臥螺離心機因為具有運行平穩(wěn)、分離效率高、效果好、能夠連續(xù)自動進料、分離、卸料等優(yōu)異特點,被廣泛應用于化工、制藥、食品和環(huán)保領域（主要應用于污水處理領域里的污泥脫水）。同時，又由于能耗較大，在污泥的脫水中，只在大型的污水處理廠得到了廣泛的應用。
1 臥螺式離心脫水機的工作原理和技術特點
臥螺式離心脫水機主要作用是把固體從液體中分離出來。（見圖1）其主要結構是由轉鼓，內置的螺旋輸送器，進料管，排渣口，排液口和驅動裝置，潤滑裝置組成。外置輸送泵將含水率較高的污泥和高分子絮凝劑通過進料管送入離心機內，由于轉鼓的高速旋轉和摩擦，污泥在轉鼓內和轉鼓一起高速旋轉，形成一個同心的液層，離心力的作用使固體沉降到轉鼓內壁而液體通過排液口流出，因為轉鼓被做成圓錐體，在圓錐體的最小端留有排渣口，這樣就保證了液體不會從排渣口流出。同時螺旋輸送器以與轉鼓略有差異的轉速旋轉，將固體推向轉鼓的排渣口。螺旋輸送器與轉鼓的差速決定了固體在轉鼓內的停留時間。而這個停留時間決定了排出固體的干固率。
圖1
石家莊橋東污水處理廠項目采用了FLOTTWEY公司的Z73型離心脫水機，是FLOTTWEY公司創(chuàng)新的多級行星齒輪變頻驅動技術SIMP DRIVE的最新成功應用，這項技術使轉鼓和螺旋的驅動相互獨立，從而把操作變得更加簡單，停機時也一樣可以啟動螺旋進行排泥。
Z73型離心脫水機的轉速最高可達2800rmp/min,高速的旋轉使得轉鼓軸承的潤滑尤為重要。Z73型的離心脫水機的潤滑系統(tǒng)采用了中央自動潤滑系統(tǒng)，所有需要加注潤滑油的點，通過管道和中央潤滑系統(tǒng)的柱塞泵分布器相連接，從而避免了人工注油潤滑不及時造成的機械故障。附1 Z73型離心脫水機的技術參數(shù)
（1） 轉子 轉鼓：最大速度 2800rpm/min
最大固體密度 1.6g/cm3
轉鼓內徑 725mm
排放直徑 465mm
轉鼓材質 1.4463
最大允許溫度 40℃
螺旋： 耐磨保護 螺旋 碳化鎢
進料室 冷鑄件襯套
（2） 運行 運行方式 參數(shù)指導值
轉鼓速度 2792rpm/min
差速 0.5-10.9 rpm/min
堰板直徑 470mm
2 臥螺式離心脫水機電氣控制系統(tǒng)介紹
臥螺式離心脫水機的電氣控制系統(tǒng)主要由操作屏操控部分，PLC控制部分，驅動部分，緊急停車控制構成。
2.1 操作屏操控部分由一臺Simatic OP170B裝載相應的操控軟件組成，如圖2。OP170B是西門子基于Windows CE操作系統(tǒng)開發(fā)的最具性價比的功能出色的圖形∕文本鍵控操作面板，其圖形顯示區(qū)是一款5.7英寸液晶顯示屏，可編程的鍵有24個，可用ProTool或 WinCC flexible軟件組態(tài)。離心脫水機的所有運行參數(shù)設定和設備的動作選擇以及工作狀態(tài)選擇都在操作屏進行，污泥和絮凝劑的流量也在顯示屏上有所顯示，并且報警菜單可把設備所有發(fā)生的故障信息，以列表的形式按照故障發(fā)生的先后順序予以顯示，需要特別注意的是，在故障排除后，也要在操作屏上予以故障復位響應，才可以重新正常開機。
圖2
