CAF150浮选曝气机故障分析及改造

童宏杰，何林林，潘卫东，余永增，童银梅

（1.中国石油兰州石化公司设备维修公司；2.中国石油兰州石化公司质检部，甘肃 兰州 730060）

某污水处理厂所引进的浮选曝气设备为美国麦王生产的CAF150系列曝气机，此设备自投用以来，故障频繁，既影响了生产，也造成维修费用居高不下。为保障曝气机长周期运行，对其进行改造十分必要。

一、曝气机的工作原理

涡凹气浮的工作原理是利用涡凹气浮机高速旋转的叶轮在水中形成负压，通过轴中的吸气管将空气吸入水中，同时利用高速旋转的叶轮将吸入水中的空气剪切成微细气泡，并使污水和气泡充分混合、接触，加入浮选剂或混凝剂后，使含油污水中的乳化油与气泡更好地粘附，并随气泡一起上浮至水面形成浮渣，浮渣通过刮渣机去除（图1、图2）。

二、曝气机运行状况及故障分析

1.曝气机基本参数及存在问题

该曝气机性能参数如表1所示。

表1 CAF150曝气机规格参数

存在的问题主要有以下几点。

（1）叶轮损坏。叶片卷边，撕裂严重。

（2）机械密封泄漏。将叶轮端的下端端节拆除，内部有大量积水，机械密封发生泄漏。机封为内装式结构。

（3）轴承损坏。

（4）主轴损坏。个别曝气机拆卸后发现主轴在螺纹连接处产生断裂，两节轴脱开。

2.原因分析

（1）短节安装歪斜，使主轴弯曲变形。主轴螺纹处为刚性连接，由于在上半截轴上安装了两套轴承，如果安装时轴下端法兰面存在倾角，将迫使主轴下端产生弯曲，对主轴螺纹处产生弯矩，有可能使主轴在螺纹处断裂。

（2）主轴安装歪斜，由轴承强制校正，轴承受力损坏。安装时主轴在螺纹处产生歪斜，叶轮端轴承迫使轴承与套筒同心，轴的反作用力对叶轮端轴承产生径向力，会导致轴承损坏。

（3）叶轮浸入泥沙，泥沙对叶轮产生阻力，影响曝气机正常工作。由于处理介质中含有大量泥沙等固体颗粒，这些固体颗粒将沉积到曝气池底部。泥沙长期积累淹没叶轮，使叶轮受到很大阻力，主轴扭矩也持续增大，最终可使主轴发生断裂。

（4）泥沙侵入机封。机封为内装式，当泥沙沉积达到一定高度后，机封的弹簧没入泥沙中，污水进入曝气机内部损坏轴承。机封位于介质内侧，当泥沙沉积后固体颗粒进入机封弹簧内，阻碍弹性元件发挥效力，使密封端面压力得不到补偿，机封发生泄漏。在机封泄漏后，污水进入曝气机内，损坏轴承，使曝气机不能正常工作。

三、曝气机的改造

1.主轴长度改短，将两节空心轴改为一根空心轴

在不影响生产的情况下，更改主轴长度，将主轴提升，保证在一定的清理周期内曝气机叶轮能离开泥沙，以使曝气机长周期运行。改造前、后主轴的长度尺寸与结构见图3。

图3 改造前、后主轴结构图

主轴原长为1 880mm，为了使叶轮离开沉积物层，应适当减小主轴长度。经测量，现有池深度为2m，预留清理周期泥沙沉积高度500mm，为了保证曝气效果，再在泥沙接触面上方预留100～200mm，最后确定新轴长度为1 350mm。

此外，将两节空心轴改为一根空心轴，消除因螺纹处应力集中、安装不到位使两轴不同心可能出现的问题。

2.轴承支撑、密封及其他改造

因去除了中间螺纹连接、主轴长度改短，相应的原中间的支撑轴承也被去除，将主轴支撑改为仅上、下两套轴承的支撑。

改造机械密封环的端面材料，使其符合介质条件。将机封的静环材料由原来的石墨改为与动环材质相同的硬质合金材料。

此外，在曝气机后加一隔板，使污水通过隔板溢流入刮渣池，这样使水流有一个向上的带动作用，将污水中的杂质带到曝气机的工作区域，以保证曝气效果。但是隔板会造成泥沙沉积，为保证生产正常运行，还要经常清理池底。

改造后的曝气机再未发生过原来的故障。在工作效果不变的前提下达到长周期运转。

[1]张慧.对污水处理曝气系统的认识[J].机电信息，2009 (27)：28-30.

[2]王振华.曝气机的安装技术[J].福建建材，2006(3)：85.