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1、中国土木工程学会水工业坌全垫皇耋塑垒垫堡主些婴鱼三盗堂查銮堕兰全望!：!叁自控式移动清污机南通华新环保设备工程有限公司包宏明一、前言污，清污机的耙斗采用重载结构形式，可有自控式移动清污机是一种用于城市给效将污物从井下截取并提升至平台外运处水、排水、市政水利、污水处理、城市防洪置，该设备的自动定位精度可控制在lmm内。等设施处作拦截污物的清污设备，其主要作二、自控式移动清污机发展前景用是截取水利泵为提高人站进水口垃圾等民生活质量，杂物，以达到保改善投资环护水泵及减轻后境，改革开放续处理负荷目以来，国家加的。大了环境保护为节约工程的建设步伐，投资及提高设备根据国务院自动化控制的水关于环境保护平，自
2、控式移动若干问题的决清污机克服了常定和国家规清污设备多台环境保护“十固定布置型式，五”计划的自控式清污机外形图设备在一系列机精神要求，据械动作及控制程序上采用了机电一体化技估计，在“十五”期间，国家用于环保投资术，实现共需7000亿元，其中仅大气污染防治和水污套传动机构自动完成多仓清污工作目的。自染防治的投资就达5500亿元，国家有关部门控式移动清污机关键部件全部设置在移动机已将环保产业作为“未来经济发展中最具潜架上，按控制指令要求可在轨道上逐仓直线力的经济增长点之一”。移动并在任一仓格栅井位置准确定位进行清我国在环境综合治理起步较晚，改革开中国土木工程学会水工业分会机电委员会机械专业四届二次
3、学术交流年会论文集发以来，随着国力的加大而加快了环境保护的建设力度。同时为改善投资环境、提高人们的生活质量，近年来国家加速城市污水处理工程的建设步伐，仅1999年就立项166个污水处理工程。根据国务院关于环境保护若干问题的决定和国家环境保护“十五”计划的精神要求，如以用于水处理项目工程投资2000亿元估算，将由近600亿元用于专项的环保设备。因此通过这些项目的分步实施将形成很大的水处理设备需求市场。在此阶段，我国将预计新建污水处理厂将达1000余座，而与污水处理厂管道系统配套的新建各类泵站的数量将不胜其数，同时相当部分的原有泵站设备已进入报废及更新阶段。根据历年固定式清污机清污效率低、回转式固
4、液分离机、链传动多刮板格栅除污机、阶梯式格栅除污机、转鼓式格栅除污机、钢丝绳传动格栅除污机等，其均为固定布置形式，即每一格进水井中均应设置一套水下栅条及水上机架和传动装置。随着市政水利设计规模越来越大，泵站的进水宽度也有原来的3-4m增加至10m以上，清污设备也水涨船高地出现了5、6台以上并列布置的现象，由于每套均配制了传动机构及上部机架，大幅度增加了工程的投资，如以5台设备布置为例，其设备的总价在i00万元人民币左右，总电耗约为185kWh，从技术及经济投资分析，多台固定布置显然是不科学的。为改变不合理的多台固定布置现象，上海市曾在苏州河综合治理工程中先后引进了工程投资高及能耗大的弊端，经有
5、关专家预移动式清污设备用于泵站，但由于其移动定测，今后在大型污水处理厂、城镇水厂、市政泵站等工程将由移动式清污设备占主导地位，因此自控式移动清污机投放市场将有着不可估量的社会和经济效益。同时，随着原固定式清污机经历年来在总体布置及使用上暴露的弊端，根据上海最近修订的Ck海市雨污水泵站设计规程修订本的指导思路，已将移动式清污机列入推荐内容，因此，对推广使用该产品有重要的促进意义。三、产品技术经济分析综上所述，清污机械是市政水利工程前位精度差而未能发挥正常作用，设备平面上的移动最后改为人工插销控制，同时其昂贵的价格也抑制了移动式清污设备的推广使用。而开发研制技术含量及自动化程度较高的自控式移动清污
