陶瓷過濾機真空抽濾系統故障分析及改造

李 晶

（江西銅業股份有限公司德興銅礦，江西上饒 334224）

0 引言

陶瓷過濾機自20 世紀90 年代問世以來，以其較高的效率性及資源利用率、明顯的節能性、高產能、濾餅含水量少等優勢，受到大量礦山企業的追捧，并且呈現出不斷向其他行業及領域擴大的趨勢。該設備主要依靠真空抽濾系統來減少過濾物料中所含的水分，真空抽濾系統作為陶瓷過濾機的關鍵部分，在實際操作中由于使用頻率過高等原因部分零件會頻繁出現問題，如真空泵、液位電極棒、濾液泵體等不能降低水分，進而影響整臺設備的工作效率。因此，如何正確改造真空抽濾系統，使其在實際生產過程中發揮最大效用，是非常必要的。本文將通過陶瓷過濾機在實際生產應用中，真空抽濾系統遇到的常見故障進行分析，研究出科學的改造方法。

1 陶瓷過濾機真空抽濾系統的工作原理及組成

如今常用的陶瓷過濾機是在老式過濾機的基礎上創新完成的。其工作原理主要是利用抽取過濾介質（微孔濾板）內腔真空產生與外部的壓差，使料漿槽內懸浮的物料在負壓作用下吸附在過濾介質上，固體物料因不能通過過濾介質上的細小微孔被截留在過濾介質表面，而液體因真空壓差的作用以及濾板的親水性順利通過過濾介質進入氣液分配裝置（真空桶）外排或利用，達到固液分離的目的。

在實際操作中陶瓷過濾機的過濾主要依靠陶瓷板，陶瓷過濾板所用材料含有無數極其微小的毛細管，能夠產生毛細作用。在過濾過程中由于其毛細管力作用，在整個過程中只有水能通過濾板，而空氣始終不能通過，從而完成過濾任務，有效減少了固液分離時的能源消耗，提高了真空度。由此可以看出，真空抽濾系統是否能正常工作，決定了陶瓷過濾機的工作效率。作為陶瓷過濾機的核心系統，真空抽濾系統主要由真空泵、氣動閥、真空表、液位電極、閘閥、濾液罐、濾液泵、各類管線等部分組成。其工作原理就是形成真空環境，為陶瓷過濾機的生產過濾服務，使陶瓷板過濾后的液體經濾液罐排放或再次利用[1]。

2 真空抽濾系統的安裝

陶瓷過濾機真空抽濾系統的安裝一般有3 種形式。

（1）自由落差式。該形式的安裝以分配閥裝置、真空桶、真空泵、排液管、水箱為主組成。主要利用高度落差排出真空濾液桶內的濾液。由于系統內的真空壓力有限，當高度落差超出一定范圍后，濾液將不受真空控制而順利流出。該形式的最大優點是簡單易懂、耗能低，不用考慮維修問題；但也有缺點，那就是對場地及落差高度的選擇較嚴格[2]。

（2）動力外排式。該形式的安裝以分配閥裝置、真空桶、真空泵、濾泵、排液管為主組成。排出濾液主要通過處于真空濾液桶下方的濾泵。與自由落差式相比，利用的場地較小，但對濾液泵的安裝要求較高，距真空桶最短距離也要3 m，最長不超過5 m，同時所選用濾液泵要求抗汽蝕性要高。

（3）真空切換式。該形式的安裝以分配閥裝置、上真空桶（腔）、下真空桶（腔）、真空泵、外排閥門為主組成。真空切換式與前兩種形式相比，最大的不同就是包含上下兩個真空桶，工作時分別作為濾液的進出和排放使用。其缺點明顯，應用中需要頻繁切換才能完成間歇排液，而真空環境會由于切換而被破壞。目前采用真空切換式安裝的，只有一些老式盤式真空過濾機、內濾真空過濾機、外濾真空過濾機等。以某過濾系統為例，該企業因受場地的制約，其使用的陶瓷過濾機（HTG-45-Ⅱ型）一律采用真空切換式排液裝置。它的真空泵及副真空泵型號為2BV5110。過濾機接通電源開機后，兩個真空泵也相繼啟動，控制閥門隨之關閉，形成真空環境。真空泵下端側排水板閥在負壓力作用下呈密閉狀態，真空罐與過濾機之間形成密閉空間，這時大量的負壓力生成，過濾機體內的濾液被抽入真空罐內。由于上真空腔內的壓力小于下腔壓力，此時上腔液體流入下腔。當下腔內的液體達到標準后，大氣閥門自動開啟，下腔內的濾液順利排出。當下腔內的液體排放至標準時，大氣閥門與真空泵下端相應閥門同時關閉，上真空腔內的液體流入下腔。當下腔內的液體達到排放標準需要排放時，大氣閥門自動開啟，真空罐內相關閥門同時關閉，保證液體排放順暢，如此反復，完成工作。

3 真空抽濾系統使用中出現的故障分析

3.1 真空泵的常見故障分析

在日常工作中真空泵容易出現的故障主要有4 類：①泵體內側易受葉輪磨損至變薄，當泵體被磨透后就會泄漏液體、空氣；②在使用過程中，葉輪會逐漸變薄，增大葉輪與泵體之間的間隙；③長時間的使用會造成主軸處的機械密封失去效用，進而產生漏水；④在頻繁使用中電機易受損、無法正常工作。這些故障一旦產生就會破壞整個抽濾系統的真空環境，導致物料中的水分不能正常排出、不能正常開關機。這些故障的原因主要有如下兩大類：

