浅谈FLOTTWEY卧螺离心脱水机的技术特点和电气维护———浅谈FLOT

卧螺离心机因为具有运行平稳、分离效率高、效果好、能够连续自动进料、分离、卸料等优异特点,被广泛应用于化工、制药、食品和环保领域（主要应用于污水处理领域里的污泥脱水）。同时，又由于能耗较大，在污泥的脱水中，只在大型的污水处理厂得到了广泛的应用。
1 卧螺式离心脱水机的工作原理和技术特点
     卧螺式离心脱水机主要作用是把固体从液体中分离出来。（见图1）其主要结构是由转鼓，内置的螺旋输送器，进料管，排渣口，排液口和驱动装置，润滑装置组成。外置输送泵将含水率较高的污泥和高分子絮凝剂通过进料管送入离心机内，由于转鼓的高速旋转和摩擦，污泥在转鼓内和转鼓一起高速旋转，形成一个同心的液层，离心力的作用使固体沉降到转鼓内壁而液体通过排液口流出，因为转鼓被做成圆锥体，在圆锥体的最小端留有排渣口，这样就保证了液体不会从排渣口流出。同时螺旋输送器以与转鼓略有差异的转速旋转，将固体推向转鼓的排渣口。螺旋输送器与转鼓的差速决定了固体在转鼓内的停留时间。而这个停留时间决定了排出固体的干固率。

  
                      图1
      石家庄桥东污水处理厂项目采用了FLOTTWEY公司的Z73型离心脱水机，是FLOTTWEY公司创新的多级行星齿轮变频驱动技术SIMP DRIVE的最新成功应用，这项技术使转鼓和螺旋的驱动相互独立，从而把操作变得更加简单，停机时也一样可以启动螺旋进行排泥。
      Z73型离心脱水机的转速最高可达2800rmp/min,高速的旋转使得转鼓轴承的润滑尤为重要。Z73型的离心脱水机的润滑系统采用了中央自动润滑系统，所有需要加注润滑油的点，通过管道和中央润滑系统的柱塞泵分布器相连接，从而避免了人工注油润滑不及时造成的机械故障。附1   Z73型离心脱水机的技术参数
        （1） 转子   转鼓：最大速度           2800rpm/min
                        最大固体密度       1.6g/cm3
                        转鼓内径           725mm
                        排放直径           465mm
                        转鼓材质           1.4463
                        最大允许温度       40℃
                  螺旋： 耐磨保护      螺旋      碳化钨
                                       进料室    冷铸件衬套
       （2）  运行        运行方式              参数指导值
                      转鼓速度               2792rpm/min
                      差速                   0.5-10.9 rpm/min
                      堰板直径               470mm

  2 卧螺式离心脱水机电气控制系统介绍
      卧螺式离心脱水机的电气控制系统主要由操作屏操控部分，PLC控制部分，驱动部分，紧急停车控制构成。
2.1 操作屏操控部分由一台Simatic  OP170B装载相应的操控软件组成，如图2。OP170B是西门子基于Windows CE操作系统开发的最具性价比的功能出色的图形∕文本键控操作面板，其图形显示区是一款5.7英寸液晶显示屏，可编程的键有24个，可用ProTool或 WinCC flexible软件组态。离心脱水机的所有运行参数设定和设备的动作选择以及工作状态选择都在操作屏进行，污泥和絮凝剂的流量也在显示屏上有所显示，并且报警菜单可把设备所有发生的故障信息，以列表的形式按照故障发生的先后顺序予以显示，需要特别注意的是，在故障排除后，也要在操作屏上予以故障复位响应，才可以重新正常开机。

  
                              图2
   2.2 PLC的控制部分和驱动部分，FLOTTWEY公司的Z73型离心脱水机控制PLC 使用了Simatic 紧凑型 PLC CPU314C-2DP , PS307 2A各一个和两个16点S7300的I/O模块组成，如图3。Simatic CPU314C-2DP自身集成了数字量和模拟量的输入和输出，并集成有MPI接口和Profibus-DP主从通讯接口，CPU314C-2DP的程序库里集成了更为强大的过程控制功能块，可以完成具有特殊功能的任务，使编程更加简单，节省大量的编程时间。而用户程序存储在存储器卡MMC中，使硬件的更换不再受软件的制约而更加方便。PLC控制着转鼓和螺旋的驱动变频器。变频器采用了DANFOSS的无传感器矢量控制型VLT5000系列。该系列变频器有着控制精度高，对指令反应和转速的修正迅速（只有毫秒级），自动电机适配功能，使用操作编程简单等特点，变频器的设定参数见表2。变频器的速度给定模拟信号和启动信号都在操作屏上设定和操作，经过PLC程序处理后传送给变频器，并由变频器反馈给PLC实际运行的速度模拟信号，PLC调用FB41‘CONT-C’连续控制器功能块，连续控制器功能基于模拟信号采样控制器的PID控制算法，以输出连续的恒值信号给变频器，保持设备平稳匀速的运行。