2.2 PLC的控制部分和驅動部分，F(xiàn)LOTTWEY公司的Z73型離心脫水機控制PLC 使用了Simatic 緊湊型 PLC CPU314C-2DP , PS307 2A各一個和兩個16點S7300的I/O模塊組成，如圖3。Simatic CPU314C-2DP自身集成了數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出，并集成有MPI接口和Profibus-DP主從通訊接口，CPU314C-2DP的程序庫里集成了更為強大的過程控制功能塊，可以完成具有特殊功能的任務，使編程更加簡單，節(jié)省大量的編程時間。而用戶程序存儲在存儲器卡MMC中，使硬件的更換不再受軟件的制約而更加方便。PLC控制著轉鼓和螺旋的驅動變頻器。變頻器采用了DANFOSS的無傳感器矢量控制型VLT5000系列。該系列變頻器有著控制精度高，對指令反應和轉速的修正迅速（只有毫秒級），自動電機適配功能，使用操作編程簡單等特點，變頻器的設定參數(shù)見表2。變頻器的速度給定模擬信號和啟動信號都在操作屏上設定和操作，經(jīng)過PLC程序處理后傳送給變頻器，并由變頻器反饋給PLC實際運行的速度模擬信號，PLC調用FB41‘CONT-C’連續(xù)控制器功能塊，連續(xù)控制器功能基于模擬信號采樣控制器的PID控制算法，以輸出連續(xù)的恒值信號給變頻器，保持設備平穩(wěn)勻速的運行。
圖3
PLC的I/O 表1（表中的IO點是德語標注方式）：
PEW752 螺旋速度反饋 A124.4 總故障輸出
PEW754 轉鼓速度反饋 A124.5 進泥泵啟動
PEW756 驅動端軸承溫度 A124.6 備用
PEW758 進泥端軸承溫度 A124.7 螺旋變頻器啟動
PAW752 螺旋速度給定 A125.0 轉鼓變頻器啟動
PAW754 轉鼓速度給定 A125.1 轉鼓故障復位
E126.0 控制電壓24V A125.2 潤滑泵啟動
E126.1 急停 A125.3 閘板閥開
E126.2 進泥泵運行 A125.4 閘板閥關
E126.3 備用 A125.5 轉鼓沖洗水電磁閥
E126.4 螺旋變頻器正常 A125.6 閘板閥沖洗水電磁閥
E126.5 螺旋驅動保護 E0.0 閘板閥開到位
E126.6 螺旋潤滑油低限 E0.1 閘板閥溫度保護
E126.7 螺旋潤滑油低低限 E0.2 轉鼓沖洗水電磁閥保護
FREQ0 螺旋轉數(shù) E0.3 閘板閥沖洗水電磁閥保護
FREQ1 轉鼓轉數(shù) E0.4 加藥泵故障
E124.6 轉鼓驅動保護 E0.5 加藥泵自動
E124.7 轉鼓變頻器正常 E0.6 加藥泵正常
E125.0 機械振動信號 E0.7 加藥系統(tǒng)缺水
E125.1 潤滑泵保護 E1.0 備用
E125.2 潤滑脂脈沖信號 E1.1 備用
E125.3 潤滑脂缺油 E1.2 備用
E125.4 閘板閥電機保護 E1.3 備用
E125.5 閘板閥關信號 E1.4 污泥輸送系統(tǒng)正常
E125.6 閘板閥開信號 E1.5 污泥輸送系統(tǒng)故障
E125.7 閘板閥關到位 E1.6 污泥輸送系統(tǒng)自動
A124.0 復位急停 E1.7 備用
A124.1 警報器 A4.0 加藥泵啟動
A124.2 總故障指示燈 A4.1 污泥輸送系統(tǒng)啟動
A124.3 24V正常指示燈 A4.2 備用
離心脫水機轉數(shù)的檢測是通過兩個電感式接近開關，測量轉鼓和螺旋傳動輪的旋轉信號頻率獲得的，接近開關的通斷通過PLC的高速計數(shù)通道0和通道1輸入（CPU314C-2DP的頻率測量最大可達60KHz），在 PLC程序中調用SFB48功能塊進行頻率計數(shù)（見圖4），分別在操作屏上顯示轉鼓的轉速和螺旋差速值。
