陳猛 楊平

摘要：針對(duì)污泥處置廠堆肥工藝過程中的污泥卸料輸送，本文提出一種自動(dòng)化完成卸料工作的污泥卸料機(jī)。介紹了自動(dòng)污泥卸料機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

關(guān)鍵詞：堆肥? ?自動(dòng)? ?污泥卸料機(jī)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化的發(fā)展，城市排放的污水在不斷增長。污水經(jīng)過處理壓縮后，得到原體積0.5%～1%的固體污泥。據(jù)估算，目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥約900萬噸，占我國總固體廢棄物的3.2%，且年增長率≥10%。

目前我國城市污泥處置的主要方法有污泥堆肥、陸地填埋、焚燒等，自動(dòng)污泥卸料機(jī)是針對(duì)污泥堆肥工藝過程中的污泥卸料進(jìn)行改進(jìn)。

圖1所示為污泥處置廠采用的堆肥工藝。目前污水處理廠產(chǎn)生的污泥是采用污泥車運(yùn)輸至高臺(tái)污泥料倉，進(jìn)入混料機(jī)與秸稈混合后，經(jīng)過發(fā)酵篩分。高臺(tái)污泥料倉需要高架橋，且高架橋、污泥料倉承載較大，儲(chǔ)存能力低，建設(shè)成本高，遇雨雪天，運(yùn)輸不及時(shí)且高架橋路滑存在危險(xiǎn)，污泥料倉平臺(tái)需要平泥，人工作業(yè)環(huán)境惡劣。

為此我們?cè)O(shè)計(jì)一種自動(dòng)吸取污泥、連續(xù)作業(yè)、無需平泥、效率高、安全可靠的污泥卸料機(jī)。下面對(duì)自動(dòng)污泥卸料機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行分析和探討。

一、自動(dòng)污泥卸料機(jī)的結(jié)構(gòu)

如圖2所示，自動(dòng)污泥卸料機(jī)主要由帶有取料頭的取料螺旋機(jī)構(gòu)、取料變幅機(jī)構(gòu)、出料螺旋機(jī)構(gòu)、移動(dòng)小車、水平皮帶輸送機(jī)、集中潤滑系統(tǒng)、移動(dòng)門架等組成。

（一）取料螺旋機(jī)構(gòu)

取料垂直螺旋機(jī)構(gòu)主要由取料頭、垂直輸料螺旋、垂直螺旋管和減速驅(qū)動(dòng)電機(jī)等部件組成。其中的垂直輸料螺旋為雙螺旋葉片結(jié)構(gòu)可以保證卸料機(jī)有更高的工作效率。取料頭與輸料螺旋反向旋轉(zhuǎn)，將散料收集起來輸送給里面的輸料螺旋。取料頭的管體頂端與無縫鋼管做成的垂直螺旋管通過一個(gè)回轉(zhuǎn)支承聯(lián)結(jié)在一起，由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

垂直輸料螺旋軸底部為調(diào)心球軸承，垂直輸料螺旋軸上端用圓錐滾子軸承支撐，最后用齒輪聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)在行星減速器的輸出軸上。整個(gè)裝配結(jié)構(gòu)可以保證輸料螺旋有可靠的工作穩(wěn)定性。

（二）垂直螺旋變幅機(jī)構(gòu)

垂直螺旋變幅機(jī)構(gòu)由行星減速電機(jī)、外齒式回轉(zhuǎn)支承等組成。外齒式回轉(zhuǎn)支承連接取料垂直螺旋機(jī)構(gòu)出料口與出料垂直螺旋機(jī)構(gòu)的進(jìn)料口，通過行星減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承實(shí)現(xiàn)取料垂直螺旋機(jī)構(gòu)變幅動(dòng)作，方便檢修。

（三）出料垂直螺旋機(jī)構(gòu)

出料垂直螺旋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與取料垂直螺旋機(jī)構(gòu)基本一致。

（四）移動(dòng)小車

移動(dòng)小車是污泥卸料機(jī)的上部軌道走行機(jī)構(gòu)。為了承擔(dān)垂直螺旋機(jī)構(gòu)的傾覆力矩，移動(dòng)小車采用4個(gè)主動(dòng)車輪，4個(gè)反滾輪，為防止車輪打滑，采用4電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

