污泥输送装置的设计

❶ 污泥无轴螺旋输送机

污泥无轴螺旋输送机是一种利用电机带动螺旋回转，推移物料以实现输送目的的机械。它能水平、倾斜或垂直输送，具有结构简单、横截面积小、密封性好、操作方便、维修容易、便于封闭运输等优点。

螺旋输送机在输送形式上分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机两种，在外型上分为U型螺旋输送机和管式螺旋输送机。有轴螺旋输送机适用于无粘性的干粉物料和小颗粒物料。例如，水泥、粉煤灰、石灰、粮等而无轴螺旋输送机适合输送机由粘性的和易缠绕的物料。

工作原理

当螺旋轴转动时，由于物料的重力及其与槽体壁所产生的摩擦力，使物料只能在叶片的推送下沿着输送机的槽底向前移动，其情况好像不能旋转的螺母沿着旋转的螺杆作平移运动一样。物料的主要前进动力是来自螺旋叶片在轴向旋转时将物料沿叶片切线方向向上和向前的作用力。

为了使螺旋轴处于较为有利的受拉状态，一般都将驱动装置和卸料口安放在输送机的同一端，而把进料口尽量放在另一端的尾部附近。旋转的螺旋叶片将物料推移而进行输送，使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。

叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。

❷ 关于城市污水管道系统设计

一、工程概述

城市污水处理厂的设计工作一般分为两个阶段，即初步设计和施工图设计。

城市污水处理厂的设计工作内容包括确定厂址、选择合理的工艺流程、确定污水处理厂平面与高程的布置、计算建（构）筑物等。

1、设计资料的收集与调查

（1）建设单位的设计任务书

包括设计规模（处理水量）、处理程度要求、占地要求、投资情况等。

（2）收集相关资料

包括原水水质资料、当地气象资料（温度、风向、日照情况等）、水文地质资料（地下水位、土壤承载力、受纳水体流量、最高水位等）、地形资料、城市规划情况等。

（3）必要的现场调查

当缺乏某些重要的设计资料时，则现场的调查是必需的。

2、厂址选择

城市污水处理厂厂址选择是城市污水处理厂设计的前提，应根据选址条件和要求综合考虑，选出适用的、系统优化、工程造价低、施工及管理方便的厂址。

二、处理流程选择：

污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合，以满足污水处理的要求。

1、污水处理流程的选择原则：

经济节省性原则；

运行可靠性原则；

技术先进性原则。

2、应考虑的其他一些重要因素：

充分考虑业主的需求；

考虑实际操作管理人员的水平。

本次设计采用生物好氧处理法。好氧生物处理BOD5去除率高，可达90%~95%，稳定性较强，系统启动时间短，一般为2~4周，很少产生臭气，不产生沼气，对污水的碱度要求低。

污水处理工艺流程图如下：

平面图:

三、污水处理工程设计计算：

（一）、设计水量，水质及处理程度：

平均流量：5万吨/天，变化系数1.4；

进水：COD：400 mg/L，BOD：300 mg/L，SS：350 mg/L；

出水：COD： 60 mg/L，BOD： 20 mg/L，SS： 20 mg/L；

处理程度计算：COD：（400-60）/400=85% ；

BOD：（300-20）/300=93.3% ；

SS：（350-20）/350=94.3% 。

（二）、格栅及其设计：

格栅是由一组平行的金属栅条制成，斜置在污水流经的渠道上或水泵前集水井处，用以截留污水中的大块悬浮杂质，以免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。

设计中取二组格栅，N=2组，安装角度α=60°

Q 设计水量=平均流量×变化系数=0.810 m3/s

2、格栅槽宽度：

B=S(n－1)+bn

式中： B——格栅槽宽度（m）；

S——每根格栅条的宽度（m）。

设计中取S=0.015m，则计算得B=0.93m。

3、进水渠道渐宽部分的长度：

4、出水渠道渐窄部分的长度：

5、通过格栅的水头损失：

6、栅后明渠的总高度：

H=h+h1+h2

式中： H——栅后明渠的总高度(m)；

h2——明渠超高（m），一般采用0.3-0.5m

设计中取h2 =0.30m，得到H=1.28m。

7、栅槽总长度：

8、每日栅渣量计算：

采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。

9、进水与出水渠道：

城市污水通过DN1200mm的管道送入进水渠道，设计中取进水渠道宽度B1 =0.9m，进水水深h1=h=0.8m，出水渠道B2=B1=0.9m，出水水深h2=h1=0.8m。

（三）、沉砂池及其设计：

沉砂池是借助于污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的沙粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，减少大颗粒物质在输水管内沉积和消化池内沉积。

沉砂池按照运行方式不同可分为平流式沉砂池，竖流式沉砂池，曝气式沉砂池，涡流式沉砂池。

设计中采用曝气沉砂池，沉砂池设2组，N=2组，每组设计流量0.4051m3/s

1、沉砂池有效容积：

式中： V——沉砂池有效容积（m3）;

Q——设计流量（m3/s）；

t——停留时间（min），一般采用1-3min。

设计中取t=2min，Q=0.4051m3/s，得到V=48.61m3。

出水堰后自由跌落0.15m，出水流入出水槽，出水槽宽度B2=0.8m，出水槽水深h2=0.35m，水流流速v2=0.89m/s。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接，出水管道采用钢管。管径DN2=800mm，管内流速v2=0.99m/s，水力坡度i=1.46‰。

12、排砂装置：

采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排出沉砂池，吸砂泵管径DN=200mm。

（四）、初沉池及其设计：

初次沉淀池是借助于污水中的悬浮物质在重力的作用下可以下沉，从而与污水分离，初次沉淀池去除悬浮物40%~60%，去除BOD20%~30%。

初次沉淀池按照运行方式不同可分为平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、斜板沉淀池。

设计中采用平流沉淀池，平流沉淀池是利用污水从沉淀池一端流入，按水平方向沿沉淀池长度从另一端流出，污水在沉淀池内水平流动时，污水中的悬浮物在重力作用下沉淀，与污水分离。平流沉淀池由进水装置、出水装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置组成。