（1）進入真空泵循環的水質問題。礦山行業在生產中會用到大量的選礦廢水，這些廢水經過專業處理達到一定標準后會進行二次利用，成為真空泵內的循環用水。由于這些用水的水質酸度或堿度相對較高，會對泵內的零件造成損傷，同時水中還含有一些未被處理的污物，工作時在葉輪旋轉的帶動下，這些顆粒狀污物不斷地磨損泵體、葉輪等零部件，逐漸損傷整個泵體，造成運轉不暢。

（2）濾液罐內的實際液位能否與液位電極探測的液位一致。如果電極棒受損或出現故障，就不能探測出液體的準確位置，可能會出現探測的液位為低水平，實際情況卻是液位已經超高，真空泵依然不停地工作，卻只能抽出液體而不能抽出空氣，這會對真空泵造成極大損害。在真空泵抽液體的情況下，會導致電機負荷超載，影響正常運轉，嚴重的還可能燒壞真空泵電機，不能正常生產。如果真空管與陶瓷過濾板連接處的真空狀態被破壞，吸入濾液罐的就不完全是液體，而可能有部分污泥，在葉輪的高速運轉下，磨損著真空泵內的元件[3]。

3.2 濾液泵的常見故障分析

在陶瓷過濾機的運轉過程中濾液泵容易發生故障，導致設備維修頻繁。主要是由濾液罐內的真空度造成的：當生產場地受限時，濾液罐與濾液泵會形成1.5～1.7 m 的高度差，而罐內的真空度最高只能達到-0.098 MPa，這就要求濾液泵的性能水平不能有一點降低，否則就無法抽出濾液罐內的液體、導致真空泵出現抽液體的情況，進而出現液位電極棒受損或出現故障，真空泵受損后陶瓷過濾機不能正常工作，進而影響生產進程。

4 真空抽濾系統的改造

在陶瓷過濾機的運轉過程中，雖然一直都重視和改進真空抽濾系統各部件，但是依然不能阻止故障的頻繁發生。經過以上分析得出，抽濾系統液體的排放出現問題是造成這些故障頻繁發生的主要原因。

通常情況下，陶瓷過濾機通過濾液泵排液、高度差排液及自動排液3 種裝置排放液體（在應用初期利用濾液泵排放液體，隨著生產任務的推行改造成利用高度差排液）。具體操作如下：拆除啟用陶瓷過濾機的濾液泵及相關系統，在脫水廠房就近挖一個抽濾系統的濾液池（深6 m，長、寬分別為3 m），同時還要滿足“要保證濾液池底部到濾液罐排水口之間的高度差在9 m 以上”的要求。改造完成后，液體會自然而然地流進濾液池內，水滿后經水泵抽取到上端水池，這樣利用高度差排液的裝置就改造成功了。

5 改造效果

以某選礦廠為例，該企業共有近10 臺陶瓷過濾機，由于頻頻發生真空抽濾系統液體排放不順暢的問題，這些設備的抽濾系統被統一改造成利用高壓差排放濾液的裝置。改造完成后，原來出現的故障問題得到有效改善，大大減少了維修的次數，既節約了人工、物力等費用支出，又加快了生產運行。

雖然改造后的系統有諸多優勢，但在改造及應用過程中需注意以下問題：①改造過程中，管線的長度不小于坡度的5‰，這樣才能讓濾液水利用合理的高度差順暢地排放到濾液池內；②要保證整個系統的真空環境，包括整條管線接頭、法蘭、閥門等處的密閉性，同時也要重點關注濾液罐、抽濾管及其他零部件，不能有泄漏的地方；③管道的出口位置要始終保持在水面以下，以確保處于上方水泵在抽水時遇到阻礙；④確保陶瓷過濾機各個部件之間的連接處于真空形態，一旦泄漏就會造成濾液池內存有堆積的礦砂，進而堵塞濾液管出口，影響抽濾系統正常工作；⑤在安裝完成初次試機時，為排空陶瓷過濾機抽濾管內的氣體，一定要以真空泵工作時的負載情況為依據做開停機測試且不能少于兩次。

6 結束語

陶瓷過濾機具有效率高、操作簡便、節約能耗、污染性低等優勢，自問世以來大受歡迎，如今在礦山、化工、制藥及冶金、環保等行業廣泛應用。其核心部分——真空抽濾系統，在使用過程中極易發生故障，需要有大量的時間和人力資源去養護、維修。本文就真空抽濾系統中易發生故障的真空泵及濾液泵進行分析，找出這些故障的原因主要是抽濾系統排放液體受阻。本文對真空抽濾系統進行改造，即將原有放入濾液泵排液裝置重新改造升級為利用高度差排放濾液的方式，抽濾系統故障率明顯下降，使陶瓷過濾機的運行更加安全可靠，提升了整個企業的產能及效率。改造后的抽濾系統既能保證本系統的正常運行，又能促進整臺機器的生產活動，進而拉動企業的整體經濟效益[4]。

需要注意的是，利用高度差裝置排放液體對坡度的要求較高，濾液罐與濾液池必須要達到相應的距離，因此在改造時可能會有一定的局限性，強行改造也會增加費用支出。因此，在地形及場地允許的情況下，陶瓷過濾機的真空抽濾系統改造成高度差的排液裝置作用非常明顯，值得大力宣傳采用。