陶瓷过滤机真空抽滤系统故障分析及改造
时间：2023-01-16 17:15:07 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李 晶
（江西铜业股份有限公司德兴铜矿，江西上饶 334224）
陶瓷过滤机自20 世纪90 年代问世以来，以其较高的效率性及资源利用率、明显的节能性、高产能、滤饼含水量少等优势，受到大量矿山企业的追捧，并且呈现出不断向其他行业及领域扩大的趋势。该设备主要依靠真空抽滤系统来减少过滤物料中所含的水分，真空抽滤系统作为陶瓷过滤机的关键部分，在实际操作中由于使用频率过高等原因部分零件会频繁出现问题，如真空泵、液位电极棒、滤液泵体等不能降低水分，进而影响整台设备的工作效率。因此，如何正确改造真空抽滤系统，使其在实际生产过程中发挥最大效用，是非常必要的。本文将通过陶瓷过滤机在实际生产应用中，真空抽滤系统遇到的常见故障进行分析，研究出科学的改造方法。
如今常用的陶瓷过滤机是在老式过滤机的基础上创新完成的。其工作原理主要是利用抽取过滤介质（微孔滤板）内腔真空产生与外部的压差，使料浆槽内悬浮的物料在负压作用下吸附在过滤介质上，固体物料因不能通过过滤介质上的细小微孔被截留在过滤介质表面，而液体因真空压差的作用以及滤板的亲水性顺利通过过滤介质进入气液分配装置（真空桶）外排或利用，达到固液分离的目的。
在实际操作中陶瓷过滤机的过滤主要依靠陶瓷板，陶瓷过滤板所用材料含有无数极其微小的毛细管，能够产生毛细作用。在过滤过程中由于其毛细管力作用，在整个过程中只有水能通过滤板，而空气始终不能通过，从而完成过滤任务，有效减少了固液分离时的能源消耗，提高了真空度。由此可以看出，真空抽滤系统是否能正常工作，决定了陶瓷过滤机的工作效率。作为陶瓷过滤机的核心系统，真空抽滤系统主要由真空泵、气动阀、真空表、液位电极、闸阀、滤液罐、滤液泵、各类管线等部分组成。其工作原理就是形成真空环境，为陶瓷过滤机的生产过滤服务，使陶瓷板过滤后的液体经滤液罐排放或再次利用[1]。
陶瓷过滤机真空抽滤系统的安装一般有3 种形式。
（1）自由落差式。该形式的安装以分配阀装置、真空桶、真空泵、排液管、水箱为主组成。主要利用高度落差排出真空滤液桶内的滤液。由于系统内的真空压力有限，当高度落差超出一定范围后，滤液将不受真空控制而顺利流出。该形式的最大优点是简单易懂、耗能低，不用考虑维修问题；
但也有缺点，那就是对场地及落差高度的选择较严格[2]。
（2）动力外排式。该形式的安装以分配阀装置、真空桶、真空泵、滤泵、排液管为主组成。排出滤液主要通过处于真空滤液桶下方的滤泵。与自由落差式相比，利用的场地较小，但对滤液泵的安装要求较高，距真空桶最短距离也要3 m，最长不超过5 m，同时所选用滤液泵要求抗汽蚀性要高。
（3）真空切换式。该形式的安装以分配阀装置、上真空桶（腔）、下真空桶（腔）、真空泵、外排阀门为主组成。真空切换式与前两种形式相比，最大的不同就是包含上下两个真空桶，工作时分别作为滤液的进出和排放使用。其缺点明显，应用中需要频繁切换才能完成间歇排液，而真空环境会由于切换而被破坏。目前采用真空切换式安装的，只有一些老式盘式真空过滤机、内滤真空过滤机、外滤真空过滤机等。以某过滤系统为例，该企业因受场地的制约，其使用的陶瓷过滤机（HTG-45-Ⅱ型）一律采用真空切换式排液装置。它的真空泵及副真空泵型号为2BV5110。过滤机接通电源开机后，两个真空泵也相继启动，控制阀门随之关闭，形成真空环境。真空泵下端侧排水板阀在负压力作用下呈密闭状态，真空罐与过滤机之间形成密闭空间，这时大量的负压力生成，过滤机体内的滤液被抽入真空罐内。由于上真空腔内的压力小于下腔压力，此时上腔液体流入下腔。当下腔内的液体达到标准后，大气阀门自动开启，下腔内的滤液顺利排出。当下腔内的液体排放至标准时，大气阀门与真空泵下端相应阀门同时关闭，上真空腔内的液体流入下腔。当下腔内的液体达到排放标准需要排放时，大气阀门自动开启，真空罐内相关阀门同时关闭，保证液体排放顺畅，如此反复，完成工作。
3.1 真空泵的常见故障分析
在日常工作中真空泵容易出现的故障主要有4 类：①泵体内侧易受叶轮磨损至变薄，当泵体被磨透后就会泄漏液体、空气；
②在使用过程中，叶轮会逐渐变薄，增大叶轮与泵体之间的间隙；
③长时间的使用会造成主轴处的机械密封失去效用，进而产生漏水；
④在频繁使用中电机易受损、无法正常工作。这些故障一旦产生就会破坏整个抽滤系统的真空环境，导致物料中的水分不能正常排出、不能正常开关机。这些故障的原因主要有如下两大类：