沉淀池设2组，N=2组，每组设计流量Q=0.4051m3/s。

10、沉淀池总高度：

H=h1+h2+h3+h4

式中：h1——沉淀池超高（m），一般采用0.3-0.5；

h3——缓冲层高度（m），一般采用0.3m；

h4——污泥部分高度（m），一般采用污泥斗高度与池底坡底i=1‰的高度之和。

设计中取h1=0.3m，h3=0.3m，得h4=3.94m，得到H=7.54m。

15、出水渠道：

沉淀池出水端设出水渠道，出水管与出水渠道连接，将污水送至集水井。

式中： v3——出水渠道水流流速（m/s），一般采用v3≥0.4m/s；

B3——出水渠道宽度（m）；

H3——出水渠道水深（m），一般采用0.5-2.0。

设计中取B3=1.0M，H3=0.8m，得到v3=0.51m/s>0.4m/s。

出水管道采用钢管，管径DN=1000mm，管内流速为v=0.51m/s,水力坡降i=0.479‰。

16、进水挡板、出水挡板：

沉淀池设进水挡板和出水挡板，进水挡板距进水穿孔花墙0.5m，挡板高出水面0.3m, 伸入水下0.8m。出水挡板距出水堰0.5m，挡板高出水面0.3m，伸入水下0.5m。在出水挡板处设一个浮渣收集装置，用来收集拦截的浮渣。

17、排泥管：

沉淀池采用重力排泥，排泥管直径DN300mm，排泥时间t4=20min，排泥管流速v4=0.82m/s，排泥管伸入污泥斗底部。排泥管上端高出水面0.3m，便于清通和排气。排泥静水压头采用1.2m。

18、刮泥装置：

沉淀池采用行车式刮泥机，刮泥机设于池顶，刮板伸入池底，刮泥机行走时将污泥推入污泥斗内。

（五）、曝气池及其设计：

设计中采用传统活性污泥法。传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，污水从池子首端进入池内，二沉池回流的污泥也同步进入，废水在池内呈推流形式流至池子末端，其池型为多廊道式，污水流出池外进入二次沉淀池，进行泥水分离。污水在推流过程中，有机物在微生物的作用下得到降解，浓度逐渐降低。传统活性污泥法对污水处理效率高，BOD去除率可达到90%以上，是较早开始使用并沿用至今的一种运行方式

7、曝气池总高度：

H总=H+h

式中： H总——曝气池总高度（m）；

h——曝气池超高（m），一般取0.3—0.5m。

设计中取 h=0.5m，则 H=4.7m。

10、管道设计：

①中位管：

曝气池中部设中位管，在活性污泥培养驯化时排放上清液。中位管管径为600mm。

②放空管：

曝气池在检修时，需要将水放空，因此应在曝气池底部设放空管，放空管管径为500mm。

④消泡管

在曝气池隔墙上设置消泡水管，管径为DN25mm，管上设阀门。消泡管是用来消除曝气池在运行初期和运行过程中产生的泡沫。

⑤空气管

曝气池内需设置空气管路，并设置空气扩散设备，起到充氧和搅拌混合的作用。

11、曝气池需氧量计算：

依照气水比5：1进行计算，Q=14580m3/h。

12、鼓风机选择：

空气扩散装置安装在距离池底0.2m处，曝气池有效水深为4.2m，空气管路内的水头损失按1.0m计，则空压机所需压力为：

P=（4.2-0.2+1.0）×9.8=49kPa

鼓风机供气量：

Gsmax=14580m3/h=243m3/min。

根据所需压力及空气量，选择RE-250型罗茨鼓风机，共5台，该鼓风机风压49kPa，风量75.8m3/min。正常条件下，3台工作，2台备用；高负荷时，4台工作，1台备用

（六）、二沉池及其设计：

二沉池一般可分为平流式、辐流式、竖流式和斜板（管）等几类。

平流式沉淀池可用于大、中、小型污水处理厂，但一般多用于初沉池，作为二沉池比较少见。平流式沉淀池配水不易均匀，排泥设施复杂，不易管理。

辐流式沉淀池一般采用对称布置，配水采用集配水井，这样各池之间配水均匀，结构紧凑。辐流式沉淀池排泥机械已定型化，运行效果好，管理方便。辐流式沉淀池适用于大、中型污水处理厂。

竖流式沉淀池一般用于小型污水处理厂以及中小型污水厂的污泥浓缩池。该池型的占地面积小、运行管理简单，但埋深较大，施工困难，耐冲击负荷差。

斜管（板）沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。一般常用于小型污水处理厂或工业企业内的小型污水处理站。斜管（板）沉淀池处理效果不稳定，容易形成污泥堵塞，维护管理不便。

设计中选用辐流沉淀池，沉淀池设2组，N=2组，每组设计流量0.405m3/s。

3、沉淀池有效水深：

h2=q′×t

式中: h2——沉淀池有效水深（m）；

t——沉淀时间（h），一般采用1—3h。

设计中取 t=2.5h，得到 h2=3.5m。

4、径深比：

D/h2=10.4，满足6-12之间的要求。

5、污泥部分所需容积：

式中： Q0——平均流量（m3/s）；

R——污泥回流比（%）；

X——污泥浓度(mg/L)；

Xr——二沉池排泥浓度(mg/L)。

设计中取Q0=0.579 m3/s，R=50%，

，

SVI——污泥容积指数，一般采用70-150；

r——系数，一般采用1.2。

设计中取SVI=100，r=1.2，得到Xr=1.2×104mg/L，X=4000mg/L。

经计算得到 V1=1563.3m3。应采用连续排泥方式。

6、沉淀池的进、出水管道设计：

进水管：流量应为设计流量+回流量，管径计算为900mm

出水管：管径计算为800mm

排泥管：管径为500mm

7、出水堰计算：

堰上负荷的校核。规定堰上负荷范围1.5-2.9L/m.s之间。

8、沉淀池总高度：

H=h1+h2+h3+h4+h5

式中：H——沉淀池总高度（m）;

h1——沉淀池超高（m），一般采用0.3-0.5m；

h2——沉淀池有效水深（m）；

h3——沉淀池缓冲层高度（m），一般采用0.3m；

h4——沉淀池底部圆锥体高度（m）；

h5——沉淀池污泥区高度（m）。

设计中取h1=0.3m，h3=0.3m，h2=3.5m.