  
                        图3
PLC的I/O 表1（表中的IO点是德语标注方式）：
PEW752 螺旋速度反馈 A124.4 总故障输出
PEW754 转鼓速度反馈 A124.5 进泥泵启动
PEW756 驱动端轴承温度 A124.6 备用
PEW758 进泥端轴承温度 A124.7 螺旋变频器启动
PAW752 螺旋速度给定 A125.0 转鼓变频器启动
PAW754 转鼓速度给定 A125.1 转鼓故障复位
E126.0 控制电压24V A125.2 润滑泵启动
E126.1 急停 A125.3 闸板阀开
E126.2 进泥泵运行 A125.4 闸板阀关
E126.3 备用 A125.5 转鼓冲洗水电磁阀
E126.4 螺旋变频器正常 A125.6 闸板阀冲洗水电磁阀
E126.5 螺旋驱动保护 E0.0 闸板阀开到位
E126.6 螺旋润滑油低限 E0.1 闸板阀温度保护
E126.7 螺旋润滑油低低限 E0.2 转鼓冲洗水电磁阀保护
FREQ0 螺旋转数 E0.3 闸板阀冲洗水电磁阀保护
FREQ1 转鼓转数 E0.4 加药泵故障
E124.6 转鼓驱动保护 E0.5 加药泵自动
E124.7 转鼓变频器正常 E0.6 加药泵正常
E125.0 机械振动信号 E0.7 加药系统缺水
E125.1 润滑泵保护 E1.0 备用
E125.2 润滑脂脉冲信号 E1.1 备用
E125.3 润滑脂缺油 E1.2 备用
E125.4 闸板阀电机保护 E1.3 备用
E125.5 闸板阀关信号 E1.4 污泥输送系统正常
E125.6 闸板阀开信号 E1.5 污泥输送系统故障
E125.7 闸板阀关到位 E1.6 污泥输送系统自动
A124.0 复位急停 E1.7 备用
A124.1 警报器 A4.0 加药泵启动
A124.2 总故障指示灯 A4.1 污泥输送系统启动
A124.3 24V正常指示灯 A4.2 备用
离心脱水机转数的检测是通过两个电感式接近开关，测量转鼓和螺旋传动轮的旋转信号频率获得的，接近开关的通断通过PLC的高速计数通道0和通道1输入（CPU314C-2DP的频率测量最大可达60KHz），在 PLC程序中调用SFB48功能块进行频率计数（见图4），分别在操作屏上显示转鼓的转速和螺旋差速值。
变频器的参数设定 （表2），空白处为该变频器没有设定此项。
参数序号 参数描述 转鼓变频器VLT5152 螺旋变频器VLT5032
001 语言 英语 英语
002 操作器/外部控制 远控 远控
014 操作器停机 无效 无效
101 转矩特性 正常恒转矩
102 电机功率 132KW 30KW
103 电机电压 400V 400V
104 电机频率 50Hz 50Hz
105 电机电流 231A 55A
106 电机额定转速 1460rpm 1460rpm
107 电机自动适配（AMA） 适配“开”RS和XS 适配“开”RS和XS
115 滑差补偿 0% 0%
119 高启动转矩  0.5S
120 启动延时  2S
121 启动时的功能  启动延时中的水平运行
128 电机热保护 热敏电阻跳闸 热敏电阻跳闸
130 启动频率  3Hz
131 初始电压  30V
201 输出频率下限 0Hz 3Hz
202 输出频率上限 60Hz 60Hz
204 最小给定值  0Hz
205 最大给定值 60Hz 60Hz
207 加速时间 180S
208 减速时间 900S
221 电机转矩极限  70%
226 频率极限 63Hz
234 电机相位监控 有效 有效
311 端子54模拟输入 热敏电阻输入 热敏电阻输入
315 端子60最低比例率 4mA 4mA
319 输出端子42 4-20 mA/0-Imax 4-20 mA/0-Pnom
321 输出端子45 4-20 mA/0-Pnom 4-20 Ma/0-Tlim
326 继电器输出4-5 高于频率下限
409 过转矩跳闸延时 50S 30S
445 跟踪启动 有效 无效
446 载波类型 SF AVM SF AVM
  

                       图4
   离心脱水机的转鼓旋转速度高，任何机械部件的损坏或磨损都可能引起机器的失衡，引发强烈振动，为了避免在这种情况下开机造成的机械损坏和对工作人员人身安全的危害，在控制上采用了电子振动监测器来防止上述情况的发生。ESW-mini-023 Electronic Vibration Monitoring安装在离心脱水机的工作平台上，可接受的振动幅度值是可调的，机械的振动被接收下来，转换成相应幅度的电信号，在对电信号进行滤波运算处理后，输出一组开关信号和一路0-20mA模拟信号。本机只采用了一组开关信号，当超出设定的振幅值时，开关信号动作，PLC停止转鼓变频器输出来保护设备和工作人员的安全。
  
  
              图5                              
                     图6
2.3 急停控制部分使用PILZ公司PNOZ X3型紧急停车安全继电器，并在电控柜和设备旁分别安装了急停开关，在需要时可以有效的切断控制电源和PLC输出，从而保护设备和工作人员的安全。

  3 离心式脱水机的日常维护
        主要集中在如下几个方面：停机时经常检查螺旋润滑油和中央润滑系统润滑脂的油位和传动皮带的松紧度，闸板阀的传动螺杆也必需经常涂抹润滑脂润滑，以防锈蚀造成闸板阀不能正常的运转造成的设备不能正常操作。转数测量接近开关的检测间距也是很重要的检查内容，如果在相同的设定值下，转数比平时少很多，接近开关的检测间距就变大了，造成了感应信号的丢失，需要重新调整固定。由于采用了Simatic模块化PLC，使PLC的硬件更换相对更加容易，但使用了大功率的变频器来驱动转鼓和螺旋电机，使得变频器和控制柜的散热问题变得尤为突出，变频器和控制柜的散热风扇的正常运行和日常控制柜的保洁工作变得十分重要，应予以充分的重视。