水处理机械设备

第八章水处理机械设备►1概述►本章重点掌握各种污废水处理机悈设备、管道、阀门等的分类，使用范围，操作控制规程，一般故障的排除。1.1常用机械知识►1.1.1金属的性能►金属的性能主要是指机械性能、物理性能、化学性能和工艺性能等。►（a）机械性能►（b）物理性能►（c）化学性能►（d）工艺性能►1.1.2金属材料的分类►金属材料有很多种，其分类方法也各不相同。►（a）优质碳素结构钢►（b）合金钢甲类钢乙类钢特类钢高碳钢中碳钢低碳钢高级优质碳素工具钢合金结构钢合金工具钢铜和铜合金特殊钢（不锈钢、耐热钢等）白口铸铁灰口铸铁金属材料碳素结构钢有色金属铝和铝合金镁和镁合金钛和钛合金轴承合金球墨铸铁可锻铸铁普通碳素结构钢优质碳素结构钢黑色金属硬质合金合金钢铸铁碳素工具钢碳素钢特殊性能铸铁优质碳素工具钢►1.1.3钢的热处理知识►钢的热处理是指钢在固态下，通过不同的加热、保温、冷却的方式，改变其表面或内部的组织结构从而获得所需性能的一种工艺方法。►退火、正火、淬火、回火、调质►1.1.4螺纹连接►►（a）螺纹的形成►（b）螺纹三要素：在螺纹的要素中，牙形、大径和螺距是决定螺纹最基本的要素，即为螺纹三要素。►——牙形：通过螺纹轴线的螺纹牙齿的剖面形状，如三角形、梯形、锯齿形等。►——大径：螺纹的最大直径，也称公称直径。►——螺距：在导面的素线方向上相邻两牙对应两点间的距离称为螺距。►思考题：►优质碳素钢包含哪几种钢？►螺纹三要素的内容？1.2识图1.2.1机械制图基本知识►机械图纸是机械设计和制造过程中的重要文件，是工程技术交流的共同语言。这种图纸应能唯一的、完整的反映机件的原形，且具有可度量性，容易看懂的特点。►图幅►比例►字体►图线1.2.2正投影►（a）投影概念►（b）正投影的特性►1.2.3识图的方法和步骤►（a）看零件图的方法步骤►（b）看装配图的方法步骤►（c）看装配图的步骤►思考题：►机械图纸在机械设计和制造过程中的作用►三视图是指哪三个图1.3设备常用材料及管配件►水处理设备、管道及其配件用的材料种类繁多，性能各异，根据它们的化学组成可分为金属材料和非金属材料两大类。1.3.1金属材料►钢铁►所谓钢铁是指铁和碳、硅、锰、磷、硫以及少量其他元素所组成的合金。其中除铁以外，碳的含量对钢铁的力学性能起着重要的作用，因此，钢铁也统称为铁碳合金。►生铁►生铁是含有非铁杂质较多的铁碳合金，生铁的杂质元素主要是硅、硫、锰、磷等。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，所以不能通过锻造、轧制、拉伸等方法加工成形，也不能用在强度要求较高的设备或配件上►碳钢►工业用的碳钢除含有铁和碳外，还含有少量冶炼时难以除净的其他元素，如硅、锰、硫、磷和微量的氧、氢等杂质。这些杂质和碳在钢中的含量及其形态对碳钢的性能有很大的影响。随着含碳量的增加，碳钢抗拉强度和硬度呈线性增加，而塑性和抗击强度则下降。1.3.2非金属材料►非金属无机材料►非金属无机材料种类繁多，主要有铸石、玻璃、搪瓷、水泥及其制品等。它们不仅原料便宜易得，更重要的是具有优良的耐腐蚀性能。►有机高分子材料►有机高分子材料通常指以树脂为主要成分，在一定温度和压力下被塑造成一定形状，并在常温下能保持形状的有机材料，常称为塑料。►1.3.3管配件►管配件和种类、性能和用途►由管道及其配件才能构成流体流动的通道，因此流体输送离不开管配件。常用的管配件主要由金属或非金属材料制成。►铸铁管►钢管►塑料管►管配件的连接►管配件连接可分为：螺纹连接、法兰连接、承插连接、焊接连接、黏合连接。►1.3.4.管道防腐►金属受周围介质的作用而引起的损坏叫做金属腐蚀。金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。►管道防腐的方法较多，如覆盖法防腐、电化学防腐，或提高金属本身的耐蚀性，改善腐蚀环境等，其中覆盖法防腐是普通而重要的方法。►涂料的分类►一般涂料按其所起的作用可分为底漆和面漆。