3.2.3卧螺离心机的固相清除率模型
卧螺离心机分离总效率是指沉渣中的固相质量与进料悬浮液中的固相质量之比,又称固相回收率。
离心机的固相清除率与离心机的生产能力指数、进料液中的固相粒度分布有关,对于建筑泥浆,其固相粒度分布与瑞利分布函数十分接近,在瑞利分布假设条件下,离心机的固相清除率为[2]:
式中:
Er----固相清除率
a----瑞利分布特性系数
ρ1----固相密度,g/m3
ρ2----悬浮液密度,g/m3
Q----离心机处理量,m3/s
3.2.4计算举例
三联环保机械LWnj-B-6000离心机运行时,固相排出口每小时可以排出含固量为38%的泥饼8-12吨,可以计算得到干固体负荷为3000~4500kgDS/h,水力负荷为10~20m3/h.
在实际运行中,通过调整水力负荷,来保证进入离心机干固体负荷不超过离心机的最大承受能力,否则,多余的干固体将从上清液中排出,上清液的悬浮物会急剧增多,并增加离心机电机的负荷;同时也应注意,应保证进入离心机的干固体负荷不小于离心机最大承受能力的60%,否则,离心机不能充分发挥其性能。
泥浆离心机和污水处理离心机在性能上有较大的差别。
假设:污水处理离心机初沉池污泥的浓度为(35g/L),离心机的干固体负荷为405kgDS/h,二沉池污泥因没有污泥浓缩池,进泥浓度低(7.5g/L),干固体负荷只能达到85~120kg/h,离心机几乎等于空转,因此,单位时间内的处理能力大大降低。
3.2.5差速器
泥浆离心机的差速器有2个特点:小速比和大扭矩。
①小速比
差转速的大小主要取决于所需排渣量的大小、差转速太高时沉渣在干燥区的停留时间减少会使沉渣的含湿率增高,但差转速过低会增大螺旋的推料力矩,明显降低螺旋的输渣效率并使螺旋受到的扭矩增大而损坏差速器。
泥浆离心机为了将大量的沉泥排出鼓外,差转速必须远大于普通污水处理离心机(前者差速约4~10r/min,后者差速>30r/min).
差转速按下式计算:
式中:Δn—差转速
n1—转鼓转速
nh—小轴转速
i—速比
由式(7)可知,小轴固定时,可获得最大差速(例如:若n1=2200、i=87,则Δnmax=25r/min).
小轴反转可以提高差速(例如:n1=2200,nh=-1280,i=87则Δn=40),但由于差速器内部各个行星齿轮之间相对转速增大,可能影响差速器寿命。
由上分析可知,泥浆离心机的差速器速比要选得小,以获取较大差速。例如,三联环保机械LWnj-B-6000离心机的最大差速可高达48r/min或更高。
②大扭矩
差速器是在高速、重载、不断承受冲击交变载荷的恶劣工作条件下运转,故要求差速器的抗过载冲击及抗扭震性能特别好。
螺旋推料力矩可通过测量小轴力矩间接测量。离心机稳定运行时,若不考虑磨擦损失,则有[2]:
Ms=-i*Mh(8)
式中Ms—螺旋推料力矩
Mh—小轴力矩
i----差速器速比
上式物理意义是:螺旋推料力矩是小轴力矩的i倍,负号表示小轴为主动件,运行时转臂向电动机回输部分能量。
分析指出:螺旋推料力矩和鼓内沉泥的数量、黏性、物料成分、推料面光洁度等诸多因素相关,根据泥浆的特性,必须采用大扭矩差速器。例如LWnj-B-6000离心机差速器额定扭矩高达10KN.m~20KN.m。
此外,三联环保机械泥浆离心机正在考虑配置低速液压马达差速器。
差速器为20KN·m的大扭矩液压马达,其传动效率高,传动平稳,体积小,是同样功率的行星差速器体积的1/2,并且噪音低,振动小;可无级调速,使固液分离达到最佳组合,如果因物料的变化,使螺旋受到的负载增加,压力升高,模拟控制器会释放出更多的流量,螺旋转速加快,防止螺旋堵塞,保证了正常的工作,当工作压力恢复正常时,螺旋仍能按正常的差转速恒定转动。液压差速器可以在转鼓不转动的情况下使螺旋转动。可快速排渣清除转鼓内的沉渣,使转鼓清洗更干净。
3.3户外型
安装在现场的电器设备应选用户外型,例:主/副电机、污泥输送机电机、各种泵电机、各种阀以及声光报警系统等。
3.4傻瓜式
电气控制功能力求简单实用,特别强调可靠性和操作简单,可采取下述措施:
(1)主变频器为重载型,功率比电机功率提高一档;
(2)和现场设备有关的模拟量输入/输出光电隔离;
(3)注意防雷电设计;
(4)采用触摸屏人机界面;
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