离心式脱水机进料端轴承故障分析及预防措施

朱迎春

（国投信开水环境投资有限公司，北京 101100）

0 引言

在污水处理厂的运行过程中，污泥经浓缩及消化处理后，尚有95%左右的含水率，体积仍然很大，污泥浓缩脱水系统尤为重要。污泥浓缩脱水系统在实际运行过程中经常遇到一些故障问题，严重影响了污水处理厂的正常运行。针对污泥浓缩脱水系统的故障形式进行详细分析，具有非常重要的现实意义。

1 离心脱水机工况

1.1 污泥浓缩脱水系统

污泥浓缩脱水系统主要由浓缩池、破碎机、污泥泵、溶药系统、加药泵、冲洗水箱、冲洗水泵、离心脱水机、螺旋输送器等装置构成。污泥泵将污泥打至污泥浓缩池，污泥浓缩池上清液通过厂区污水管回到格栅间，污泥通过管道进入泥泵间破碎机，经泥泵间破碎机处理后，由泥泵将污泥送至离心式脱水机的进料端，同时通过溶药系统处理的药液经加药泵输送至离心式脱水机进药端，经水稀释后进入离心式脱水机，在离心式脱水机的作用下，泥饼从出料口出，经过无轴螺旋输送机，进行外运处理（图1）。

图1 污泥浓缩脱水系统

1.2 离心式脱水机

离心式脱水机为安德里茨ANDRITZ 离心机，型号D5LX，由进料管、带空腔的转鼓、螺旋、差速器、电机、螺旋喷嘴、导流板等组成，其工作原理为：通过回转体—转鼓和卸料螺旋的高速旋转，使其内的固液混合物随之高速旋转形成液环并产生较高的离心力，通过离心作用加速固液的沉降分离（图2）。其中比重较重的固体颗粒沉降在液环层的外圈，即沿转鼓的内壁形成泥环层，通过卸料螺旋与转鼓的差速由卸料螺旋将泥推出回转体。液体环通过堰池口溢流出回转体之外。

图2 离心式脱水机结构

2 进料端轴承故障分析

2.1 进料端轴承故障经过

（1）第1 次进料端轴承高温报警。第1 次故障发生在2 月10 日下午17：00，班组人员启动离心机后，运行2 min，自动停机，上位机显示“轴承温度过高”报警信息。处理措施：①检查离心机进料端，发现轴承位置发烫，温度控制器显示86 ℃；②检查油路状态，油路正常；③待轴承温度降低后，手动冲洗离心机，开机后，仍然显示“轴承温度过高”报警信息，并且自动停机；④更改电机参数，降低电机转速，能够启动，温度维持42 ℃，有缓慢上升趋势，直至自动停机；⑤紧急拆解抢修，进料端解体后，发现润滑油过热变质，轴承过热变色，滚珠磨损，轴承位正常；⑥更换轴承备件，于2 月11 日恢复离心机状态，在检查各装备精度及要求后，开启运行离心机，运行正常。

（2）第2 次进料端轴承高温报警。7 月15 日上午8：30，班组人员维保完离心机后启动离心机，再次出现故障，故障现象与上次相同。处理措施：①检查油路状态，油路正常；②解除皮带后，对离心机进行手动盘车，转鼓回转正常；③对离心机进料端进行拆解，轴承过热变色，滚珠磨损；④更换轴承备件，于7 月16 日恢复离心机状态，在检查各装备精度及要求后，开启运行离心机。

2.2 对离心机进行振动状态监测

利用观为监测公司的VB5 振动监测仪器对离心机进行振动监测，针对离心机振动的特点，日常监测诊断的重点是滚动轴承和动平衡问题（图3）。

图3 ISO—2372 设备振动国际标准

（1）在低速运转时，进料端垂直方向振动速度有效值为5.23 mm/s，水平方向振动速度有效值为2.053 mm/s，进料端测点垂直方向振动预警，离心机未见任何松动迹象（图4、图5）。

