新型碟式表曝機的開發(fā)及應(yīng)用穆懷智王樹成齊和明摘要：本文敘述了氧化溝工藝的關(guān)鍵設(shè)備--新型碟式曝氣機的國內(nèi)外現(xiàn)狀，指出了目前國內(nèi)外產(chǎn)品存在的差距。描述了新型碟式曝氣機的研究及開發(fā)過程，以及新型碟式曝氣機的優(yōu)勢、創(chuàng)新點、應(yīng)用情況和社會效益。關(guān)鍵詞：碟式表曝機表面曝氣機轉(zhuǎn)碟曝氣機轉(zhuǎn)盤曝氣機曝氣碟片1.研究開發(fā)的目標(biāo)技戀雜1暢.縱1渴研眉究熟目薄的蠻和訂意綁義

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目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)碟曝氣機的碟片制造主要采用壓制玻璃鋼及高強度輕質(zhì)模制塑料制造等幾種方式。玻璃鋼碟片重量較大、能耗較高、生產(chǎn)規(guī)模小、且生產(chǎn)效率低、成本較高，產(chǎn)品的性能、效率、穩(wěn)定性較差；采用高強度輕質(zhì)模制塑料制造的碟片具有很好的強度和韌性；且重量輕、能耗較低、成本較低；產(chǎn)品的性能、穩(wěn)定性較高；生產(chǎn)效率高、易形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力。

碟片材料：我們經(jīng)過對國外碟片材料的三代發(fā)展過程進(jìn)行了反復(fù)研究和理論分析：第一、二代碟片材料采用玻璃鋼，由于玻璃鋼的比重大（比重＞1），玻璃鋼做成的碟片每半片重量約為15kg疫，兇對予水投平承軸際及迅軸辦承誦的斯受壁力趴條縫件陣產(chǎn)構(gòu)生扯影洞響采，猜增恰加攤了尾水閥平鑼軸非的群撓架度牌，鄭降跑低遍了蹦軸父承懶的軍使價用死壽至命獻(xiàn)，砌增叮加沾了爛能酬耗柏；博且份玻役璃尚鋼喜碟夾片雷為低了厭降屈低崖重形量防，詠增汽加塔了言固殃化帥劑唐的政添圍加本量厘，菌降戴低展了吧玻臂璃懇鋼序碟及片餡的甲機崖械論性擁能瓜，碌經(jīng)路幾響年駝污宋水六中涂運填行考后筐，奴碟南片寄在據(jù)使室用柴中恰有品可旺能栗分拼層病鱗己片肯脫梅落屆，貴降販低予了拖碟旨片放的坊使尤用舌壽倡命醫(yī)；辯第領(lǐng)三弦代鳳碟夾片射材探料哨采接用令高蛋強依度紫輕鄭質(zhì)稠模礎(chǔ)制冠塑托料天，貸由偶于怕碟也片界重野量翼輕漸每儉半移片此重隔量掙約歌為服1慢0敗k撕g有，捕因宵此貿(mào)改本善記了城水題平術(shù)軸勾及擊軸弱承邊的帖受跨力鴨情濃況航，愿降們低稈了燈水啄平悶軸婦的弱撓噴度洽，鏟提按高謙了殘軸盈承懸的嫌使籍用躬壽中命奮。茅我必們隙選腥用票三區(qū)種聾不股同熔牌命號伏B販1杏、河B顆2濤、什B頑3判的誘高宗強拴度墾聚喉苯箱乙惕烯乎，使試鬼生尿產(chǎn)兵了婚數(shù)粱百墓片招碟么片豐，報并島對撈這婆三禾種連塑史料餅的注碟較片繞進(jìn)膊行形拉弄力利試爸驗熔、纖破宴壞寺性碌試臺驗融、致韌挖性畏試冰驗耍、陶不揉同童P摩H瑞值藍(lán)液郵體禽進(jìn)被行炭長倡時寧間諒浸誼泡帥試船驗勒。奧最膨終胃確盤定終了絹適探合良國榆內(nèi)置污眨水冊處更理材工略程奇長宿期州運鐘行擔(dān)的聽碟惜片污材掀料磨為筋B透3騰高題強繳度梁聚栗苯本乙曾烯球，米并帝實搶現(xiàn)墓了你碟同片攻的曉規(guī)父模饅化喘生響產(chǎn)務(wù)。

