非金属链式刮泥机常见运行故障及改进方法

宋 超

（上海城投污水处理有限公司白龙港污水处理厂，上海 201203）

上海市白龙港污水处理厂经过2019年一级A提标之后，日处理规模为280万m3/d，是亚洲日均处理量最大的污水处理厂。污水处理工艺采用A2O工艺生反池+平流式二沉池+高效沉淀池+滤池+紫外消毒池的工艺，其中二沉池采用了矩形周进周出的形式，每一小格安装一套非金属链式刮泥机，刮泥机由刮板、链条、轮盘及电动机等主要部件组成，如图1所示。

图1 非金属链条式刮泥机故障检测装置整体结构示意图

刮板固定在墙壁两侧的非金属传动链条上，刮板与刮板之间有一定距离，通过电动机带动齿轮转盘旋转使链条不断运动。底部的刮板不断将池底的污泥输送到储泥槽内，水面的刮板不断将漂浮在池面的浮渣刮到撇渣管内，其中储泥槽内的污泥通过在排泥槽底部的出泥管，以静压排泥的方式被排出二沉池。此类刮泥机与其他类型的刮泥机相比，优点是所有零部件是由非金属材料制作而成，质量小、防腐性较好，缺点是不耐负荷冲击，对二沉池的进水负荷要求严格。

1 主要故障

从该非金属链式刮泥机在白龙港污水厂多年使用情况来看，主要存在的故障概率较高的问题有刮板倾斜、脱落问题，链条变形断裂、剪切销断裂等，其原因是多方面的，主要包括如下三个方面：（1）二沉池进水量过大引起的。水力负荷过大会导致该格的刮泥机所承受的负荷过高，当超过设计符合要求时就容易出现倾斜和断裂故障。（2）污泥浓度较高。随着污泥在池内沉积加厚，刮泥机阻力增大，引起污泥浓度的提高。具体而言：①由于季节不同，根据工艺要求人为提高了污泥浓度，污泥浓度越高故障率越高，尤其是在冬季，为保证较好的脱氮除磷效果，提高了污泥浓度后二沉池刮泥机故障率较高；②为保证较好的除磷效果，在二沉池进水渠增加了硫酸铝，使得污泥负荷进一步增大；③污泥部分不均匀，在进水端污泥浓度较高，在远端污泥较少，污泥分布少则污泥负荷较小，刮泥机刮泥板受力不均匀，刮泥板就会偏向污泥负荷小的方向，这时刮泥板会倾斜致使非金属链条脱链；④厂内污泥处理设备设施的处理能力有限，不能及时消纳生物系统产生的剩余污泥，导致部分需要排放的剩余污泥堆积在二沉池内，久之，造成局部污泥负荷过高。（3）材料本身的原因。由于上述刮泥机的材料是非金属制作而成，随着时间推移，非金属链条会发生老化，链条的抗拉力会减弱。在链条两边拉力或者所受压力不同时，链条会变形，导致刮泥板倾斜，最终造成非金属链条脱链故障。如果巡检人员发现不及时，容易造成水质超标以及刮板大面积损坏的重大生产事故。

当刮泥机正常运行时，需要两侧的刮板两端的运行在同一水平方向上同步运行，当某一侧的传动链条由于上述种种原因而出现刮板倾斜、扭曲或者断链、脱链的故障时，刮板的两端便会产生速度差。原设计只有一个扭力过载，当刮泥机出现断链、脱落、扭曲或限位开关损坏时，刮泥机没有故障保护和报警功能，不能及时发现故障并切断电源，就会造成设备的重大破坏，唯一的检修方法只有放空检修。针对上述故障分析，上海城投污水处理有限公司白龙港污水处理厂做了较大的改进措施，即利用原有的继电接触系统，增加2个电磁式接近开关、1个直流24V稳压电源、4个时间继电器、3个中间继电器和1个运行指示灯。增加了此套报警系统之后，当刮泥机运行中出现的断链、脱链、扭曲或刮泥机齿轮箱传动盘脱落，或是出现扭力故障导致剪力销断，同时限位开关损坏而无法发出故障报警时，此套报警系统会及时发出报警并使刮泥机停止运行，有效避免了更大的损失。