图4 低速运转垂直方向速度频谱

图5 低速运转水平方向速度频谱

（2）在高速运转时，进料端垂直方向振动速度有效值为9.94 mm/s，水平方向振动速度有效值为12.488 mm/s，进料端测点垂直方向与水平方向振动报警（图6、图7）。且主要频率成分为1 倍工频，随着速度的升高，振动明显增大，水平方向振幅高于垂直方向振幅。

图6 高速运转水平方向速度频谱

图7 高速运转垂直方向速度频谱

初步考虑螺旋与转鼓动平衡失稳。经过技术分析讨论后，更换备用离心机转鼓与螺旋，组装后试运行正常，运行至今无故障。

2.3 故障分析

此次离心机从2 月10 日第1 次故障到7 月15 日第2 次故障，故障间隔时间5 个月。两次均出现了轴承磨损、进料端轴承高温报警、故障前扭矩波动大等现象，进料端轴承故障不外乎以下因素所致。

（1）动平衡问题。离心机是通过介质密度不同产生不同的离心力实现泥水分离，所以对转子的动平衡是有要求的，离心机在出厂前对螺旋、转鼓分别进行动平衡测试，并且组装完毕后还需要对整体进行动平衡测试。根据振动监测分析，有理由怀疑为螺旋和转鼓动平衡失稳导致。

（2）油路问题。对离心机油路进行检查，加油泵1 min 出油约1 g，加油泵运行时间20 min，出油量20 g，符合离心机进料端维保要求，且对进料端进行解体，两次均未发现润滑不良现象，所以离心机进料端因润滑不畅导致轴承故障的可能性可以排除。

（3）备件轴承问题。备件轴承全部为正规渠道提供，且在其他离心机上已经正常使用，不存在质量问题和轴承缺陷问题。

（4）安装问题。轴承均为热加工处理后直接安装，且安装到位，待轴承自然冷却后，再对进料端进行重组。离心机在开车过程中，对进料端进行检查，未发现异响与温度过高异常，所以排除安装问题。

2.4 进料端轴承故障原因

经厂家反馈，螺旋耐磨片和转鼓喷嘴磨损，螺旋动平衡不良，需重新做动平衡。离心式脱水机与污泥接触部分出现磨损属正常现象，但应是缓慢进行的。因未及时大修，螺旋部件长期在磨损状态下使用，加剧损坏导致高速旋转的螺旋转动不平衡，形成振动或共振，振动会致使磨损量加剧，导致螺旋动平衡失稳，进料端轴承长期处于振动下运行，导致轴承滚珠磨损。

2.5 预防性措施

（1）完善离心机维护手册。由于离心机的技术集成度高，对运行和维护有严格要求，对材料加工和安装有严格限度，所以在日常操作中，应严格按照操作手册进行，特别是设备开停车过程中，做好设备和管道的清洁工作。在日常维护中，应按照厂家的维护手册做好设备的润滑保养及清理盘车等工作，定期对油路进行清理和校准，保证设备润滑正常。

（2）引入振动监测技术在离心式脱水机上的应用。通过振动监测手段，帮助点检维护人员确定传动系统中零部件确切的失效位置及其故障发展趋势，预计被监测部件的预期寿命，点检维护人员针对具体情况做出决策，安排巡回监测、监护运行或立即停机检修，在确保安全的前提下，避免不必要的停机，延长设备的运行周期。

这种防患于未然的处理方法使设备故障在未发生前得到恰当处理，变事后维修为预防维修，大大节省了维修时间和维修成本，为生产作业的顺利进行夯实了基础。

3 结语

离心式脱水机的平稳运行至关重要，在运行、维护及故障处理过程中，只有严格按照操作及维护手册，做好日常维护保养及运行，在故障处理中做好故障综合研判和技术分析，才能确保故障的有效解决，从而保障离心机的长满优运行。