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碟片的比重：氧化溝工藝中的轉(zhuǎn)碟曝氣機，一般位于走道板或防護罩下。如果碟片的比重大于1，由于意外原因造成碟片破損，破損的碟片將沉入水底，這將會擾動池底的污泥層，且破損的碟片不易被發(fā)現(xiàn)而及時更換，將降低轉(zhuǎn)碟曝氣機的整機的充氧及推流，嚴(yán)重的將會影響整個工藝。高強度聚苯乙烯塑料的比重為1.05，在注塑過程中采用了添加技術(shù)，在聚苯乙烯中加入添加劑，使碟片的比重小于1。這樣在意外原因造成碟片破損時，破損的碟片將漂在水面上，易于被污水廠的監(jiān)控系統(tǒng)或維護人員發(fā)現(xiàn)而及時更換，從而提高了轉(zhuǎn)碟曝氣機設(shè)備的可靠性。采用添加技術(shù)生產(chǎn)的注塑碟片較穩(wěn)定，可減少碟片的縮水等質(zhì)量缺陷，成品的合格率高、質(zhì)量好，且添加技術(shù)及工藝是目前國外最先進(jìn)的碟片生產(chǎn)技術(shù)及工藝，因此，在注塑過程中采用了添加技術(shù)和添加工藝，實現(xiàn)高起點的碟片國產(chǎn)化。

通過反復(fù)研究和幾十次的試生產(chǎn)，我們掌握了添加技術(shù)及生產(chǎn)工藝，并確定了添加劑的配比，使采用添加技術(shù)和添加工藝生產(chǎn)的注塑碟片達(dá)到國外同類產(chǎn)品的品質(zhì)。2.4模具研制和成型工藝優(yōu)化

模具：曝氣碟片的模具為引進(jìn)技術(shù)，在設(shè)計中充分考慮國內(nèi)的大型注塑設(shè)備性能特點，設(shè)計頂桿位置和尺寸、注塑壓力、鎖模力、定模方式。根據(jù)碟片的結(jié)構(gòu)形式及塑流分析，設(shè)計出最佳入水位置，模具采用熱流道板分流到多個熱嘴，幾個熱嘴分布在產(chǎn)品最佳入水點，膠料從這些地方進(jìn)入模腔。熱流道板有多組發(fā)熱線，用多組溫控箱來控制溫度。外接冷卻水水溫及冷卻時間根據(jù)我國的氣候、環(huán)境溫度及注塑機參數(shù)設(shè)計并可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，使該模具的加工工藝適合我國國情，并能在國內(nèi)批量生產(chǎn)碟片。

成型工藝：注塑設(shè)備采用日本三菱大型注塑機。為了滿足碟片的結(jié)構(gòu)需要，我們設(shè)計改造了大型注塑筒，使其射膠能力達(dá)到碟片的生產(chǎn)要求，并研究制定了生產(chǎn)成型工藝及檢驗標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了碟片的試生產(chǎn)。我們經(jīng)過幾十次的試生產(chǎn)，確定了最佳的鎖模力、熱嘴及熱流道的溫度、炮筒溫度、注塑壓力、保壓壓力、背壓壓力、回壓壓力、射膠量、射膠位置、射膠速度。在冷卻形式和冷卻溫度等成型工藝上，我們采用了雙水溫的冷卻形式，以適應(yīng)碟片不同壁厚及位置的冷卻溫度，制造出了較理想的碟片產(chǎn)品，形成了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力。2.5碟片的性能測試

由于轉(zhuǎn)碟曝氣機是用于污水處理廠中，將長期在污水環(huán)境工作，所以要求轉(zhuǎn)碟的碟片能夠抵抗多種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，針對此項要求，我們做了"碟片抗化學(xué)試劑腐蝕試驗"，將各種材料的碟片放入不同的化學(xué)試劑中浸泡一定時間后，觀察碟片強度和表面狀況的變化。試驗結(jié)果表明，B3材料的碟片對酸（包括強酸和弱酸）、堿（包括強堿和弱堿）、有機物及無機物等化學(xué)物質(zhì)具有很強的抗腐蝕性能，適合在污水環(huán)境下長期使用。同時我們還對碟片進(jìn)行了拉力試驗、破壞性試驗、韌性試驗、變形測定等較全面的檢測，取得滿意的結(jié)果。

考慮到國內(nèi)對碟片的充氧能力的測試還沒有一個嚴(yán)格的測試標(biāo)準(zhǔn)，在不同池容下測試的數(shù)據(jù)不同。因此，我們將碟片空運美國有關(guān)機構(gòu)進(jìn)行充氧能力的測試，碟片的主要工藝指標(biāo)優(yōu)于美國的同類產(chǎn)品。2.6水平傳動軸的研制