根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05。

h4=(r-r1)×i

式中：r——沉淀池半径（m）；

r1——沉淀池进水竖井半径（m），一般采用1.0m；

i——沉淀池池底坡度。

设计中取r1=1.0m，i=0.05，得到h4=0.86m。

式中：V1——污泥部分所需容积（m3）；

V2——沉淀池底部圆锥体容积（m3）；

F——沉淀池表面积（m2）。

计算可得 =315.4m3，则h5=1.20m。

得到H=6.16m。

（七）、消毒接触池及其设计：

污水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅减少，但是细菌的绝对值依然十分客观，并有存在病原菌的可能，因此，污水在排放水体前，应进行消毒处理。

设计中采用平流式消毒接触池，消毒接触池设2组，每组3廊道。

1、消毒接触池容积：

V=Qt

式中： Q——单池污水设计流量（m3/s）；

t——消毒接触时间（min），一般采用30min。

设计中取t=30min，得每组消毒接触池的容积为729m3。

2、消毒接触池表面积：

F=V/h2

式中：h2——消毒池有效水深，设计中取为2.5m。

设计中取h2=2.5m，得到F=291.6m2。

3、消毒接触池池长：

L′=F/B

式中：B——消毒池宽度(m)，设计中取为5m。

设计中取B=5m，计算得 L=58.32m。每廊道长为19.44m，设计中取为20m。

校核长宽比：L′/B=11.7>10，合乎要求。

4、消毒接触池池高：

H=h1+h2

式中：h1——消毒池超高(m)，一般采用0.3m；

设计中取h1=0.3m，计算得 H=2.8m。

5、进水部分：

每个消毒接触池的进水管管径D=800mm，v=1.0m/s。

6、混合：

采用管道混合的方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为增强混合效果，加氯点后接D=800mm的静态混合器。

（八）、污泥浓缩池及其设计：

污泥浓缩的对象是颗粒间的空隙水，浓缩的目的是在于缩小污泥的体积，便于后续污泥处理，常用污泥浓缩池分为竖流浓缩池和辐流浓缩池2种。二沉池排出的剩余污泥含水率高，污泥数量较大，需要进行浓缩处理；初沉污泥含水量较低，可以不采用浓缩处理。设计中一般采用浓缩池处理剩余活性污泥。浓缩前污泥含水率99%，浓缩后污泥含水率97%。

13、溢流堰：

浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量q=0.0015m3/s，设出水槽宽b=0.15m，水深0.05m，则水流速为0.2m/s，溢流堰周长：

c=π(D-2b)

计算得到c=15.86m。

溢流堰采用单侧90°三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m，深0.08m，每格沉淀池有110个三角堰，三角堰流量q0为：

