潘 罡

(上海市自来水市南有限公司，上海 200002)

1 概述

某水厂二期沉淀池的形式为机械混凝斜管沉淀池。设计规模为20万m3/d，共设独立2座，每座设计能力为10万m3/d。前后混合采用机械混合，絮凝采用机械絮凝形式，沉淀为斜管沉淀池、混合、絮凝、沉淀池合建。

前后混合池混合接触时间为30 s，有效容积为37 m3，与絮凝沉淀池合建。其中前混合池出口设有助凝剂加注管。

机械絮凝时间为19．0 min，内设第一、二、三絮凝区G值分别为80、50、20 s，每座设3套四轴并联水平轴式絮凝搅拌器，转速逐级下降，每级搅拌器转速可调节。

沉淀池采用斜管沉淀池，上升流速采用1．93 mm/s，每座沉淀池斜管区面积为630 m2。斜管长度为1 m，水平倾角θ采用60°，内径32 mm。斜管上部的清水区高度1．2 m，斜管下部布水区高度1．6 m，积泥区高度为0．53 m。斜管材质采用不锈钢。

斜管沉淀池沉淀区底部设置液压底部往复式刮泥浓缩机。共装设纵向液压底部往复式刮泥浓缩机(21 m×7．5 m)共8组，横向液压底部往复式刮泥浓缩机(17．5 m×2 m)共4组。排泥方式为通过纵向液压底部往复式刮泥浓缩机将积泥刮入横向液压底部往复式刮泥浓缩机工作区域，再通过横向液压底部往复式刮泥浓缩机将积泥刮入单边池底部污泥斗，利用污泥螺杆泵排出。控制方式为通过安装在横向液压底部往复式刮泥浓缩机工作区域内的泥位计探测积泥泥位，当高于设定值时启动污泥螺杆泵及相应阀门;当安装在排泥管道中的污泥浓度计探测的浓度低于设定值时关闭污泥螺杆泵及相应阀门，以确保进入污泥脱水系统中污泥缓冲池的污泥浓度符合离心脱水机的进泥要求。

2 液压底部往复式刮泥浓缩机的简介

液压底部往复式刮泥浓缩机(以下简称底部刮泥机)是依据水力学原理设计的能够连续产生往复运动传输污泥的底部刮泥机［1］。底部刮泥机由液压驱动系统(由液压单元、液压缸装置、液压缸、传感器、液压软管组成)、连杆系统(由活塞延长杆、三角臂固定架、三角臂、连接臂、连接臂回转支架、导向装置、导向管、推拉杆组成)、刮泥框架(由楔形刮泥板、扁钢条、交叉条、滑鞋、滑板组成)三个系统构成，如图1所示。

图1 往复式刮泥浓缩机系统构成图Fig．1 Chart of Reciprocating Scraping Sludge Thickener System

底部刮泥机工作时由液压驱动系统通过连杆机构带动刮泥框架在沉淀池底部平面上做往复运动，即液压驱动系统产生作用力;连杆机构沿沉淀池轴线方向准确地将垂直方向的作用力转换为水平方向的作用力进行传递;刮泥框架受作用力后在沉淀池底部平面上做平移往复运动。液压驱动系统中液压缸处安装两个位置传感器，一个安装在起始位置，另一个安装在终端位置。工作时位置传感器产生信号，使液压缸通过连杆机构驱动刮泥框架改变运行方向。液压驱动系统中液压单元上的流量阀可调节刮泥框架的运行速度，其返回速度为前进速度的两倍。当刮泥框架上的楔形刮泥板向前运动时，其凹面将污泥向污泥槽的方向推送;当刮泥框架做快速返回运动时，楔形刮泥板在污泥层下迅速滑动，这样污泥就流到楔形刮泥板前面。底部刮泥机可通过PLC预设运行时间和暂停时间进行自动控制。

这种底部刮泥机的主要优点为:当底部刮泥机将污泥推向集泥槽时，底部刮泥机的往复运动稠化了污泥，因此提高了污泥的含固率(含固率不低于3%)。由于楔形刮泥板比较低矮，刮泥过程只在泥层的底部进行，刮泥和污泥沉淀互不干扰，增强了沉淀效果;由于所去除污泥都处于泥层底部，已经经过了较长时间的挤压过程，污泥浓度较高，有利于后续污泥脱水工艺处理。底部刮泥机和沉淀池底平面是通过滑鞋和滑板接触的，即由安装在刮泥框架底面扁钢条和楔形刮泥板交界处的滑鞋与安装在沉淀池底平面的滑板接触，滑鞋和滑板均为高密度聚合物制成，保证底部刮泥机和池底之间的摩擦相对较小，因此驱动底部刮泥机沿池底运动所需的能量也较低。此外底部刮泥机属平面连杆机构中的双摇杆机构范畴，其特点决定了设备的磨损少、运行精度高、能耗低、使用寿命长等优点。

3 液压底部往复式刮泥浓缩机的安装步骤

(1)准备工作:确保池体平面度符合要求、标明池体中心线和垂直线。

(2)刮泥框架制作:池底扁钢放置和焊接、楔形刮泥板的布置和焊接、交叉条的布置和焊接、滑板安装、滑鞋安装。

(3)连杆系统的安装:三脚臂固定架和三角臂安装、连接臂安装和连接臂回转支架的焊接、推拉杆的焊接、导向管安装和导向装置的安装、液压缸装置安装、活塞延长杆安装。

(4)液压单元及控制柜安装:液压单元定位、高压油管连接、控制柜定位、控制柜接线。

4 液压底部往复式刮泥浓缩机的安装关键

4．1 确保池底平面度符合要求

底部刮泥机的刮泥框架是安装在沉淀池池底平面上的。根据设备对池底平面度的要求，其偏差不能超过±5 mm。其目的是尽量让刮泥框架的滑鞋平面(设备接触面)和池底上安装的滑板平面(土建接触面)能完全接触，以保证往复推泥时底部刮泥机平稳灵活运动，以及底部刮泥机和池底之间的摩擦相对较小。因此在安装前必须要求土建方确保池底平面度符合要求。