集中潤滑供油系統(tǒng)設(shè)置在移動(dòng)小車平臺(tái)上。

（五）移動(dòng)門架

移動(dòng)門架包含門架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，是污泥卸料機(jī)的整機(jī)軌道走行機(jī)構(gòu)。采用兩角驅(qū)動(dòng)的大車走行結(jié)構(gòu)。4車輪承重，2電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

整機(jī)的電氣安裝在專門設(shè)置的電氣室內(nèi)，放置于室外出泥膠帶機(jī)廊道下。動(dòng)力電源由電氣室通過電纜懸掛小滑車引入卸料機(jī)，控制電源由電氣室通過拖鏈引至卸料機(jī)，兩者之間獨(dú)立，互不干擾。

在地面設(shè)置污泥池，儲(chǔ)存容量可滿足污泥處置廠一天的生產(chǎn)需求，污泥車將污泥卸至污泥池內(nèi)，沿污泥池兩側(cè)布置軌道運(yùn)行，由移動(dòng)門架的平移運(yùn)動(dòng)、移動(dòng)小車的平移運(yùn)動(dòng)、垂直螺旋的變幅運(yùn)動(dòng)的聯(lián)合，可以沿著規(guī)劃好的路徑工作，自動(dòng)將池中的污泥卸運(yùn)到出泥膠帶機(jī)。污泥經(jīng)泥膠帶機(jī)通過卸料器可分送至指定的污泥料倉，如圖3所示。

二、自動(dòng)污泥卸料機(jī)的工作原理

（一）機(jī)械結(jié)構(gòu)工作原理

帶有三個(gè)擺線型集料臂的取料頭旋轉(zhuǎn)著進(jìn)入污泥中，將污泥向管腔中心聚集，管腔中的垂直輸料螺旋通過離心力將污泥提升至垂直輸料管頂部的出料口，交給水平皮帶輸送機(jī)，再送入出泥膠帶機(jī)。

因?yàn)楸拘读蠙C(jī)的取料和垂直螺旋都有獨(dú)立的變頻調(diào)速的減速驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所以可以根據(jù)每一段螺旋機(jī)構(gòu)的實(shí)際工作情況設(shè)置合理的速度配比，從而最大限度地提高設(shè)備的工作效率，做到節(jié)能降耗，為用戶創(chuàng)造更高的效益。

（二）自動(dòng)化工作原理

污泥卸料機(jī)自動(dòng)控制采用變頻器總線控制及光纖以太網(wǎng)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電氣室及中控室控制污泥卸料及自動(dòng)化工作。以PLC作為控制核心，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)與手動(dòng)切換，由工控機(jī)實(shí)現(xiàn)過程控制與過程數(shù)據(jù)監(jiān)控的顯示，并存儲(chǔ)。各機(jī)構(gòu)電機(jī)裝有編碼器由變頻器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)矢量控制，通過485物理接口，并采用Profibus總線協(xié)議與PLC通訊，減少了復(fù)雜的多電纜線路連接，免除了繼電器電路的多故障缺點(diǎn)。

自動(dòng)污泥卸料機(jī)的移動(dòng)小車和移動(dòng)門架均設(shè)置有位移傳感器，自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)置移動(dòng)小車沿X軸方向運(yùn)行，移動(dòng)門架沿Y軸方向運(yùn)行，如圖4所示。一鍵啟動(dòng)后，自動(dòng)污泥卸料機(jī)即可按照設(shè)定好的設(shè)定步長L參數(shù)在整個(gè)污泥池范圍內(nèi)取料。

系統(tǒng)默認(rèn)為整個(gè)污泥池范圍內(nèi)工作，當(dāng)檢測(cè)到門1前有污泥車進(jìn)入時(shí)，自動(dòng)卸料機(jī)的工作路徑自動(dòng)切換至門2范圍工作;當(dāng)檢測(cè)到門2前有污泥車進(jìn)入時(shí)，自動(dòng)卸料機(jī)的工作路徑自動(dòng)切換至門1范圍工作，污泥車卸完離場(chǎng)，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)全污泥池范圍工作。這樣即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)，無間隔卸車。

三、結(jié)語

目前經(jīng)過幾個(gè)月的穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行，生產(chǎn)率達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)?，F(xiàn)場(chǎng)無需人工，無需高架橋上車，污泥料倉平臺(tái)無需平泥，無需承受重載，污泥池可以滿足客戶的連續(xù)性生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：天府重工有限公司）