮泥機(jī)運(yùn)行的靈活和阻力最小化;確保安裝后導(dǎo)向裝置平行度的達(dá)標(biāo)來保證刮泥機(jī)運(yùn)行的阻力最小化;確保安裝后液壓缸底座和三腳臂固定架固定方式的牢固來保證刮泥機(jī)運(yùn)行的可靠。

［1］朱寅春，閻小玲，王晏，等．往復(fù)式底部刮泥機(jī)在矩形沉淀池中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］．凈水技術(shù)，2012，31(5):67-70．