北京市第九水厂是一座设备先进、自动控制化程度高、出水水质优良的现代化大型地表水水厂，日供水达到170万吨，涵盖了北京大部分城区。其水源引自南水北调的丹江口水库，由于水质变化大，处理工艺复杂，原水经过混凝、沉淀、过滤、活性炭吸附、膜处理、污泥处理等工艺处理才可达到饮用水标准。

一、离心式污泥脱水机工作原理

悬浮液经进料管和螺旋出料口进入转鼓，在高速旋转产生的离心力作用下，比重较大的固相颗粒沉积在转鼓内壁上，与转鼓作相对运动的螺旋叶片不断地将沉积在转鼓内壁上的固相颗粒刮下并推出排渣口，分离后的清液经液层调节板开口流出转鼓。螺旋与转鼓之间的相对运动，也就是差转速是通过差速器来实现的，其大小由螺旋电机来控制。差速器的外壳与转鼓相联接，输出轴与螺旋体相联接，输入轴与螺旋电机相联接。转鼓电机带动转鼓旋转的同时，也带动了差速器外壳的旋转，螺旋电机通过联轴器的联接来控制差速器输入轴的转速。使差速器能按一定的速比将扭矩传递给螺旋，从而实现了离心机对物料的连续分离过程。离心机具有两种自动控制功能，即差转速控制和力矩控制，由于物料含固率可能会有波动，采用恒矩控制使离心机负荷处于稳定状态，使得分离效果处于较佳状态，很好地保证离心机可靠安全运行。离心机本身具备优良的密封性能，污泥脱水处于全密封状态下工作，使得环境清洁干净。

二、控制系统的建立及控制实现

2.1 控制系统的建立

本套安德里茨离心机控制系统采用施耐德Premium系统为核心。

（1）硬件：电源、底板、CPU、模拟输入模块、模拟输出模块、数字量输入模块、数字量输出模块、通讯模块、触摸屏等。

（2）软件：PLC软件采用施耐德UNITY PRO；触摸屏采用VIJEO DESIGNER。PLC与触摸屏采用TCP/IP以太网建立连接。同时，PLC的通讯模块将各种数据采用以太网方传送至上位机，实现远程监控。

（3）驱动器系统：转鼓电机与螺旋电机采用独有的共直流母线双变频连接模式，这种模式具有起动平缓，调速范围大，可以满足不同含固率液体的处理，显著提高处理量。

2.2 控制系统的实现

（1）程序结构描述。第一步创建项目并建立硬件系统。第二部建立通讯模式。第三部创建DFB模块。DFB用户功能块实现对应用程序进行结构化和优化。程序序列在应用程序中重复多次，或者需要设置标准的编程操作就可以使用。在这里创建电机和阀门DFB模块，在程序应用时，电机和阀门子程序调用此模块简化程序设计和输入，提高程序可读性，便于程序调试。更容易设置处理参数，它独立于应用程序，可对其单独调试。第四步，创建主程序。主程序由两部分组成：第一部分系统上电后，主程序将调用子程序，并完成初始化检测，并与上位机和触摸屏建立通讯链接，此时主程序进入待机状态。第二部分SFC顺控程序建立，SFC代码段主要用在项目的主任务中，每一个SFC代码段由一个或多个SFC顺序串组成，实现顺序串控制的条件，由顺控FBD程序完成。第五步，建立针对每个设备的子程序。设备子程序可以通过触摸屏实现单独控制，在自动状态下与顺控程序配合实现自动调节与控制。

（2）程序在设备运行中实现控制变量换算。自动控制根据工艺流程不同分为启动过程、加速过程、PID调节过程、高速清洗和低速清洗过程差转速的计算和调节：RS=（AS-SS）/K

式中：AS为转鼓转速或绝对转速；SS为螺旋输送机转速；K为差速器比率（决定于离心机所配备减速箱的减速率，这套设备为174）；RS为相对转速。

RS进泥浓度影响：进泥浓度低时需低差速运行，降低沉渣含湿度，但增大扭矩。当进泥浓度高时，需高差运行增大泥渣的含湿度，减小扭矩。若差速过高会引起涡流从而影响澄清度。AS提高对泥渣的影响：高转速提高了回收沉渣颗粒的性能；提高进泥量；泥渣压缩性好，则能降低泥渣的含湿度。但过高转速对螺旋输送机会造成过度磨损；扭矩大；振动大等现象。

PID控制模块。

PID变量的定义。

PV=FV÷100×174（B）×49（Tr1）÷3930（Tr2）

式中：FV为螺旋转矩反馈值；B为差速器转速比值；Tr1为螺旋电机转矩值；Tr2为差速器转矩值；SP为螺旋转矩设定值。通过以上换算使转鼓与螺旋之间的差速达到稳定，保证螺旋推料速度的稳定。

（3）变频器执行控制功能同时在能量转换过程中实现节能。一方面安装在螺旋和滚筒之间的外摆线型减速器在连接螺旋的出口轴上形成大的转矩；另一方面它确保了一个准确的、可变的、不同的速度（螺旋相对滚筒），在输入轴上进行的简单运动。通过设备皮带轮，将转鼓发动机转矩用于减速器的外凸缘上；这个转矩以高速（滚筒速度）直接驱动滚筒，并且以与滚筒有关的更高的速度（相对速度）间接驱动螺旋，同时以辅助螺旋速度（SS）驱动减速器输入轴。

三、离心机使用及日常维护

3.1 进泥量及污泥浓度控制

每台离心机设备都有可承受极限进泥量和极限污泥浓度，实际运行中若超过该值，可能使离心机的磨损加剧甚至损坏。因而必须严格控制进泥量及污泥浓度在允许范围内，当进泥浓度增加时，要相应的降低进泥量，以获得较佳处理效果。

3.2 合理使用絮凝剂

使用阳离子对污泥进行调质，才能实现离心脱水。如果出现污泥含水率低，污泥随地流现象，首先检查污泥配制及投加系统是否有问题，若设备未出现异常，应及时调高絮凝剂投加浓度。控制不好絮凝剂的投配，不但影响制泥效果，而且造成药剂浪费。

3.3 分离液浑浊泥饼回收率低的解决方法

主要转鼓与螺旋差速太低，应提高差速；主转速太低，应提高主转速；进泥量太大，应降低进泥量；螺旋输送器磨损严重应维修或更换，絮凝剂效果不好及时调整絮凝剂浓度。

3.4 运行中变频器转矩过高报警的处理

主要转轴扭矩过大它与进泥量太大；进泥浓度过高，泥渣进入脱水机造成缠绕或堵塞，应立即停车予以清除。

3.5 离心机振动或噪声太大的解决

泥渣进入脱水机造成缠绕或堵塞；由于上次停机时高速及低速冲洗不干净，或一段时间未用，造成泥渣板结。这些不均匀的污泥沉降在转鼓内造成缠绕和堵塞。可停止制泥再次进行高速及低速冲洗。如仍无法解决需停机开盖清理离心机。

四、结论

本论文主要结合工作背景和实际应用，深入分析离心机脱水机的运行原理，控制系统建立，控制环节的内部换算，及与离心机脱水机配套设备工作原理在各环节起到作用，并阐述在工作过程使用情况与维护的一些体会。