底漆直接涂在金属表面作打底用，面漆涂在底漆上。►常用涂料的性能和用途►常用涂料（油漆）和性能和用途见书中表8-4.►管道防腐施工一般管道防腐施工，是按清理表面、涂漆和管道着色的程序进行的。►埋地管道的防腐①防腐层结构埋地敷设的金属管用得较多的是碳钢管和铸铁管。②防腐层材料（a）沥青底漆（b）石油沥青（c）玻璃布（d）保护层③防腐层施工方法►④防腐层质量检查►检查防腐层的质量一般按下列项目进行：外观检查、厚度检查、黏结力的试验、绝缘性能的检测。►1.3.5.管道保温►①常用保温材料保温材料种类很多，常用的保温材料有膨胀珍珠岩、玻璃棉、矿渣棉、膨胀蛭石、泡沫塑料、石棉硅土和多孔混凝土等，常用保温材料的性能见表8-9.②保温施工的一般要求及注意事项►1.4阀门分类►从介质的种类分，水处理厂使用的阀门有►⑴污水阀门、污泥阀门、清水阀门、气体阀门、油阀门等。►⑵从功能分，有截止阀、流量控制阀、止回阀、安全阀等。►⑶从结构分、有闸阀、蝶阀、球阀、旋塞阀、角阀等。►⑷阀门最基本的参数是流通直径和介质工作压强。►1.4.1主要常用阀门的结构和用途►（a）闸阀闸阀的流通介质可以是清水、污水、污泥、浮渣，也可以是油或者气。它的流通直径一般为50-1000mm，最大工作压强可达2-4MPa。►（b）蝶阀►蝶阀是水处理中使用得最广泛的一种阀门，它的流通介质有污水、清水、活性污泥、曝气用低压气体等，其最大流通直径可超过2m.►（c）球阀►球阀的特点是阀芯为一球形，中间有一与其通径相同的通孔，阀门的启闭方式与蝶阀一样为阀芯的转动。►（d）锥形泥阀锥形泥阀多用于沉淀池或曝气池池底的排泥；在静压式的吸泥机上，锥形泥阀则用于控制活性法泥的流量。锥形泥阀的启闭方式为上下平动，阀板与螺杆相连接，一般采用明杆螺旋、电动或手动启闭。►（e）止回阀►在废水处理厂的水泵房和鼓风机房，往往要若干台水泵或者鼓风机并联工作，才能满足所需的进水量送风量。当其中一台因某种因素停止工作时，管网中的压力水或空气会从该台水泵或鼓风机的出水口或进风口倒流进水泵或鼓风机；当全部鼓风机停止运行后，曝气池中的水会因池底的压力通过曝气头流进管网甚至鼓风机房。为避免上述情况的出现，在每一台水泵或者鼓风机的出水口或者出风口安装一个止回阀，以防止倒流。1.4.2阀门的使用和保养（a）阀门的润滑部分以螺杆、减速机构的齿轮及蜗轮、蜗杆为主，这些部位应每三个月加注一次润滑脂，以保证转动灵活，防止生锈。阀门的螺杆是暴露的，每年至少一次应将暴露的螺杆清洗干净并涂以新的润滑脂。►（b）在使用电动阀时，应注意手轮是否脱开，板杆是否在电动的位置上，如果不注意脱开，在启动时一旦保护装置失效，手柄可能高速转动而伤害操作者。►（c）在手动开闭阀门时应注意，如果感到很费劲就说明阀杆有锈死、卡死或阀杆弯曲等故障，此时如加大臂力就可能损坏阀杆，应地排除故障后再转动。当闸门闭合后应将闸门手柄反转一两转，这有利于闸门再次开启。►（d）电动阀的转矩限制机构不仅起到过扭矩保护作用，当行程控制机构在操作过程中失灵时，还起备用停车的保护作用。其动作扭知是可调的，应将其随时调整到说明书给定的扭矩范围之内。有少数闸阀是靠转矩限制机构来控制阀板压力的，如调节转矩太小，则关闭不严；反之则会损坏连杆，所以更应格外注意转矩的调节。►（e）应将阀门的开度指示器的指针调整到正确的位置。调整时首先关闭阀门，将指针调零后再逐渐打开；当阀门完全打开时，指针应刚好指到全开的位置。正确的指示有利于操作者掌握情况，也有助于发现故障，例如当指针未指到全开位置而马达停转，就应判断这个阀门可能卡死。►（f）在北方地区，冬季应注意阀门的防冻措施，特别是暴露于室外、井外的阀门，冬季要用保温材料包裹，以避免体被冻裂。►（g）长期闭合的水阀门，有时在阀门附近形成一个死区，其内会有泥沙沉积，这些泥沙会对蝶阀的开合形成阻力。如果开阀的时候发现阻力增大，不要硬开，应反复做开合动作，以促使水将沉积物冲走，在阻力减小后再打开阀门。