離心式脫水機進料端軸承故障分析及預防措施

朱迎春

（國投信開水環境投資有限公司，北京 101100）

0 引言

在污水處理廠的運行過程中，污泥經濃縮及消化處理后，尚有95%左右的含水率，體積仍然很大，污泥濃縮脫水系統尤為重要。污泥濃縮脫水系統在實際運行過程中經常遇到一些故障問題，嚴重影響了污水處理廠的正常運行。針對污泥濃縮脫水系統的故障形式進行詳細分析，具有非常重要的現實意義。

1 離心脫水機工況

1.1 污泥濃縮脫水系統

污泥濃縮脫水系統主要由濃縮池、破碎機、污泥泵、溶藥系統、加藥泵、沖洗水箱、沖洗水泵、離心脫水機、螺旋輸送器等裝置構成。污泥泵將污泥打至污泥濃縮池，污泥濃縮池上清液通過廠區污水管回到格柵間，污泥通過管道進入泥泵間破碎機，經泥泵間破碎機處理后，由泥泵將污泥送至離心式脫水機的進料端，同時通過溶藥系統處理的藥液經加藥泵輸送至離心式脫水機進藥端，經水稀釋后進入離心式脫水機，在離心式脫水機的作用下，泥餅從出料口出，經過無軸螺旋輸送機，進行外運處理（圖1）。

圖1 污泥濃縮脫水系統

1.2 離心式脫水機

離心式脫水機為安德里茨ANDRITZ 離心機，型號D5LX，由進料管、帶空腔的轉鼓、螺旋、差速器、電機、螺旋噴嘴、導流板等組成，其工作原理為：通過回轉體—轉鼓和卸料螺旋的高速旋轉，使其內的固液混合物隨之高速旋轉形成液環并產生較高的離心力，通過離心作用加速固液的沉降分離（圖2）。其中比重較重的固體顆粒沉降在液環層的外圈，即沿轉鼓的內壁形成泥環層，通過卸料螺旋與轉鼓的差速由卸料螺旋將泥推出回轉體。液體環通過堰池口溢流出回轉體之外。

圖2 離心式脫水機結構

2 進料端軸承故障分析

2.1 進料端軸承故障經過

（1）第1 次進料端軸承高溫報警。第1 次故障發生在2 月10 日下午17：00，班組人員啟動離心機后，運行2 min，自動停機，上位機顯示“軸承溫度過高”報警信息。處理措施：①檢查離心機進料端，發現軸承位置發燙，溫度控制器顯示86 ℃；②檢查油路狀態，油路正常；③待軸承溫度降低后，手動沖洗離心機，開機后，仍然顯示“軸承溫度過高”報警信息，并且自動停機；④更改電機參數，降低電機轉速，能夠啟動，溫度維持42 ℃，有緩慢上升趨勢，直至自動停機；⑤緊急拆解搶修，進料端解體后，發現潤滑油過熱變質，軸承過熱變色，滾珠磨損，軸承位正常；⑥更換軸承備件，于2 月11 日恢復離心機狀態，在檢查各裝備精度及要求后，開啟運行離心機，運行正常。

（2）第2 次進料端軸承高溫報警。7 月15 日上午8：30，班組人員維保完離心機后啟動離心機，再次出現故障，故障現象與上次相同。處理措施：①檢查油路狀態，油路正常；②解除皮帶后，對離心機進行手動盤車，轉鼓回轉正常；③對離心機進料端進行拆解，軸承過熱變色，滾珠磨損；④更換軸承備件，于7 月16 日恢復離心機狀態，在檢查各裝備精度及要求后，開啟運行離心機。

2.2 對離心機進行振動狀態監測

利用觀為監測公司的VB5 振動監測儀器對離心機進行振動監測，針對離心機振動的特點，日常監測診斷的重點是滾動軸承和動平衡問題（圖3）。

圖3 ISO—2372 設備振動國際標準

（1）在低速運轉時，進料端垂直方向振動速度有效值為5.23 mm/s，水平方向振動速度有效值為2.053 mm/s，進料端測點垂直方向振動預警，離心機未見任何松動跡象（圖4、圖5）。