Q1=0.0015/110=0.0000136m3/s

h′=0.7q02/5

式中： q0——每个三角堰流量（m3/s）；

h′——三角堰堰水深（m）。

计算得到h′=0.0079m。

三角堰后自由跌落0.10m，则出水堰水头损失为0.1079m

❸ 污水处理厂污泥脱水机房设计

污水处理厂污泥脱水机房设计具体内容是什么，下面中达咨询为大家解答。
1污泥处理概述
在城镇污水处理过程中猛念隐会产生大量的污泥，污泥最终处置前必须进行处理，目的是降低有机质含量并减少水分，使最终处置的污泥便于运输和处置。不同的污水处理工艺产生的污泥特性不同，主要有初沉池污泥、剩余活性污泥、化学污泥及生物滤池的腐殖污泥。初沉池污泥含水率一般为98%~96%，取决于初沉池排泥的操作，有机质一般在55%~70%；剩余污泥含水率一般为99.5%~99.2%，有机质一般在70%~85%；化学污泥是指混凝沉淀工艺（如化学除磷）中形成的污泥，其性质与采用的絮凝剂有关。
城镇污水处理厂典型的污泥处理工艺流程为：污泥→污泥浓缩→污泥消化→污泥脱水→泥饼→污泥处置。
各污水处理厂根据污水处理工艺不同、实际条件不同，采用不同的污泥处理工艺。目前，采用活性污泥处理工艺的城镇污水处理采用较多的污泥处理工艺是：污泥→污泥浓缩→污泥脱水→泥饼→污泥处置。
2污泥脱水机房设计概述
污泥脱水机房一般包括脱水间、泥库、配电控制室等几个功能区。
2.1脱水间
脱水间的布置主要取决于污泥脱水设备的选择。脱水设备需根据污水处理工艺的要求、污泥脱水性质和当地的经济、技术条件进行选择。与脱水设备配套的设备有污泥进料泵、污泥切割机、泥饼输送设备、加药泵、絮凝剂制备系统等。
2.1.1脱水机
污泥脱水机种类较多，主要有压滤机、离心机、叠螺机几大类，其中压滤机分有带式压滤机和板框式压滤机两种类型。几种脱水机特点如下：
①离心脱水机。离心脱水机目前国内只有为数不多的几个厂家可以生产小型离心脱水机，大型离心脱水机需进口，价格较高。
②带式压滤脱水机。带式压滤脱水机进入国内较早，国内有较多污水处理厂采用，且国内有较多生产企业。
③板框式压滤脱水机。
④叠螺式脱水机。
2.1.2配套污泥输送设备
如污泥经浓缩池浓缩后，出泥含水率一般为97%~98%，污泥流动性下降，因此污泥进料泵一般选用单螺杆泵。
从脱水机出来的泥饼含水率进一步下降，一般为70%~80%，流动性很差，常用的输送设备主要有螺旋输送机、皮带输送机和单螺杆泵等。
若采用离心脱水机，脱水机前须设污泥切割机；若采用压滤式脱水机，可不设污泥切割机。
2.1.3絮凝剂投加
剩余污泥在脱水前需加絮凝剂进行调理，以提高污泥的脱水效果。目前普遍采用的污泥絮凝剂为聚丙稀酰胺（简写PAM），其优点是投加量少，枝厅污泥量基本不变，调质效果较好。PAM分为阴离子型和阳离子型，污泥调质常用阳离子型，按离子密度的高低又分为弱、中、强阳离子型三种。采用絮凝剂的类型和投加量须通过试验确定，一般投加量为0.25~5.0kg/t干固体泥。
2.2泥库
由于脱水后污泥的出路和运输易受条件限制，造成不能及时外运，因此考虑在污水处理厂内设暂时存放场所，通常靠着脱水间设泥库。
3带式脱水机房设计
某污水处理厂带式脱水机房设计如下：采用污泥带式浓缩脱水一体机，机房平面尺寸29.4×13.9m（包括泥库）。在浓缩脱水一体机前设一座贮泥池，分两格，按水力停留时间30min设计，平面尺寸L×B =6.75×3.5m，分2格，高蔽有效水深1.52m，池高3.3 m；池内设1台搅拌机。
3.1设计参数
剩余污泥量：污泥干重2800kg/d；含水率为99.2%，流量350m3/d；工作时间：16h/d，时流量22m3/h；脱水后污泥量：泥饼含水率≤80%，体积为14m3/d；絮凝剂投加量：采用聚丙烯酰胺，投加量3.0～4.0kg/T干固体。
3.2主要设备
设带式污泥浓缩、脱水一体机2台，1用1备，单台规格为：带宽1.5m，处理能力25m3/h，N=5.6kW。
配套辅助设备（1用1备）有：
污泥进料泵2台，单台流量25m3/h，出口压力0.2MPa，N=5.5kW；泥饼输送泵2台，单台输送量1.5m3/h，出口压力0.6MPa，N=2.2kW；絮凝剂制备系统2套，单套制备能力1000L/h，溶液浓度0.1%~0.3%；加药泵2台，单台流量2m3/h，出口压力0.2MPa，N=0.55kW；泥饼贮料仓2座，单座有效容积14 m3，直径3.0 m；
3.3运行方式
污泥浓缩脱水机与剩余污泥泵协调运行，污泥浓缩脱水间的其他设备与污泥浓缩脱水机配套运行。
4离心脱水机房设计
某污水处理厂剩余污泥脱水前设污泥浓缩池浓缩，离心脱水机房设计如下：
4.1设计参数
剩余污泥干重：7800kg/d；污泥浓缩池出泥含水率98%，污泥体积为390m3／d；日工作时间：14h，时流量27.9m3/h；脱水后污泥量：泥饼含水率≤80%，体积为39m3/d；絮凝剂(聚丙烯酰胺)投加量：2～3.5kg/t干固体
4.2主要设备
选用离心脱水机2台，1用1备，单机脱水能力30m3/h，电机功率35+11kW。
配套辅助设备（1用1备）有：
污泥切割机：2台，单台流量30m3/h，电机功率3.0kW；
污泥进料泵：2台，单台流量30m3/h，电机功率5.5kW；
絮凝剂配制系统：2套，配制能力1000L/h，溶液浓度0.1％~0.3%；
加药泵：2台，单台流量600L/h，电机功率0.55kW。
泥饼输送泵：2台，单台流量3m3/h，电机功率4.0kW；
泥饼贮料仓：2台，单座有效容积25m3/h，直径3.5m。
4.3运行方式
离心脱水机与污泥浓缩池协调运行，其他配套辅助设备与离心脱水机协调运行。
5结语
污泥脱水是污水处理厂污泥处理减量化的重要环节，以便于污泥外运和最终处置。污泥脱水机房设计关键在于脱水设备的选择，需根据污水处理工艺的要求、污泥脱水性质和当地的经济、技术条件进行选择。污泥脱水机房设备较多，相应连接管道亦较多，在设计中需注意不同设备的处理能力相协调，及注意设备的平面布置和高程布置，使流程尽量流畅。
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❹ 　泥浆输送设备

在非金属矿产加工生产中，物料的湿法细磨、分级、压滤脱水等许多地方都要用泥浆输送设备。对于各种不同的用途，泥浆输送设备有离心式和容积式两种。前者如叶轮式泥浆泵、砂泵；后者如往复式隔膜泵、螺杆泵等。

一、离心式泥浆泵

（一）离心式泥浆泵的工作原理

离心式泥浆泵又名砂泵，其结构与离心式水泵相似，如图6-7所示。

图6-7离心式泥浆泵

1-联轴器；2-主轴；3-轴承座；4-轴承；5-填料压盖；6-轴套；7-水封填料箱；8-平衡盘；9-后衬套；10-叶轮；11-前衬套；12-前壳体；13-后壳体；14-机座

在泥浆泵的壳体内有一个叶轮10，被安装在直接与电动机轴相联或为传动装置带动的旋转主轴上。叶轮上有数片均匀分布的形状特殊的叶片，在叶片间形成了泥浆的通道。泵壳为螺旋形蜗壳。泥浆进口管安于壳体的轴心处，泥浆出口管装在壳体的切线方向上。

当叶轮随主轴高速旋转时，壳体内泥浆受叶片的推动，跟随旋转，产生了很大的离心力，这种离心力所具有的压强，即为叶轮处泥浆的动压头。当泥浆流到壳体出口处时，流道扩大流速降低，于是部分动压头转化为静压头，当此压头高于泵外系统的压头时，泥浆就被排出泵外。

