卧式螺旋离心机技术方案

污水处理厂提标改造工程
卧式螺旋离心机技术方案
设备名称：卧式离心分离机 ALDEC 95
一、概述
1.现场条件
●污水性质：市政污水；
●絮凝剂类型： PAM固体粉剂；
●电源： 380V/3ph/50Hz；
2.工艺要求
●单机处理量： 40m³/h；
●工作能力：可每天24小时连续运行。

1)脱水系统包括上述系统主设备及离心机专用工具、随机备件；
2)随机提供如下备品备件，费用包含在总价中：
螺旋中修用备件(含密封垫、密封圈、O-环) 1套
转鼓中修用备件(含密封垫、密封圈、O-环) 1套
运行及维修专用机油和润滑脂套装1套
3)随机提供专用工具如下：
转鼓螺旋吊装专用工具1套差速器吊装专用工具1套轴承装拆专用工具1套皮带轮装拆专用工具1套定位销装拆专用工具1套皮带轮张紧测定装置1套轴承注油脂专用工具1套
差速器注油专用工具1套
三、方案描述
1.一般描述
污泥浓缩脱水间内设有离心式卧螺沉降污泥脱水机、污泥进泥泵、絮凝剂制备装置、絮凝剂投加泵、电磁流量计、泥饼刀闸阀等以及该单元厂家配套供货的电控箱等。

离心脱水系统的运行流程如下（以下设备若有）：
污泥自污泥切割机，然后通过进料泵(1)输送至离心机(3)进料口。

絮凝剂在制备装置(4)内配好后，通过加药泵输送至离心机的进料口。

污泥和絮凝剂在离心机的进料管内混合后，进入旋转的转鼓内分离。

上清液自流排入厂区污水管网，泥饼由泥饼泵或无轴螺旋输送机(5)输送。

整套装置的加药、进料及主机的运行状况电气控制箱检测、控制，使该装置成为全自动、智能型的成套操作单元。

2.设备性能参数
2.1离心脱水机
2.1.1主要技术参数
★品牌：阿法拉伐
型号：ALDEC 95
数量： 1台
★转鼓参数：直径510mm，长径比4.4
★转鼓半锥角： 20°
差速调节范围：1-45rpm（无级可调，步进值0.01rpm）
★进料方向：小端进料
转鼓转速：3250rpm
★分离因数：3011G
单机处理能力：≥40m³/h
絮凝剂投加量： 3-5kg/tDS，实际药耗也受污泥性质及药剂品质影响
主电机功率：55kW
背驱电机功率：11kW
★齿轮箱扭矩： 4.5kNm
电机保护等级：IP55
绝缘等级： F
设备重量：4500kg/台
外形尺寸： 5472mm×1150mm×1601mm
2.1.2主机性能
该脱水设备是用于污泥浓缩以及脱水的逆流式卧螺离心机，其进料、分离、排出滤液和泥饼的工作过程是连续不间断的，设计使用寿命大于20年。

离心脱水机的设计制造满足以下标准及其最新标准，或不低于同类国际标准。

GB7779-1987 离心机型号编制方法
GB10894-1989 分离机械噪声声功率级的测定
GB10895-1989 离心机和分离机机械振动测试方法
GB10901-1989 离心机性能测试方法
JB 8525-1997 离心机安全要求
JB/T8101-1999 离心卸料离心机
JB/T502-1991 螺旋卸料沉降离心机型式与基本参数
JB/T4335-1991 螺旋卸料沉降离心机技术条件
JB/T7217-1994 分离机械涂装通用技术条件
JB/T9095-1999 离心机分离机锻焊件无损探伤技术规范
JB/T 8051-1996 离心机转鼓强度计算规范
逆流设计——小端进料
主机为逆流式卧式螺旋沉降离心分离机，离心机进料方向为从转鼓锥端进料，进料的固相粒子沉降后无需流经整个机体，就可于进料口附近直接被螺旋输送器排出。

常规设计中，离心机若要获得较高的固相回收率，螺旋出料口应该尽可能远离清液出口，若是离心机采用顺流设计，则进料管不得不加长，但是进料管为一端固定，一端悬空，因此若此时进料流量很大，或者离心机振动较大，进料管悬空段有可能和螺旋发生碰撞，情况严重时，进料管被螺旋带着一起旋转，整个进料管直接报废，所以顺流设计的离心机，螺旋进料口
通常设计在螺旋中部位置。