圖4 低速運轉垂直方向速度頻譜

圖5 低速運轉水平方向速度頻譜

（2）在高速運轉時，進料端垂直方向振動速度有效值為9.94 mm/s，水平方向振動速度有效值為12.488 mm/s，進料端測點垂直方向與水平方向振動報警（圖6、圖7）。且主要頻率成分為1 倍工頻，隨著速度的升高，振動明顯增大，水平方向振幅高于垂直方向振幅。

圖6 高速運轉水平方向速度頻譜

圖7 高速運轉垂直方向速度頻譜

初步考慮螺旋與轉鼓動平衡失穩。經過技術分析討論后，更換備用離心機轉鼓與螺旋，組裝后試運行正常，運行至今無故障。

2.3 故障分析

此次離心機從2 月10 日第1 次故障到7 月15 日第2 次故障，故障間隔時間5 個月。兩次均出現了軸承磨損、進料端軸承高溫報警、故障前扭矩波動大等現象，進料端軸承故障不外乎以下因素所致。

（1）動平衡問題。離心機是通過介質密度不同產生不同的離心力實現泥水分離，所以對轉子的動平衡是有要求的，離心機在出廠前對螺旋、轉鼓分別進行動平衡測試，并且組裝完畢后還需要對整體進行動平衡測試。根據振動監測分析，有理由懷疑為螺旋和轉鼓動平衡失穩導致。

（2）油路問題。對離心機油路進行檢查，加油泵1 min 出油約1 g，加油泵運行時間20 min，出油量20 g，符合離心機進料端維保要求，且對進料端進行解體，兩次均未發現潤滑不良現象，所以離心機進料端因潤滑不暢導致軸承故障的可能性可以排除。

（3）備件軸承問題。備件軸承全部為正規渠道提供，且在其他離心機上已經正常使用，不存在質量問題和軸承缺陷問題。

（4）安裝問題。軸承均為熱加工處理后直接安裝，且安裝到位，待軸承自然冷卻后，再對進料端進行重組。離心機在開車過程中，對進料端進行檢查，未發現異響與溫度過高異常，所以排除安裝問題。

2.4 進料端軸承故障原因

經廠家反饋，螺旋耐磨片和轉鼓噴嘴磨損，螺旋動平衡不良，需重新做動平衡。離心式脫水機與污泥接觸部分出現磨損屬正常現象，但應是緩慢進行的。因未及時大修，螺旋部件長期在磨損狀態下使用，加劇損壞導致高速旋轉的螺旋轉動不平衡，形成振動或共振，振動會致使磨損量加劇，導致螺旋動平衡失穩，進料端軸承長期處于振動下運行，導致軸承滾珠磨損。

2.5 預防性措施

（1）完善離心機維護手冊。由于離心機的技術集成度高，對運行和維護有嚴格要求，對材料加工和安裝有嚴格限度，所以在日常操作中，應嚴格按照操作手冊進行，特別是設備開停車過程中，做好設備和管道的清潔工作。在日常維護中，應按照廠家的維護手冊做好設備的潤滑保養及清理盤車等工作，定期對油路進行清理和校準，保證設備潤滑正常。

（2）引入振動監測技術在離心式脫水機上的應用。通過振動監測手段，幫助點檢維護人員確定傳動系統中零部件確切的失效位置及其故障發展趨勢，預計被監測部件的預期壽命，點檢維護人員針對具體情況做出決策，安排巡回監測、監護運行或立即停機檢修，在確保安全的前提下，避免不必要的停機，延長設備的運行周期。

這種防患于未然的處理方法使設備故障在未發生前得到恰當處理，變事后維修為預防維修，大大節省了維修時間和維修成本，為生產作業的順利進行夯實了基礎。

3 結語

離心式脫水機的平穩運行至關重要，在運行、維護及故障處理過程中，只有嚴格按照操作及維護手冊，做好日常維護保養及運行，在故障處理中做好故障綜合研判和技術分析，才能確保故障的有效解決，從而保障離心機的長滿優運行。