随着泵内泥浆的排出，叶轮中部逐渐降为负压，于是机外的泥浆被吸入，砂泵就是这样把泥浆不断地吸入和排出，进行着输送工作。

由离心泵的工作原理可见，泵的压头是随着叶轮直径和转速的增加而增大的，但受到泵用材料强度、制造精度、耗用功率等方面的影响，离心泵叶轮直径不宜过大，转速不宜过高，因此，离心式泥浆泵的压力不能很高，单级泵的压力，一般不超过0.2MPa。

（二）主要结构部件和特点

1.叶轮

叶轮10是直接作用于泥浆的部件，要求它有足够的强度和耐磨性。它选用耐磨材料制造，如灰口铸铁、高硅铸铁、镍铬铸铁、铸钢、钛合金、天然橡胶和合成橡胶等。一般采用开式和半开式叶轮，为加强叶片的刚性和强度，也可采用闭式叶轮。叶轮内的流道宽大平滑，叶片短厚而片少（2～4片）。

在叶轮前后盖板上还制有径向或旋转方向凸出的付叶片，用于防止固体颗粒进入轴封装置。

在叶轮的后盖板上应开4～6个小孔，使叶轮后方与吸入口处的压力尽量一致，以达到平衡轴向力的目的。这种开平衡孔办法简单易行，但会引起泥浆回流，泵送效率降低，同时仍有10%～25%的轴向力得不到平衡。采用安装盘8的办法，可进一步平衡轴向力。

2.壳体

离心式泥浆泵的壳体，内部曲线平滑，流道宽大，壳体内密封环（图6-7中密封环已与前衬套整体制造）与叶轮进口处外缘的间隙较大。一般把壳体做成剖分式结构，即分成前壳体12和后壳体13，以便于清洗和处理阻塞事故。装配时，壳体的中心线与叶轮旋转中心线重合。在壳体内表面，还分别衬有前壳护板衬套11和后壳护板衬套9，这些橡胶质的护板衬套有较好的耐磨性，容易更换，对壳体起保护作用。

壳体内环形通道截面的变化较小，外形近似圆盘形，泵送的效率较低。

为了保证泥浆泵在整个使用期间不因部件的磨损而降低送浆效率，可装设叶轮与壳体间隙的调整机构。

为了在泵的使用过程中及时清除堵塞物，应在壳体的适当位置开设检修孔。在剖分式壳体上采用摇臂连接方式，有利于快速装拆。

3.主轴与轴承

主轴使用碳素钢等材料制成，有足够刚性和强度。如在它的轴封部位上加装耐磨材料制成的轴套，则可提高其使用寿命。主轴一端通过法兰式挠性联轴器1与电机转轴相联，主轴的另一端装着叶轮10。整个主轴用轴承4安装在泥浆泵的机座14上。

因为离心泵工作时有轴向力存在，所以安装主轴的轴承应选用止推滚动轴承。如果轴向力不大或泵的功率较少，也可以选用径向滚动轴承或巴氏合金衬里的滑动轴承。

4.轴封装置

在旋转主轴与固定壳体的交接处，必须有轴封装置，它对泵的使用情况和泵送效率有很大的影响，多数采用简单的压盖填料箱轴封装置。带水封环的填料箱结构效果较好。

填料箱安装在壳体上，或与壳体整体制造。填料又称盘根，是一种用浸透润滑油脂的棉麻纤维或合成纤维制成的软填料，或是在纤维中加入软金属的半金属填料，或在纤维中混入石墨、石棉等制成填料。轴封的严密性用松紧填料压盖的方法来保证。压盖常用青铜等耐磨材料制成。在水封环中注入干净的水，使填料箱得到经常的冲洗，这样即使有固体颗粒进入填料箱，也会被及时排出，以延长填料寿命，避免主轴表面的磨损。

（三）离心式泥浆泵的使用

1.这种泵是依靠叶轮带动泥浆旋转，使其产生离心力来工作的，泥浆在离心力作用下所产生的压力为

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式中ρ——泥浆密度（g/cm³）；

ω——泥浆旋转角速度（rad）；

r——泥浆旋转半径（m）。

可见，离心力所产生的压力与该流体的密度成正比。如果泥浆中含有较多空气，那末泵送这种泥浆时所产生的压力就很小，甚至难以送出去，这就是“气缚”现象。所以在开泵以前，泵内和吸入管内必须充满泥浆，排除空气。也可将泵体置于受吸液面之下，让泥浆自己流入泵内，免去了“灌泵”操作。

2.保证有良好的轴封，防止空气漏入泵体，调紧填料压盖可加强轴封的严密性。但调得过紧，会因填料与主轴摩擦阻力急剧增大而使主轴无法转动。

3.安装吸入管时应尽量少用弯管和接头，以免影响吸入高度，管道接口处要严密无缝，不能漏气，可用肥皂水作泄漏试验。吸入管上不能产生有留气体的“气袋”。

4.根据离心泵的特性曲线，泥浆输送量可用出浆管道上的阀门进行调节。

5.离心式泥浆泵是一种高速转动的机械，主轴可以与电机轴直联，但须注意两轴对中整个设备应在同一基础，不与其它基础相连，以免发生共振。

6.配管（吸入管，输浆管）应有其它构件支撑，避免壳体荷载过重。

（四）主要性能

现在我国此类泵产品有PN型泥浆泵，用来输送最大浓度按重量计不超过50%～60%浓度的泥浆或含砂浆；PS型砂泵，输送含固体物质按重量计不超过65%的含砂量或污浊液体。它们的规格、性能见表6-7、表6-8，性能曲线见图6-8、图6-9。

二、往复隔膜式泥浆泵

往复隔膜泥浆泵简称隔膜泵。

普通结构的隔膜泵能输出压力为0.8～1.2MPa的流体，在非金属矿产加工生产中常用隔膜泵为压滤机供浆。一般泵送的压力越高，过滤效率越高，榨取的泥料含水率越低。我国能制造输送压力为2MPa以上的隔膜泵。