综上所述，离心机采用逆流设计能大大缩短进料管行程，从而获得更长的澄清段，分离效果更好。

离心机为全封闭式结构，在正常操作情况下，不会由于污泥、水、异味的溢出而污染车间。

离心机由螺旋和转鼓组成，它们都是由直圆柱和锥体两部分构成。

在离心力的作用下，设备适合全天24小时连续运行，也可间断运行，大修周期不小于3年。

通过自动差速中心控制器，当进料污泥含量有变化时，离心机可以自行优化，用以达到预定的泥饼干度和悬浮物去除率。

2.1.3结构特点
2.1.
3.1转鼓
★离心机转鼓的材质采用Duplex双相不锈钢离心浇铸，再经精密车削加工而成。

为保证排渣含固率并为污泥沉降提供足够的澄清分离空间，离心机采用大长径比设计，离心机转鼓的长径比4.4，转鼓直径510mm，离心机转鼓半锥角为20°。

★在转鼓的内壁上配置纵向不锈钢衬条，在转鼓内壁形成保护层，以防止沉降在转鼓内壁的物料与转鼓的相对运动而产生磨损。

若发生磨损，更换不锈钢筋条即可，无需单独做动平衡，对转鼓几乎无影响。

若在转鼓内部加工成沟槽，污泥在转鼓内壁直接摩擦转鼓，若转鼓发生磨损，几乎不可修复。

★转鼓锥段设置出渣口，实现径向出渣。

离心机出渣孔的断面形状采用360度马鞍型设计，与普通的圆环型排渣口相比，大大减少了排泥阻力，能有效避免出渣口淤积，保证排泥
顺畅，这也间接提高了离心机的处理量。

转鼓排渣口配置可更换的碳化钨耐磨衬套，碳化钨耐磨衬套的强度和使用寿命也远远大于其他陶瓷制品。

2.1.
3.2 螺旋
螺旋与转鼓同轴安装。

螺旋由AISI316不锈钢制成，螺旋叶片推泥部位采用喷涂碳化钨涂层作为耐磨保护。

★BD 板专利设计，清液更清，渣更干
传统离心机在设计上，若离心机要追求高固相回收率，则需要增大液环层厚度，即增大液池深度，但是增大液池深度的同时，离心机岸区会相应缩短，离心机排渣干度会下降。

对于传统离心机来说，清液澄清度和排渣干度就是“鱼”和“熊掌”，不能兼得。

阿法拉伐离心机螺旋采用独特的BD 板结构，是隔离澄清段与干泥段的有效措施。

两出渣口的孔与孔内部之间存在着死角
无阻塞马鞍型排渣口 红色为污泥挤出方向
在卸料螺旋加装缓冲挡板(BD 板)，当干污泥通过BD 板时得到进一步挤压，从而提高出泥浓度，减少絮凝剂消耗量。

另外由于BD 板的阻隔作用，克服了进料污泥对脱水后污泥的扰动，使脱水后的泥饼干度大幅度提高，从而提高脱水效率。

一般离心机内的液面半径(轴心距)必须大于固体排出口半径，否则液体会从排渣口中溢出。

由于阿法拉伐螺旋加装缓冲挡板(BD 板)，可以形成负液位差，沉降区液层深度可以明显低于脱水后污泥排泥口半径。

这样，液池深度加深，分离容积加大，滤液澄清度提高，迎合沉降分离的需要，显著提高脱水效果。

这是提高离心机处理能力和脱水后污泥干度，同时减少絮凝剂消耗的关键技术，而不是单纯依靠提高分离因素和增大转鼓直径的方法提高处理量。

专利太极型螺旋出料口设计
传统设计的螺旋进料分配区，采用直通型流道设计，物料由外部进料输送设备通过离心机进料管进入离心机腔体，由于进料管是静止件，非高速旋转件，物料由静止进入高速旋转的腔体，会受到非常大的流体扰动，若此时离心机进料流量又非常大，较大的流体扰动会有将絮团打碎的风险，从而大大降低离心机清液澄清度。