變頻器的參數(shù)設定 （表2），空白處為該變頻器沒有設定此項。
參數(shù)序號 參數(shù)描述 轉鼓變頻器VLT5152 螺旋變頻器VLT5032
001 語言 英語 英語
002 操作器/外部控制 遠控 遠控
014 操作器停機 無效 無效
101 轉矩特性 正常恒轉矩
102 電機功率 132KW 30KW
103 電機電壓 400V 400V
104 電機頻率 50Hz 50Hz
105 電機電流 231A 55A
106 電機額定轉速 1460rpm 1460rpm
107 電機自動適配（AMA） 適配“開”RS和XS 適配“開”RS和XS
115 滑差補償 0% 0%
119 高啟動轉矩 0.5S
120 啟動延時 2S
121 啟動時的功能 啟動延時中的水平運行
128 電機熱保護 熱敏電阻跳閘 熱敏電阻跳閘
130 啟動頻率 3Hz
131 初始電壓 30V
201 輸出頻率下限 0Hz 3Hz
202 輸出頻率上限 60Hz 60Hz
204 最小給定值 0Hz
205 最大給定值 60Hz 60Hz
207 加速時間 180S
208 減速時間 900S
221 電機轉矩極限 70%
226 頻率極限 63Hz
234 電機相位監(jiān)控 有效 有效
311 端子54模擬輸入 熱敏電阻輸入 熱敏電阻輸入
315 端子60最低比例率 4mA 4mA
319 輸出端子42 4-20 mA/0-Imax 4-20 mA/0-Pnom
321 輸出端子45 4-20 mA/0-Pnom 4-20 Ma/0-Tlim
326 繼電器輸出4-5 高于頻率下限
409 過轉矩跳閘延時 50S 30S
445 跟蹤啟動 有效 無效
446 載波類型 SF AVM SF AVM
圖4
離心脫水機的轉鼓旋轉速度高，任何機械部件的損壞或磨損都可能引起機器的失衡，引發(fā)強烈振動，為了避免在這種情況下開機造成的機械損壞和對工作人員人身安全的危害，在控制上采用了電子振動監(jiān)測器來防止上述情況的發(fā)生。ESW-mini-023 Electronic Vibration Monitoring安裝在離心脫水機的工作平臺上，可接受的振動幅度值是可調的，機械的振動被接收下來，轉換成相應幅度的電信號，在對電信號進行濾波運算處理后，輸出一組開關信號和一路0-20mA模擬信號。本機只采用了一組開關信號，當超出設定的振幅值時，開關信號動作，PLC停止轉鼓變頻器輸出來保護設備和工作人員的安全。
圖5
圖6
2.3 急停控制部分使用PILZ公司PNOZ X3型緊急停車安全繼電器，并在電控柜和設備旁分別安裝了急停開關，在需要時可以有效的切斷控制電源和PLC輸出，從而保護設備和工作人員的安全。
3 離心式脫水機的日常維護
主要集中在如下幾個方面：停機時經(jīng)常檢查螺旋潤滑油和中央潤滑系統(tǒng)潤滑脂的油位和傳動皮帶的松緊度，閘板閥的傳動螺桿也必需經(jīng)常涂抹潤滑脂潤滑，以防銹蝕造成閘板閥不能正常的運轉造成的設備不能正常操作。轉數(shù)測量接近開關的檢測間距也是很重要的檢查內容，如果在相同的設定值下，轉數(shù)比平時少很多，接近開關的檢測間距就變大了，造成了感應信號的丟失，需要重新調整固定。由于采用了Simatic模塊化PLC，使PLC的硬件更換相對更加容易，但使用了大功率的變頻器來驅動轉鼓和螺旋電機，使得變頻器和控制柜的散熱問題變得尤為突出，變頻器和控制柜的散熱風扇的正常運行和日常控制柜的保潔工作變得十分重要，應予以充分的重視。