（一）隔膜泵的结构

表6-7PN型泥浆泵规格性能（摘）

注：1、2、3、4为出口径毫米数被25除所得整数值；P为杂质泵；N为泥浆泵。

表6-8PS型砂泵性能（摘）

注：

、4为出口径毫米数被25除所得整数值；P为杂质泵；S为砂泵。

图6-82PN型泥浆泵性能曲线图

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按缸体数目不同，隔膜泵有单缸泵、双缸泵和多缸泵。双缸泵比单缸泵的生产能力大，输浆的速度和压力较均匀，因此，电机的负荷也较均匀。多缸泵的性能则更好，如相位差为120。的三缸泵，其瞬间最小流量约为平均流量的87%，瞬时最大流量为平均流量的106%。但多缸泵结构比较复杂，造价较高。目前使用最广泛的是双缸隔膜泵，它的结构如图6-10所示。

双缸泵实质上是由二个单缸泵组合的，把二个泵送系统对称地安装在机架两侧，共用电动机、机械传动机构、进浆管道和出料管道。所以只要剖析其中一个泵送系统就可以了。

它的结构部件主要有机架、机械传动系统、柱塞和柱塞缸、隔膜和隔膜室、阀门和阀门室、空气室、压力调节器等。

1.机架

它是安装和支承机械传动系统和泥浆输送系统的构件，用铸铁或铸钢整体铸造而成，在其装配面上需经机械加工。也可用钢板焊接而成或用装配式结构。机架的形状有立式喇叭状（图6-10）和立式四棱柱状两种。通过地脚螺丝安装在混凝土基础上，要求机架的制造在保证有足够的刚性和强度前提下，减轻重量，节约材料，缩小外形尺寸。

图6-10双缸隔膜泵

1-曲柄；2-连杆；3-柱塞；4-压盖；5-填料；6-管道；7-柱塞缸；8-隔膜室；9-隔膜；10-进浆阀；11-阀门室；12-出浆阀；13-管道；14-空气室；15-出浆管；16-电动机；17、18-螺栓；19-贮油筒；20-保险阀；21-输油阀

2.机械传动系统

隔膜泵的送液作用，首先是由于泵体上柱塞3往复运动而获得。根据机械运动原理，柱塞在曲柄连杆机构带动下作往复运动时，往复的频率，或者说曲柄轴的转速是受到一定限制的。为不使这种往复运动产生过大的惯性冲击力，在负荷较大的情况下，通常要求曲柄轴的转速小于60r/min。所以隔膜泵的传动系统，在传递动力的同时还必须有一定的减速比。

隔膜泵上的机械传动系统有减速器传动和皮带传动两种形式。图6-10所示为减速器传动。电动机与减速器都安装在泵体的机架上。电动机16的主轴与减速器输入轴相联。减速器的输出轴上安装着曲柄1，当曲柄旋转时，连杆2和柱塞3作上下往复运动。这种形式使整个设备结构紧凑，外形美观；皮带传动机构，是电动机经二级皮带轮传动使曲柄旋转的机构，挠性皮带对设备有一定的保险作用，直径与重量较大的皮带轮有飞轮作用，使电机负荷比较均匀，且具有加工比较容易等优点。其缺点是设备笨重，外形尺寸和占地面积较大。

3.柱塞和柱塞缸

圆柱形的柱塞3是一条钢柱（铸铁空心件），它可以在柱塞缸7内作上下往复运动，柱塞与柱塞缸的接触表面，按配合要求作了很好的精加工。为加强它们之间配合紧密度，在柱塞缸的上部安装有压盖填料箱式密封装置，调节紧固螺柱，可使压盖4压紧填料5，增加缸内密封性。柱塞缸下部稍有扩大，内贮液压油，一侧有孔径管道6与压力调节器的贮油筒19底部相通，另一侧有孔与隔膜室8的右半室相通。

4.隔膜和隔膜室

隔膜室8中的隔膜9是这种往复式泥浆泵的特有部件。隔膜通常是一块厚10～25mm的圆形橡皮。有很好的强度和柔软性，耐热、耐油。选用Ⅰ-1组低硬度耐油橡胶比较适宜，它的拉断力不小于8MPa，拉断伸长率不小于350%，拉断永久变形不大于30%。隔膜把隔膜室分成左右两室，右室径孔板通柱塞缸，左室径孔板通阀门室11。所以，隔膜把机械活动部分与泥浆输送部分隔离开来，使隔膜泵具有耐磨、使用寿命长、容易清洗、不易堵塞等优点。

5.阀门和阀门室

在阀门室11中有进浆阀10和出浆阀12。进浆阀下方与进浆管道相连；出浆阀上方与出浆管道13及空气室14相连，对阀门的要求是：①阀的流通面积较大，对液流的阻力较小；②阀的闭启灵活自如。关闭时，阀体与阀座之间的接触严密无泄漏，开启时，阀体离阀座的距离适当，容易复位；③阀体本身重量恰当，当依靠其自重落在阀座上时，冲击力小。同时，不会轻易离位，阀门闭合良好；④阀的强度、刚性耐磨性好，在承受相当大压力时，不会变形和破坏。在受泥浆多次冲击后，仍能保持原形；⑤进浆阀和出浆阀可以互换。

目前常用的有球形阀和平板阀两种，它们都是单向阀。依靠液压向上顶开，依靠自重落下复位。有些泵在阀座上方的阀门室里，装有挡盖，用以限制阀体离座的距离。为检修、安装、清洗的方便，阀门室上开有检修孔，平时用盖板封闭着。