同时如发现阀门附近有经常积沙的情况，应时常交阀门开启几分钟，以利于排除积沙。对于长期不启闭的闸门与阀门，应定期运转一两次，以防止锈死或者淤死。►（h）可燃气体管道上工作的阀门如沼气阀门，应遵循与可燃气体有关的安全操作规程。►1.4.3阀门安装的要求►阀门在管道上安装时首先应按照管道连接方法进行安装，同时要满足以下规定：安装前应按设计核对型号，并根据介质流向确定其安装方向。检查、清理阀件各部位的污物、氧化铁屑、沙粒等，防止污物划伤阀的密封面。检查填料是否完好，一般安装前要重新塞好填料，调整好填料压盖。检查阀杆是否歪斜，操作机构和传动装置是否灵活，试开试关一次，检查能否关闭严密。水平管道上的阀门，其阀杆一般应安装在上半圆范围内。安装铸铁、硅铁阀件时，要防止因强力连接或受力不均而引起的损坏。安装电动和气动阀门时，应使执行机构位于阀门的上部。截止阀的介质流过方向必须由下向上流经阀盘。闸阀不宜倒装，明杆阀门一般不装在地下。升降式止回阀应水平安装。旋启式止回阀只要保证旋板的放置轴呈水平即可，可装在水平或垂直的管道上，如果在垂直的管道上安装，流向必须由下向上流。►1.4.4安全阀的安装►（a）设备容器的安全阀应装在设备容器的开口短节上，也可装设在接近设备容器出口的管路上，但管路的公称通径不能小于安全阀进出口的公称通径。►（b）液体安全阀介质应排入封闭系统，气体安全阀介质可排入大气。►（c）可燃气体和有毒气体安全阀的排气口，应用管引至室外，排气管应尽量不拐弯，排气管出口应出操作面2.5m以上。可燃气体和有毒气体排入大气时，安全阀放空管出口应高出周围最高建筑物或设2m.水平距离15m以内有明火设备时，可燃气体不得排入大气。►（d）安全阀应垂直安装，以保证管路系统畅通无阻。安全阀应布置在便于检查和维修的场所。►（e）安装重锤式安全阀时，应使杠杆在一垂直平面内运动，调试好后必须用固定螺栓将重锤固定。►思考题►闸阀有哪些部件组成►污水管路上使用最多的是什么阀门►阀门的最基本功能►1.5.1水处理常用泵的分类与性能参数►叶片泵叶片式水泵在水泵中是一个大类，其特点都是依靠叶轮的高速旋转以完成其能量的转换，由于叶轮中叶片形状的不同，旋转时水流通过叶轮受到的质量力就不同，水流流出叶轮时的方向也就不同，根据叶轮出水的水流方向可将叶片式水泵分为径向流、轴向流和斜向流三种。1.5水泵►径向流的叶轮称为离心泵►轴向流的叶轮称为轴流泵►斜向流的叶轮称为混流泵►容积泵容积式泵是依靠泵内机械运动的作用，使泵内工作室的容积发生周期性的变化，对液体产生吸入和压出的作用，使液体获得能量，实现对流体的增压和输送。其形式有活（柱）塞式、齿轮式、隔膜式、螺杆式等。►其他类型泵其他类型泵是指除叶片泵和容积泵以外的一些特殊类型的泵，如射流泵、水锤泵、水环式真空泵等。这些泵的工作原理各不相同，如射流泵是利用调整气体或液体在一种特殊形状的管段（喉管）中运动，产生负压的抽吸作用来输送液体；水锤泵是利用水流从高处下泄的冲力，在阀门突然关闭时产生的水锤压力，把水送到更高的位置。►泵的性能参数►我国规定，泵的型号一般由数字与汉语拼音字母两部分组成，数字表示该泵的吸入口直径、排出口直径、流量、扬程等，拼音字母表示该泵类型、结构等。上述型号参数等均标示在设备铭牌上。由于大部分水泵的型号、类型、结构等的拼音字母构成由生产企业各自确定，所以这类水泵的类型相同，但表示方法并不一致。►常用泵的性能一般由流量、扬程、功率以及转速、效率、吸入口直径、排出直径、泵叶轮直径等参数组成；在设备选择时，主要考察泵的流量、扬程、功率、允许吸上真空高度等参数。►1.5.2离心泵的工作原理与基本构造►当一个敞口圆筒绕中心轴作等角速旋转时，圆筒内的水面便呈抛物线上升的旋转凹面，圆筒半径越大，转得越快时，液体沿圆筒壁上升的高度就越大。离心泵就是基于这一原理来工作的所不同的是离心泵的叶轮、泵壳都是经过专门的水力计算和设计来完成的。►离心泵的工作过程，实际上是一个能量的传送和转化的过程，它把电动机高速旋转的机械能转化为被抽升液体的动能和势能。在这个传递和转