新型碟式表曝器機械傳動部分的關(guān)鍵部件是水平轉(zhuǎn)動軸，國外采用6"實心圓鋼，其精度要求較高，且價格昂貴。國內(nèi)必須采用實心圓鋼機加工，成品率較低，且加工費用高。另外，國外水平轉(zhuǎn)動軸跨度不能超過6米，對于溝寬大于6米的氧化溝，溝的中間必須增設(shè)土建支墩，否則水平轉(zhuǎn)動軸撓度過大，將影響曝氣機的整機性能。增設(shè)土建支墩將會增加土建投資，并可能影響氧化溝的水力流態(tài)。我們經(jīng)多次調(diào)研及計算確定，曝氣機水平轉(zhuǎn)動軸采用厚壁20#優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)用無縫鋼管制造，利用計算機優(yōu)化設(shè)計及自編軟件計算其強度、撓度和疲勞強度。根據(jù)不同溝寬、碟片數(shù)及傳動功率，選擇不同直徑、壁厚的鋼管。單軸長度可達(dá)10米。

為了適合不同結(jié)構(gòu)形式的氧化溝工藝，我們設(shè)計了多種的水平軸傳動形式：主要有單根水平軸傳動形式和雙根水平軸傳動形式。雙根水平軸傳動形式由一個電機驅(qū)動減速機經(jīng)聯(lián)軸器帶動兩根水平轉(zhuǎn)動軸同時轉(zhuǎn)動，此結(jié)構(gòu)形式適用于超大溝寬的氧化溝，或者用于兩個溝由單臺驅(qū)動裝置驅(qū)動的氧化溝。2.7軸承和軸承座的研制

軸承及軸承座：曝氣機水平轉(zhuǎn)動軸的支承軸承設(shè)計選型上，充分考慮了轉(zhuǎn)速、負(fù)載、支點跨距大、安裝誤差、溫度造成的水平軸伸縮及使用壽命等因素，采用合理尺寸的調(diào)心滾動軸承，其可自動調(diào)心且使用壽命，油脂潤滑。軸承帶有分開式軸承座，安裝維護方便，并設(shè)有游動支承座，以克服安裝誤差，補償因溫度變化引起的軸向伸縮。軸承座進(jìn)行防腐處理，兩端設(shè)有密封性能較好的迷宮密封及兩個唇型密封，用以保證雙向密封,防止?jié)櫥孤┘拔畚镞M(jìn)入軸承，適合潮濕的污水環(huán)境下長期運行。2.8驅(qū)動裝置和聯(lián)軸器

驅(qū)動裝置：曝氣機的驅(qū)動裝置直接影響到整個設(shè)備的可靠運行及長期運行費用。我們經(jīng)多次調(diào)研，采用立式安裝的戶外型電動機及立式硬齒面圓柱齒輪減速機，具有良好的自潤滑系統(tǒng)，使用壽命長（壽命＞15年），故障率低。立式安裝的電機，使其遠(yuǎn)離液面，因而減輕了水霧對電機絕緣性能的影響。電動機及減速機可用于24小時連續(xù)運行，允許中度沖擊負(fù)荷，并有較好的防腐涂層和密封，適合潮濕的污水環(huán)境下長期運行。

聯(lián)軸器：每套驅(qū)動裝置與水平轉(zhuǎn)軸之間由聯(lián)軸器連接；每套由兩個水平轉(zhuǎn)軸及一套驅(qū)動裝置組成的曝氣機，兩個水平轉(zhuǎn)軸之間由兩個軸承座分開，其間的連接也由一個聯(lián)軸器連接完成。此聯(lián)軸器采用撓性聯(lián)軸器，可補償水平轉(zhuǎn)軸的誤差，傳遞扭矩，減緩傳動上的沖擊震動。3.研究成果和技術(shù)性能3.1主要研究成果

通過消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)和自主研究開發(fā)，成功地研制出效率高、重量輕、抗老化、成本較低、加工質(zhì)量穩(wěn)定的碟式表曝機，總體性能優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品，適用于大、中、小規(guī)模的氧化溝工藝的污水處理廠。

該研究在碟片材料選擇、添加技術(shù)應(yīng)用、碟片結(jié)構(gòu)改進(jìn)和機械傳動的優(yōu)化等方面有創(chuàng)新突破，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

形成了新型碟式表曝機系統(tǒng)的全套設(shè)計和生產(chǎn)工藝（包括碟片成型和機械制造等），滿足大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的要求。3.2主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和性能參數(shù)

轉(zhuǎn)碟直徑：1400mm

轉(zhuǎn)碟比重：0.95t/m3

半片轉(zhuǎn)碟重量約：10kg

單碟最大供氧能力：1.45kgO2/h

最大動力效率：2.11kgO2/kw.h

最佳工作水深：約4.3米

轉(zhuǎn)碟浸沒水深：230～530mm

經(jīng)濟浸沒水深：500mm

轉(zhuǎn)碟轉(zhuǎn)速：30～60rpm

經(jīng)濟轉(zhuǎn)速：50rpm

主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)達(dá)到或超過國外同類產(chǎn)品的水平。4.設(shè)備產(chǎn)業(yè)化和工程應(yīng)用4.1產(chǎn)業(yè)化情