2 故障解决方法

针对上述故障问题，提出了在原有的控制系统中增加断链、脱落故障报警和扭曲故障报警装置，如图2所示。

图2 非金属链条式刮泥机故障检测装置控制箱的电气原理图

当非金属链条式刮泥机正常运行时，图1中的刮板行进到2个电磁式接近开关（图1中4、5）正下方时，触发信号并传输到检测装置控制箱；图2中的2个中间继电器KA1和KA2分别动作一次，其常开触点KA1-1和KA2-1变常闭触点，时间继电器KT1和KT2线圈得电，瞬时闭合常开触点KT1-1和KT2-1闭合，并对2个时间继电器KT1和KT2实现自锁并开始计时。KT1-2和KT2-2也是瞬时闭合常开触点，即中间继电器KA3得电，而其常闭触点KA3-1断开，继而时间继电器KT3断电复位。QF是新增的一个断路器，非金属链条式刮泥机开始运行后闭合，时间继电器KT3得电开始计时，计时时间可调。正常运行时，图1中的刮板每次经过2个电磁式接近开关（图1中4、5）正下方时，图2中的中间继电器KA3就要得电触发一次，从而实现对时间继电器KT3的复位，周而复始地运行。图2中的延时断开常闭触点KT3-1和KT4-1串联1个信号指示灯，即正常运行时信号亮、发生故障时灯灭，此信号灯的设置是为了当出现故障报警时，可以有个直观的观察。

当非金属链条式刮泥机出现刮板故障时，分2种故障情况。

第一种故障情况：当出现图1中的牵引链条断链、传动链条脱落或减速机的剪力销断，此时，刮板为停止状态，图2中的中间继电器KA3因为图1的2个电磁式接近开关没有感应到刮板上的感应金属片的到来而无法得电触发。也就是说，图2的时间继电器KT3因为没有常闭触点KA3-1的断开复位而在设置的时间到达之后触发动作报警，图2中的延时闭合常开触点KT3-1动作，KT3-1并联在原有继电接触保护控制系统中热继电器的常开触点上，将停止非金属链条式刮泥机运行并将故障信号传送至中控室。而当非金属链条式刮泥机出现断链、脱落故障情况的时候，此时刮板正好行进在2个电磁式感应接近开关正下方的时候，图2中的时间继电器KT3无法发出故障报警，但是此时中间继电器KA1或者KA2线圈是一直得电的，所以KA1-2或者KA2-2的常开触点闭合。时间继电器KT4得电开始计时，在计时到达后，延时闭合常开触点KT4-1动作，KT4-1并联在原有继电接触保护控制系统中热继电器的常开触点上，将停止非金属链条式刮泥机运行并将故障信号传送至中控室。

第二种故障情况：当刮板出现扭曲故障时，无论哪种扭曲状态，刮板上的2个感应金属片总会有一个先将2个电磁式接近开关其中的一个触发。图2中的2个时间继电器KT1和KT2所设置的时间从某种意义来说也就是图1中刮板扭曲角度的报警点。因为当图2中2个时间继电器KT1和KT2没有同时触发，中间继电器KA3无法得电，继而无法对时间继电器KT3实现断电复位，在设置的时间到达后输出报警。

3 结束语

白龙港污水厂在增加此套系统以后，刮泥机故障情况一定会有所减少，方法有效地起到了对上述主要故障报警的作用，避免了更进一步的损失，起到了较好的效果，这样既减少了因为刮泥机故障而对工艺产生的影响，又减少了刮泥机的维修故障费用。该方法原理简单，给其他存在类似问题的污水厂提供了一定的参考。