（1）进入真空泵循环的水质问题。矿山行业在生产中会用到大量的选矿废水，这些废水经过专业处理达到一定标准后会进行二次利用，成为真空泵内的循环用水。由于这些用水的水质酸度或碱度相对较高，会对泵内的零件造成损伤，同时水中还含有一些未被处理的污物，工作时在叶轮旋转的带动下，这些颗粒状污物不断地磨损泵体、叶轮等零部件，逐渐损伤整个泵体，造成运转不畅。
（2）滤液罐内的实际液位能否与液位电极探测的液位一致。如果电极棒受损或出现故障，就不能探测出液体的准确位置，可能会出现探测的液位为低水平，实际情况却是液位已经超高，真空泵依然不停地工作，却只能抽出液体而不能抽出空气，这会对真空泵造成极大损害。在真空泵抽液体的情况下，会导致电机负荷超载，影响正常运转，严重的还可能烧坏真空泵电机，不能正常生产。如果真空管与陶瓷过滤板连接处的真空状态被破坏，吸入滤液罐的就不完全是液体，而可能有部分污泥，在叶轮的高速运转下，磨损着真空泵内的元件[3]。
3.2 滤液泵的常见故障分析
在陶瓷过滤机的运转过程中滤液泵容易发生故障，导致设备维修频繁。主要是由滤液罐内的真空度造成的：当生产场地受限时，滤液罐与滤液泵会形成1.5～1.7 m 的高度差，而罐内的真空度最高只能达到-0.098 MPa，这就要求滤液泵的性能水平不能有一点降低，否则就无法抽出滤液罐内的液体、导致真空泵出现抽液体的情况，进而出现液位电极棒受损或出现故障，真空泵受损后陶瓷过滤机不能正常工作，进而影响生产进程。
在陶瓷过滤机的运转过程中，虽然一直都重视和改进真空抽滤系统各部件，但是依然不能阻止故障的频繁发生。经过以上分析得出，抽滤系统液体的排放出现问题是造成这些故障频繁发生的主要原因。
通常情况下，陶瓷过滤机通过滤液泵排液、高度差排液及自动排液3 种装置排放液体（在应用初期利用滤液泵排放液体，随着生产任务的推行改造成利用高度差排液）。具体操作如下：拆除启用陶瓷过滤机的滤液泵及相关系统，在脱水厂房就近挖一个抽滤系统的滤液池（深6 m，长、宽分别为3 m），同时还要满足“要保证滤液池底部到滤液罐排水口之间的高度差在9 m 以上”的要求。改造完成后，液体会自然而然地流进滤液池内，水满后经水泵抽取到上端水池，这样利用高度差排液的装置就改造成功了。
以某选矿厂为例，该企业共有近10 台陶瓷过滤机，由于频频发生真空抽滤系统液体排放不顺畅的问题，这些设备的抽滤系统被统一改造成利用高压差排放滤液的装置。改造完成后，原来出现的故障问题得到有效改善，大大减少了维修的次数，既节约了人工、物力等费用支出，又加快了生产运行。
虽然改造后的系统有诸多优势，但在改造及应用过程中需注意以下问题：①改造过程中，管线的长度不小于坡度的5‰，这样才能让滤液水利用合理的高度差顺畅地排放到滤液池内；
②要保证整个系统的真空环境，包括整条管线接头、法兰、阀门等处的密闭性，同时也要重点关注滤液罐、抽滤管及其他零部件，不能有泄漏的地方；
③管道的出口位置要始终保持在水面以下，以确保处于上方水泵在抽水时遇到阻碍；
④确保陶瓷过滤机各个部件之间的连接处于真空形态，一旦泄漏就会造成滤液池内存有堆积的矿砂，进而堵塞滤液管出口，影响抽滤系统正常工作；
⑤在安装完成初次试机时，为排空陶瓷过滤机抽滤管内的气体，一定要以真空泵工作时的负载情况为依据做开停机测试且不能少于两次。
陶瓷过滤机具有效率高、操作简便、节约能耗、污染性低等优势，自问世以来大受欢迎，如今在矿山、化工、制药及冶金、环保等行业广泛应用。其核心部分——真空抽滤系统，在使用过程中极易发生故障，需要有大量的时间和人力资源去养护、维修。本文就真空抽滤系统中易发生故障的真空泵及滤液泵进行分析，找出这些故障的原因主要是抽滤系统排放液体受阻。本文对真空抽滤系统进行改造，即将原有放入滤液泵排液装置重新改造升级为利用高度差排放滤液的方式，抽滤系统故障率明显下降，使陶瓷过滤机的运行更加安全可靠，提升了整个企业的产能及效率。改造后的抽滤系统既能保证本系统的正常运行，又能促进整台机器的生产活动，进而拉动企业的整体经济效益[4]。
需要注意的是，利用高度差装置排放液体对坡度的要求较高，滤液罐与滤液池必须要达到相应的距离，因此在改造时可能会有一定的局限性，强行改造也会增加费用支出。因此，在地形及场地允许的情况下，陶瓷过滤机的真空抽滤系统改造成高度差的排液装置作用非常明显，值得大力宣传采用。
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