4．2 标明池底中心线和安装油缸池壁侧的垂直线

池底中心线和安装液压缸池壁侧的垂直线的关系是相互垂直的，标明这两根线对安装工作有指导作用。刮泥框架的中心线即为池底中心线，也是推拉杆的中心线，刮泥框架在工作时沿着中心线做往复运动。而液压缸活塞延长杆的中心线即为池壁侧的垂直线，液压缸在工作时沿着池壁在垂直方向做上下运动。推拉杆和活塞延长杆通过三角臂连接构成平面连杆机构。如果中心线和垂直线有偏差，轻则造成推泥阻力增加，引发液压单元过载报警;重则造成连杆机构磨损脱焊等现象，引发传动构件损坏。

4．3 导向管和导向装置的定位须准确

导向管和导向装置配套使用，在刮泥框架沿中心线往复运动时起定位作用，也是平面连杆机构的保护装置。

导向管和导向装置的安装要待三脚臂固定架和三角臂安装、连接臂的安装和连接臂回转支架焊接这两个步骤完成后方可实施。

安装导向管:导向管中心线必须与推拉杆中心线平行;导向管内侧必须保持光滑，外侧焊接时要非常小心，不能穿透到内侧，否则会增加不必要的阻力，引发液压单元过载故障报警。

安装导向装置:把导向装置插入导管内再往池壁方向往外拔，为固定板定位;将固定板固定到墙上，然后再把导向装置焊接到固定板。焊接后导向装置在导管内运行时，应尽量减少摩擦。

4．4 三脚臂固定架和液压缸装置底座的固定需牢固可靠

液压缸是底部刮泥机工作的动力输出，三脚臂固定架是平面连杆机构的支撑。该两个部件的受力最大，因此其固定需牢固可靠。此次施工中采用的是化学螺栓固定，所以必须严格按照化学螺栓的施工工艺进行。

安装底部刮泥机的化学螺栓规格为M16×125，其钻孔深度要求为190 mm，孔径要求为18 mm。钻孔后需完全清洁孔内混凝土碎屑及灰尘，注入标准剂量的化学药剂，将化学螺栓旋入孔内，待4 h凝固保养期后方可对化学螺栓进行紧固。其中最关键的一点是确保钻孔深度。

在实际安装施工中，由于混凝土中有钢筋，普通冲击钻在钻孔时遇到钢筋后无法打穿，所以部分钻孔深度无法达到要求，化学螺栓在拧紧时未达到其规定的扭矩(120 Nm)，刮泥机工作时会将化学螺栓连根拔起，起不到固定作用;或虽能拧紧到其规定扭矩，但在底部刮泥机液压缸向下工作时，其底座承受相当大的向上推力，也会将化学螺栓连根拔起，造成液压缸装置偏位或连杆机构偏位，引起作用力的传递方向出现偏位，这样会造成更加严重的设备故障。

普通的安卡锚栓式开孔机，由于需预先固定在开孔位置附近的墙面上，而现场实际的施工位置很小，无法固定开孔机。且开孔机工作时每钻一个孔需要拆卸一次，费时费力，故不采用。我们采用了HILTI公司的DDEC-1型手提式钻石钻孔机，该钻孔机转速能达到9 100 r/min，能快速穿透钢筋混凝土，迅速切断钢筋，用于精确、快速地钻出8～35 mm的锚栓孔和贯穿孔。并且该钻孔机仅需单人操作，无需复杂培训，符合施工要求。这样既保证了化学螺栓安装时必须的钻孔深度;又保证了化学螺栓拧紧后能达到标准扭矩;从而保证了底部刮泥机液压缸装置底座和三脚臂固定架固定的可靠。

4．5 活塞延长杆的安装需可靠

活塞延长杆一头与液压缸活塞连接，另一头与三角臂连接。

活塞延长杆与液压缸活塞的连接:活塞延长杆与液压缸活塞的连接方式为螺纹连接。安装时将活塞延长杆旋入液压缸活塞螺纹内，必须完全接触。不能在液压缸活塞使用任何工具，以免损伤液压缸。旋紧后勿忘在活塞延长杆上拧紧止动螺丝，该止动螺丝带有塑料卡锁，能避免活塞延长杆上下运动转向时产生的振动引起螺纹松动，以免出现脱落现象。

活塞延长杆与三角臂的连接:在连接前需确定活塞延长杆上方所有零部件均已紧固。确保止动螺丝和安装限位传感器螺杆孔方向面对推泥刮刀框架。确定活塞延长杆与三角臂连接后开口销安装到位，若不到位可能会引起三角臂卡死现象，造成连杆机构损坏。

5 总结

综上所述，安装液压底部往复式刮泥浓缩机的原则是保证机械部分运动的灵活、可靠和阻力最小化。即确保安装后传动机构的中心线和垂直线相对应来保证刮泥机运行的灵活和阻力最小化;确保安装后导向装置平行度的达标来保证刮泥机运行的阻力最小化;确保安装后液压缸底座和三脚臂固定架固定方式的牢固来保证刮泥机运行的可靠。

［1］朱寅春，阎小玲，王晏，等．往复式底部刮泥机在矩形沉淀池中的设计与应用［J］．净水技术，2012，31(5):67-70．