6、机，不仅可避免上述不科学的设计与布置，还可大大降低工程造价，同样以5台布置规模作比较，采用移动式的设备总价约为40万人民币，电耗为48kWh，设备运行控制采用先进的PLC及数字模块技术，操作安全可靠，同时相应节约了设备的能耗和运行费用。以我国水处理事业蓬勃发道处理必不可少的水处理设备。按其结构形展的大好趋势分析，该项开发研制成功有着式分析，传统的清污设备有犁型尼龙齿耙的良好的发展市场。66中国土木工程学会水工业分会机电委员会机械专业四届二次学术交流年会论文集为填补国内空白，避免引进及造成国家外汇的浪费，同时也为了提高我国民族工业的整体水平，我公司技术开发研究人员在消化吸收国内外同类产品先进技术
7、的基础上，通过计算、设计、制造、改进等各阶段的不断努力，成功完成了自控式移动清污机产品的试制，得到专家的一致好评。四、结构介绍自控式移动清污机主要由行走机构、耙斗、上下牵引机构、翻耙机构、水下栅条等主要部件组成。行走机构为设备的核心，其包含了行走电机减速装置、机架、作牵引耙斗上下行走的电机减速装置和钢丝绳卷筒机构、耙斗开启或闭合的翻耙电机减速装置：耙斗为重载型，耙齿为装配结构形式，以作调整间隙用；水下栅条按后序处理工况需要可加工成等距离间隙的组合件，上部为引导垃圾上升的托渣板。行走机构采用减速电机带动上部机架及所有传动机构沿设置在平台上的钢轨作平面位移型式，并利用数字模块及感应控制技术保证设备
8、移动至规定的位置精确就位。同时利用钢丝绳的传动原理通过上下减速电机将耙斗沿栅条下行，当抵达井底时，高程控制系统指令电机停机，此时翻耙电机动作，当耙斗到达规定的合耙角度时，控制系统指令翻耙电机停机，同时指令上升电机将沉积于井底的垃圾及漂浮物捞出，耙斗到达机架卸料口时，设置在机架上方的刮板随耙斗的移动而徐徐将污物刮入随机行走的垃圾储物小车内，此时清污一次工作完成。根据污物量的多少，在控制箱内可设定每一仓的清污循环工作次数。当第一仓清污工作完毕后，控制系统将指令清污机的移动行走机构进入第二仓的正确位置进行上述清污工作。五、主要构件计算1、耙污量及耙污频率计算：1)、栅渣量：wd=。W-86400(K
9、1)(kg)式中：吐。=最大通过污水量(m3Is)wl-栅渣量：每1000m3污水中，当栅片净距为3050mm时，渣量为003-001(m3)K-=生活污水流量总变化系数=1202)、除污频率：Wh=每小时渣量=W124(kgh)47599kghn=每小时耙污次数=whQ污(次)159次式中：Q污=每次耙污量=300kg(按2m耙宽计)2、耙斗牵引力计算：T=牵弓I力-k(P-+f。)(kg)Pl=下滑力=(F-W-Ff)sina(kg)式中：w=耙斗截污时垂直总重-W。+W2(kg)Wl-耙斗装置自重(kg)W2=污物重量(kg)Fr=浮力(kg)a=格栅安装角(。)fu=耙斗和污物提升时的
10、摩阻力=laP。(kg)67中国土小rT程学会水三、业坌全型生!至星全型!垡主、业型旦三盗兰查銮堕兰全笙兰墨_-_-_-_-_-_。P一。la=牵引摩擦系数=05P2=耙斗和污物对栅条的法向推力=WcosQ(kg)k=计算系数(考虑耙斗牵引时其他阻力增加)=153、牵引功率计算：Ni=TV(6120n总)(kW)式中：V=耙斗升降速度(mmin)rl总=总传动效率=rllrI2rl。rl，=牵引减速机传动效率n：=传动系统轴承总效率r1=绳筒与滑轮效率4、翻耙功率计算：N：=nM96005rl(kW)式中：n=翻耙减速机输出转速(rmin)M=转臂力矩(kgcm)n=翻耙传动效率=O75、行驶