上清液
BD 板
进 料 泥饼
独特的BD 板结构
太极型流道
阿法拉伐卧螺离心机螺旋进料分配区采用阿法拉伐专利设计的八卦型流道，物料一旦从进料管进入螺旋进料分配区，独特的八卦型流道设计，使得物料进入腔体有切向缓冲作用，大大降低流体扰动，从而大大提高离心机固相回收率。

人性化的易损件设计，现场快速更换，无需返厂
污泥进泥布料口、进泥加速区、脱水后泥饼排出口均配有可更换的碳化钨耐磨衬套。

进料口配备的碳化钨衬套，可现场更换，只需拆卸几个螺丝，无需复杂的拆装，也无需单独作动平衡，避免了因进料口磨损而更换整个螺旋的后顾之忧。

转子内侧迎料方向有可更换的保护模块，有效防止污泥冲刷螺旋引起的磨损，有效延长转子的使用寿命。

阿法拉伐承诺，所有碳化钨耐磨衬套更换只需现场完成，无需返厂做动平衡。

推料螺旋根部的窗口设计：
螺旋推料器的螺旋片根部采用开天窗设计，360度间隔均匀地开有窗口。

与单纯的、为节省制作成本而采用的镂空型螺旋不同，该设计可使上清液很容易地轴向直接流到卧式离心机地出液口，保证了较高的水通量，从而提高离心机的处理量。

2.1.
3.3 轴承
★全套轴承采用SKF 品牌，轴承系统均采用脂润滑，具备定时加油提醒功能。

2.1.
3.4 差速装置
© Alfa Laval Slide 55
螺旋片上的孔
离心脱水机的转鼓驱动系统由变频器－主电机组成，启动平稳，转速变频无级可调。

螺旋驱动系统由变频器－辅助电机－2级行星齿轮差速器组成，差速器与电机采用直联驱动，差速控制无级可调。

驱动系统能承受所有工作扭矩以及启动时产生的瞬间超载负荷。

电机和变频器选用ABB。

★差速器形式为机械行星差速器。

采用可靠的双变频传动控制机械差速装置来控制
转鼓与螺旋输送器之间的差速，差速调节精度值
0.01rpm转/分。

双变频控制机械差速装置可通过离心
机内泥层的厚度自动调节差速，达到自动调节扭矩；
以保证泥饼干度和污泥固相回收率。

★背驱电机与齿轮箱需采用直接驱动设计，不采
用效率损失较高的皮带传动设计，以保证驱动效率并
降低能耗。

由于采用上述先进的行星差速器系统，故螺旋成
为由行星齿轮装置-副电动机-副变频器所组成的独立
驱动系统驱动。

差速无级可调，当进料含固率变化
时，转差可自动增减并保持排出固渣的恒干度，系统具备以下3点特性：
1）采用独立推料驱动，当离心机转筒停机时，螺旋继续保持着卸料扭矩，将剩留残泥全部推出离心机后才停止运行，以达到节能和节省清洗水的目的。

停机时，可将主电机先行停机，螺旋将剩余在转筒内的残余污泥全部推出离心机外后，再停止螺旋运行。

由于消除了残余污泥停留在离心机转筒内所造成的在开机停机时的不平衡震动，离心机在停机开机时十分平稳。

2）离心机在必要时（如由于断电等因素引起堵塞现象），在转筒停止状态下，可单独驱动螺旋便可将堵在转筒内的污泥推出离心机外，无须拆机清除污泥。

3）采用直连式的设计，螺旋驱动电机能将所供的能量直接作用于螺旋推料，无制动能量，达到节能运行目的。

阿法拉伐公司采用专有的Basic自动差速控制系统，配合直接驱动行星齿轮箱，保证差速调节精度精至0.01rpm。

该差速控制系统能够实时监测离心机内部扭矩的变化，可以实现连续全自动调节螺旋和转鼓之间的转速差：当扭矩超过设定值时，自动扭矩控制装置能够自动增加差速；扭矩低于设定值时，会自动降低差速。