6.空气室

空气室是一个圆球形（或圆柱形等）的中空壳体，内部充填着一定压力（一般为大气压）的空气。空气室底部与阀门室和出浆管相通，空气室顶部装有指示输浆压力的压力表。

由于柱塞在整个冲程中的往复运动是变速运动，所以隔膜泵送浆的瞬时压力与流量会随着时间有相应的起伏变化。这种不均匀的脉动输液情况，说明液体在通过泵体和配管时有加速度存在。由加速度所产生的阻抗，会增加泵用电机的消耗功率，并引起液流冲击，加剧管道磨损，缩短设备使用寿命，还使泵体和配管产生振动，发生噪音。为了缓和这种脉动情况，采取了一些措施，如将单缸泵改为双缸泵或多缸泵，安装弹簧式缓冲装置等，设置空气室则是一种最简单而有效的办法。

在泵的排出冲程、出浆管道中压力增大时，封闭在空气室中的空气被压缩，吸收部分压力能，贮存部分液体，使管道内的压力和流量不会上升得太高；在管道中压力逐步降低时，被压缩的气体膨胀，释放出压力能。贮存的液体补充到管道的液流中，使出浆管道内的压力和流量不会迅速减少。所以，空气室好似电路中的滤波器一样，对管道中的液流起到了缓冲脉动作用。

由于泵的脉动输液情况，使压力表指针时常摆动较大，影响压力表使用寿命。为了保护压力表，可安装压力表开关，只在读示压力时才将开关打开。压力表与空气室的连接管最好选用螺旋管，以免操作不慎时泥浆直接喷入表中，影响精度。

7.压力调节器

压力调节器由贮油筒19（图6-10）、保险阀20和输油阀21等组成。贮油筒内装满与柱塞缸中同样的液压油，它的底部经管道6与柱塞缸7相通。保险阀20被压力弹簧压在阀座上，压力大小可由螺旋18调节。输油阀被拉力弹簧拉紧在阀座上，拉力大小由螺旋17调节。

隔膜泵的压力调节过程是这样进行的：当柱塞3向上运动时，柱塞缸内压力降低，形成负压，在外界大气压与缸内压力差值大到足以克服拉力弹簧的拉力时，输油阀21便向下打开，贮油筒内的油液经管道6流入柱塞缸，于是缸内压力不再下降；当柱塞3向下运动时，缸内压力增加，形成正压，当正压值大到足以克服压力弹簧的压力时，保险阀20便被顶开，缸中的油液经管道6排向贮油筒，柱塞缸内压力不再增加。而柱塞缸内的压力是通过隔膜传递给阀门室中泥浆的，缸内压力大小反映了隔膜泵输液压力的大小。所以，只要调节压力弹簧的压力，就可控制泵送泥浆的压力。

由上述情况可见，压力调节器既有调压、保险作用，又有输油、补油作用。

拉力弹簧的正常拉力值按下述步骤调节：

先让柱塞处于冲程的中间位置，在柱塞缸及与缸相通的隔膜室右半部、管道和贮油筒中充满油液，关闭保险阀和输油阀。然后开动电机使柱塞向上运动，并调节输油阀上拉力弹簧的拉力，使柱塞向上运动到极限位置时，输油阀正好仍未打开。这样在以后运转中，若因泄漏等情况造成缸内油量减少而出现更大负压时，输油阀就会打开，向缸中补油，避免缸内压力过低，使隔膜向油缸一侧过分的弯曲变形。

压力弹簧的正常压力应以隔膜泵输液的额定最高压力为标准，或以输液系统所需最高压力为标准进行调节。

隔膜泵的实际输液压力是随负载的阻力而变化的，负载（例如压滤机）的阻力越大，它的输液压力也越大。在理论上，可以提供无限大的压力，可是实际上要受隔膜材料、泵体结构和泵用功率等多种因素的限制。所以，应把压力弹簧的压力调节到柱塞排液冲程时出浆管道压力（有压力表显示）达到规定数值时，柱塞缸内的液压油正好冲开保险阀、排向贮油筒。这样就可防止泵体因出现压力过高而损坏的情况，同时也保证输送的泥浆能达到一定的压力要求。

（二）隔膜泵工作原理

电动机经过机械传动曲柄连杆机构，使柱塞上下往复运动。在柱塞上升时，柱塞缸容积增大，产生部分真空，缸内压力下降，当缸内压力降低至小于阀门室11中的压力时，隔膜9向柱塞缸一侧弯曲变形，这时，阀门室容积逐渐增大，室内压力也随之降低，当出现较大负值时，泥浆在外界大气压作用下经过进浆管道，冲开进浆阀10，进入阀门室。当柱塞下压时，缸内容积减少，压力渐增，并通过油液传递给隔膜，当缸内压力大于阀门室中压力时，隔膜向阀门室一侧弯曲变形，充满在阀门室里的泥浆受到隔膜的推力，压住了单向进浆阀10，当推力大于出浆管道中压力时，泥浆冲开单向出浆阀12，进入输浆管道，排到其它系统去。

只要柱塞不断地上下往复运动，就使泥浆被隔膜泵不停地吸入和输出。

三、隔膜泵的设计计算

（一）生产能力

隔膜泵的生产能力是指泵送液体或泥浆的流量，可按下式计算：

非金属矿产加工机械设备

式中m——泵缸数目；

Q——单位时间的体积流量（m³/h）；

A——柱塞断面积（m²），

；

d——柱塞直径（m）；

s——柱塞冲程（m）；等于曲柄长度的一倍；

n——曲柄轴回转速度（r/min）；

η_r——隔膜泵容积系数，η_r＝0.65～0.85。

隔膜泵容积系数的意义是实际排出量与理论排出量的比值。产生（1-η_r）的原因是：①因进浆阀没有完全关闭严密而引起的常时泄漏；②因出浆阀没有完全关闭严密而引起的常时泄漏；③由于进浆阀关闭的迟后，在柱塞排液冲程时，阀门室中的泥浆向进浆管倒流；④由于出浆阀关闭的迟后，在柱塞吸液冲程时，出浆管道中泥浆向阀门室倒流；⑤由于液体（或泥浆）的压缩性而使排液量减少，当用气流搅拌的泥浆被泵送时，由于泥浆中含有较多的空气，这种情况就较为严重；⑥管道及泵体连接处密封不良，造成液体向外部泄漏或空气向泵送系统侵入；⑦隔膜泵的设计、制造质量较差。