11、功率计算：N：-PVtr612011(kW)式中：P=P行+P风(kg)P打=行驶阻力=13Q(ud+2K)D(kg)Q=行走机架及设备重量(kg)u=行走轴承滚动摩擦系数d=轮轴直径(cm)K=车轮滚动摩擦力臂=01(cm)D=下轮赢径(cm)PM风压阻力=qAC(kg)Q=基本风压(按沿海地区考虑)=15(kgm2)A=机架移动部分有效迎风面积=kA(m2)k：机架结构型式迎风面的充满系数=05A=机架外部轮廓垂直于迎风面的面积(m2)C=机架体型系数V行=行驶速度(mmin)l=行走机构传动效率=056、其他零件计算：其他零件如轴、钢丝绳、机架等按常规公式进行计算。六、技术创颥点l、行走
12、机构的正确定位移动式清污机的正确定位是困绕着清污设备发展的技术关键，多年来由于不能解决上述问题而形成了普遍选用多台固定式布置的局面，上海地区曾先后引进了德国、英国的移动式清污机，但由于移动定位精度差问题而最终改成了利删人一r匝销进行定位，既增加了操作工人的劳动强度，又易造成由于定位的偏差而产生设备运行故障。白控式移动清污机基本采用楼寓电梯的移动定位技术，在i殳计中采刚了先进自动伸缩定位装置，依据结合PLC及感应控制技术，以提高移动定位准确度，为确保其控制值在没定的偏差范围内，在各区格内设置感应控制器进行位置的最终限位。2、耙斗的结构设计多年米消污机的耙斗一般只能捞取细小的垃圾，随着泵站设计规模
13、越越人，迸水中国土木工程学会水工业分会机电委员会机械专业四届二次学术交流年会论文集中的垃圾成分也变得格外复杂，树干、箩筐等粗大的垃圾也随进水而漂入，常规的耙斗结构形式已不能满足上述工况的使用要求。同时，由于耙斗结构设计上的缺陷，一般易发生由于耙斗的结构形状及重量轻原因而产生在开泵时耙斗易浮于水面、钢丝绳乱绳现象，给设备安全运行带来隐患。针对上述不利状况，我们在设计中仔细分析大型泵站开泵时的水流状态、垃圾成分等综合条件进行反复计算和修改设计，耙斗采用空腹腔内浇灌混凝土的结构形式，以增加自重以使耙斗在开泵状态下能顺利下行至井底，避免产生耙斗漂浮而导致松绳现象发生。同时为提高清污效率，在设计中改变耙
14、斗通常依据自重产生的分力插入力欠小的不利状况，耙斗系统在结构型式上利用杠杆原理采用了机械式强制性合耙措施，以保证耙斗在机构动作控制中始终能有效完成清污工作。3、过载保护及机械动作控制由于主传动装置的工作电流较小，单从电气上设置过电流保护其灵敏度难以得到保证，为此在轴装式减速机的出轴端设置过力矩保护装置，当截污工作扭矩超出减速机额定输出扭矩时，过载保护装置瞬间动作并切断电源，同时发出报警，以避免设备的损坏。自控式移动清污机能否正常运行与各动作位置准确密切相关，其关键是控制系统及机械动作的相互配合，为保证设备的使用可靠性，在各部件的一系列动作控制过程中均采用防护等级为IP68的感应控制元件，设计上考虑双套设置，以确保动作位置正确、可靠。七、结束语我公司是最早从事环保设备制造企业，历年来在全国享有一定的著名度。多年来在各大设计院所及高校的技术支持下，制造的水处理设备品种已涉及给排水的整个范围，在技术创新的基础上，不少新产品先后被评为国家级、部级、省市级优质产品和科技进步奖，得到用户的一致好评。自控式移动清污机的研制成功既为企业增加了具有举足轻重的拳头产品，同时又为国家节约大量宝贵外汇。随着产品不断推广使用，自控式移动清污机将以先进的技术、优良的服务为我国给排水事业作贡献。