所以，这种控制器不仅能设置卧式离心机在某一给定的差速下恒差速运行，也能设置离心机在某一给定的扭矩下恒扭矩脱水。

在恒扭矩状态下，若进料浓度有波动，差速系统能在数秒钟内使卧式离心机的差速作适当调节，以保持设定的扭矩不变。

当进料含固率变化时，推料负载自动反馈调节、推料功率自动补偿，转差可自动增减并保持排出固渣的恒干度。

转鼓与螺旋之间的差速采用阿法拉伐特有的差速驱动系统进行自动调控，不管进料发生什么变化，都能使液体澄清度和固态泥饼干度之间获得最佳平衡。

因此，离心机能适应进泥含固率和进泥量在一定范围内的变化，也使泥饼干度及液相的清澈度保持恒定，且安全可靠，能耗最低。

2.1.
3.5电机
电机防护等级为IP55, 绝缘等级为F级。

电机符合IEC标准，电源为380V AC/3PH/50HZ，电机品牌为ABB、WEG或同等品牌。

主电机是55kW鼠笼式电机，并配有过热保护。

在任何正常运行的条件下电机不应该超过离心机铭牌上所标示的负荷。

主电机采用变频启动和调速方式，以避免负载的冲击。

控制差速的后驱动电机为11kW，由变频器调控。

2.1.
3.6设备检测
阿法拉伐出厂的每台离心机均通过阿法拉伐专用测试平台测试，阿法拉伐专用测试平台集成了轴承温度、运行振动、扭矩、噪声等核心运行指标严格测试，保证各项运行指标均满足出厂要求。

2.1.
3.7其他
所有的旋转部件装于密闭壳体中，保证全密闭以最大限度降低噪音等级。

机壳的底部包含清液和泥饼排出口的连接法兰。

污泥排出口周围装配有耐磨衬套，以防止固体排出口磨损并降低噪音等级。

离心机采用AISI316不锈钢材质下机罩，AISI304不锈钢材质上机罩。

★离心式污泥脱水机的机架采用碳钢材料制造，为了便于安装，其底部设置四个400mm 以上高度的支柱，支柱下面设有减振垫。

★为了降低因配重不均衡造成的离心机剧烈震动，离心机主、副电机应异侧布置，且布置于离心机中轴线上。

离心机装有超载报警、震动报警及相关的自动停车装置。

脱水机有良好的减震措施，包括机座的避震装置、进泥管、污泥排出口和上清液排出口的避震连接装置。

正常工况下，距脱水机1m处噪声不大于85dB(A)，平均振动不大于5mm/s。

2.1.4材质
★离心脱水机主要部件材质如下：
转鼓：Duplex双相不锈钢离心浇铸，内壁配有纵向不锈钢条；
螺旋：AISI316不锈钢，叶片推泥部位喷涂碳化钨耐磨涂层；
螺旋出料口：可更换的碳化钨耐磨衬套；
转鼓排泥口：可更换的马鞍型碳化钨耐磨衬套；
机架：碳钢，涂防腐底漆和面漆，设四根支柱作为支撑脚，与地脚螺栓连
接处设减震垫。

基础尺寸、污泥排出口和上清液排出口的位置及尺
寸详见设备尺寸图；
机罩：AISI316不锈钢材质下机罩，AISI304不锈钢材质上机罩；
离心机内部螺栓： AISI316；
密封垫：丁腈橡胶。

2.2排泥口电动插板阀
离心脱水机配有自动冲洗电磁阀和电动刀闸阀。

电磁阀为常闭电磁阀，刀闸阀为常开刀闸阀。

当离心机停机，转速降到一定值时，由控制柜发出指令：电磁阀打开，刀闸阀关闭，冲洗水进入离心机进行冲洗。

泥饼排出口安装的电动刀闸阀，能有效防止离心机清洗时清洗液进入泥饼输送系统。

冲洗水需满足离心机配套要求，即冲洗水要求：2~3 bar，25~30m3/h，可用中水，每次清洗约15min。

刀闸阀安装示意图
电动刀闸阀安装在离心机的出泥口底部，防止离心机停机清洗
时或在离心机刚开始进料时污水流入螺旋输送机，在离心机的出泥
达到一定的干度后打开，保证浑浊的液体不会进入输送机，实现干
净的工作环境。