（二）功率

隔膜泵的功率主要消耗在泵送泥浆方面，其次消耗在机械传动的摩擦方面，可按下式计算：

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式中N——功率消耗（kW）；

Q——生产能力（m³/h）；

p——输浆压力（MPa）；

η——机械传动总效率，η＝0.65～0.8。

配用电机的功率较式（6-3）的计算值大20%～30%，再按标准选型。

（三）空气室的容积和壁厚

一般来说，空气室容积大一些，缓冲作用就强一些。但过大了，使设备体型庞大，而且也是不必要的。空气室适宜容积可按下式确定：

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式中V——空气室容积（m³）；

i——隔膜泵排量变化率，其意义是瞬时最大排量与平均排量的差值和平均排量的比值，单缸为0.55；双缸为0.11；三缸为0.012；

A—柱塞的横断面积（m²）；

s——柱塞冲程（m）；

k——许用脉动变化率，其意义是脉动压力振幅与泵的输液平均压力之比。随工作性质的要求选取。一般取k＝0.01～0.05。如对压滤机供浆时，对脉动要求不高，可取k＝0.05。

空气室的壁厚可根据薄壁容器强度公式计算：

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式中δ——空气室壁厚（mm）；

p——空气室承受的最高压力，按隔膜泵额定最高压力确定（MPa）；

D——空气室内径，按空气室适宜容积确定（mm）；

σ——制造空气室材料的许用应力，

，σ_b为材料的抗拉强度极限（MPa）；n为安全系数，取n＝5；

C——考虑泥浆对空气室内壁的磨损、腐蚀等因素的放大尺寸，取C＝2～6mm。

当用铸造法制造时，要求壁厚δ＞6mm。

（四）曲柄连杆机构的设计

隔膜泵柱塞的往复运动，通常由电机经减速机构和曲柄连杆机构的传动来实现。

曲柄连杆机构的设计按下述步骤进行：

1.根据所选用电机型号和减速传动的速比，确定曲柄轴的转速n，并要求n＜60r/min。

2.根据隔膜泵的缸数m、柱塞直径d和所需的生产能力Q，确定曲柄长度a（m）。

3.确定连杆长度b。

四、隔膜泵的使用

1.开机前先要检查各运动部件是否有故障，润滑情况是否良好，泵体与配管连接处是否有漏气现象。

2.在柱塞缸和贮油筒中应加满液压油。按输浆压力要求和正确的方法调节好压力调节器中弹簧的弹力。

3.检查阀门情况，并把泥浆灌入阀门室，以利及时送浆。

4.若在出浆管道上装有截止阀，在开机前必须将它打开。为避免产生操作不慎而造成的问题，可在出浆管道上安装安全阀。当管内压力过高时，安全阀自动打开，管内压力不再上升。

5.隔膜泵是一种往复泵，当柱塞往复次数n、冲程s一定时，泵的流量Q就一定。要想改变Q，就应改变n或s，在实际使用时要做到这一点会使泵的结构复杂化。所以，通常调节流量的方法是在出浆管道上安装旁路支管。切忌用出浆管道阀门来调节，否则将造成事故。

6.隔膜泵具有自吸能力，为了防止因泵停止工作时，进浆管内的泥浆自行沉降而发生堵住进浆管底阀，造成第二次起动困难的情况，允许不装底阀。

五、隔膜泵与砂泵的比较

隔膜泵与砂泵的比较如表6-9所列。

表6-9隔膜泵与砂泵的比较

隔膜泵的技术性能列于表6-10。

表6-10国产隔膜泵规格和技术性能

六、螺杆泵

螺杆泵又名莫诺泵，适用于输送泥浆悬浮液。按螺杆数不同，有单杆、双杆、三杆等多种结构形式。图6-11为单杆螺杆泵的结构。

螺杆泵的主要结构部件是带有双头螺纹内腔的定子1和带有单头螺纹表面的转子2。定子的螺距为转子螺距的1/2。

在由耐磨橡胶制成的定子内表面与转子外面之间形成了弯曲的孔腔7。当转子转动时，孔腔的形状不断地变化，使泥浆由进浆口A吸入，在转子挤压下，从出浆口B输出。

图6-11螺杆泵结构图

1-定子；2-转子；3-机体；4-销子；5-连接杆；6-空心转轴；7-孔腔

泵的空心转轴6与电动机直接相连。轴孔中间有一根连接杆5。连接杆的一端以活动铰链结构连接在转轴上，另一端用销子4和活动铰链结构与转子2的一端相接。当电机带动空心转轴旋转时，通过连接杆的传动，使转子2旋转。转速为1500～3000r/min。

这种泵的结构轻巧，外形小，送浆平稳，适应性强，可以与压滤机、喷雾干燥器、注浆成型生产线等配套使用，效果良好。按泵规格型号不同，单杆泵的生产能力为10～500L/min；输浆压力为0.14～1MPa，螺杆愈长，压力愈高。

国产单杆螺杆泵技术性能列于表6-11。

表6-11部分螺杆泵技术性能

❺ 带式输送机传动装置如何设计

【传动方案拟定】

1. 工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷回平稳。

2. 原始数据：滚答筒圆周力F=1.7KN；带速V=1.4m/s；
   

3. 滚筒直径D=220mm。
   

【电动机的选择】

1. 电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。

2. 确定电动机的功率：
   传动装置的总效率：
   η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
   =0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
   =0.86
   电机所需的工作功率：
   Pd=FV/1000η总
   =1700×1.4/1000×0.86
   =2.76KW

3. 确定电动机转速：
   滚筒轴的工作转速：
   Nw=60×1000V/πD
   =60×1000×1.4/π×220
   =121.5r/min