刀闸阀的操作与脱水系统联动，阀体材料为AISI304不锈钢，
阀门的驱动功率约为0.12kw。

供货包括：刀阀和电动执行器。

数量：1台
2.3脱水机控制柜及控制描述（以最终技术协议为准）
2.3.1整体描述
变频器采用ABB产品。

★控制柜为成套供货，由内装的阿法拉伐原厂离心机Basic控制器、可编程PLC、7寸中文界面彩色触摸屏、电源系统、端子及附属设备组成；脱水机房配电室内控制柜外壳留有吊眼，底端有接入口；外壳进行防腐喷涂；所有开关和装置灯均防水和防腐；柜内按电源种
类分别设电源总开关，各用电回路分开关根据负荷情况选配，电源开关采用优质的小型空气断路器；继电器采用优质的小型中功率继电器，形式为插件式；信号、屏蔽接地采用与柜体完全接地的铜排连接方式；柜内设有电源工作指示灯、可编程控制器运行指示灯、门控照明灯、门控排风扇、门锁、维修插座等。

控制柜的控制内容包括所必需的顺序连锁和逻辑编程控制，可以实现“一步化”操作。

在与污泥脱水系统相关的过程发生情况时，允许在就地实现系统停机的控制。

同样在实际运行条件许可时，可以在就地实现污泥脱水系统的起动控制。

控制柜中的可编程逻辑控制器的输入输出数量具有一定的余量，可用于连接与脱水系统有关的其它外部设备的信号，并且该可编程逻辑控制器能够与全厂的控制系统实现通讯连接，将必要的信号以Modbus、Profibus_DP 或以太网通讯方式传送到中心监控系统。

离心机控制器及可编程PLC控制柜在控制室内集中安装，防护等级为IP54。

可编程PLC用来协调全部污泥脱水系统（含脱水机、絮凝剂、冲洗水等）的运行和控制。

控制脱水机房内所有电机。

控制柜有开关控制、状态显示、测量表计以及内部监控仪表。

2.3.2连锁受控系统及设备：
控制除照明、通风外的所有脱水系统设备（如有），包括：
- 脱水系统：脱水主机、清洗水电磁阀等；
- 进料系统：切割机、进泥泵、流量计等；
- 加药系统：絮凝剂投配系统、加药泵、流量计等；
- 出料系统：出泥口刀闸阀、干泥输送泵、无轴螺旋输送机等；
2.3.3控制功能
控制系统在自动控制状态下可以根据生产工艺要求全自动控制污泥脱水处理整个流程；
有多种异常状态检测、报警和联锁控制功能，以确保脱水系统的运行可靠、安全；
控制系统可以根据扭矩变化自动调整转鼓与螺旋之间差速，以确保污泥脱水分离效果；
具有与辅助设备（污泥进泥泵、絮凝剂制备装置及加药泵、停机冲洗水泵等）的联动控制。

控制系统中心控制器由采用阿法拉伐Basic离心机核心控制器，技术先进、功能强、工作安全可靠。

2.3.4监测功能
能够监测污泥脱水成套装置相关设备的工作状态；
能够监测污泥脱水成套装置控制系统各种异常状态；
具有以下各种参数测量与显示：监控系统，数据测量存储：
- 温度：脱水机转鼓两端轴承温度，共2个温度测点。

- 振动：脱水机振动。

- 速度：脱水机转速、差速
- 扭矩
- 进料量瞬时值与累积值（进泥流量计显示）
- 脱水机运行时间
- 加药量显示（加药流量计显示）
- 故障报警显示、故障原因显示
- 具有异常状态检测与联锁控制功能：
- 污泥脱水成套装置主要设备的故障；
- 污泥脱水成套装置主要工作参数异常。

四、资料提交
供应商配合提交下列资料，资料提交的时间表待需方确认：
- 离心机及辅助设备外形尺寸图，图中标明详细的部件尺寸，以及安装、维护、运行所需的空间要求；
- 处理系统工艺流程图；
- 电机及电气控制的图纸资料；
- 自动化控制系统及原理图；
- 远程通讯连接及控制原理图；
- 设备电路图；
- 土建荷载；
- 设备质量保证书；
- 设备基础图，基础要求和地脚螺栓位置；
- 设备的安装、运行、维修手册及备件手册。

五、安装指导
●开箱及设备安装指导：我们将派对设备的技术服务工程师来对设备进行现场开箱验
货，并对安装作技术指导。

●开车及调试：我们将派有经验丰富的技术工程师指导设备的开车调试，并对买方现场
操作人员进行现场培训。

●具体可参阅《离心机安装指导方案》。