上懸移動式自動格柵除污機的研究
摘要：對(dui)上懸移(yi)動(dong)(dong)式自(zi)動(dong)(dong)格柵(zha)除污機(ji)的組成(cheng)、機(ji)理及結構特性(xing)進行(xing) 研(yan)究(jiu) ，解決了(le)格柵(zha)除污機(ji)在運動(dong)(dong)過程(cheng)中(zhong)的定(ding)位(wei)、液(ye)壓系(xi)統輸油(you)管線動(dong)(dong)靜結合及清渣齒耙的結構形式等(deng)關(guan)鍵技術 問題 ，完(wan)成(cheng)了(le)上懸移(yi)動(dong)(dong)式自(zi)動(dong)(dong)格柵(zha)除污機(ji)的技術研(yan)究(jiu)工(gong)作。
關鍵詞：格柵(zha)除污(wu)機 液壓清渣齒(chi)耙 液壓動靜密(mi)封
1 前言
國(guo)內 目(mu)前(qian) 使(shi)用于(yu)水處理工程(cheng)中的(de)移動(dong)式(shi)格(ge)柵(zha)除污機品種較(jiao)(jiao)少(shao)，能夠較(jiao)(jiao)好地滿足工藝(yi)要求，且運行可靠、操作(zuo)管(guan)理方便(bian)、維護檢修簡單(dan)、 經濟 耐(nai)用的(de)品種則(ze)更是少(shao)之又少(shao)。多年來，國(guo)內學者和工程(cheng)技(ji)術(shu)人員在引進、消(xiao)化(hua)、吸(xi)收國(guo)外新型移動(dong)格(ge)柵(zha)除污機技(ji)術(shu)的(de)基礎上，為提高格(ge)柵(zha)的(de)除污效率及自動(dong)化(hua)程(cheng)度，解決移動(dong)格(ge)柵(zha)行走對位準確性、降低(di)功耗、減少(shao)工程(cheng)投(tou)資等(deng)問題(ti)，進行了大量深入和細致的(de)研究(jiu)工作(zuo)。
為了適應我國(guo)水(shui) 工業(ye) 發展 的(de)(de)需要，經廣泛(fan)調研(yan)，查詢了大(da)量國(guo)內外機(ji)械格(ge)柵(zha)的(de)(de)相關(guan)資(zi)料(liao) 文獻(xian) ，在(zai)吸收消化(hua)國(guo)外先進(jin)技術前提下，結合我國(guo)水(shui)工業(ye)的(de)(de)現(xian)狀，針對國(guo)內現(xian)有移動(dong)式格(ge)柵(zha)除污(wu)機(ji)存在(zai)的(de)(de)不足，作(zuo)者研(yan)究開發出一(yi)種新型(xing)格(ge)柵(zha)除污(wu)機(ji)——上(shang)懸移動(dong)式自動(dong)格(ge)柵(zha)除污(wu)機(ji)。其主要適用于(yu)均(jun)布在(zai)同一(yi)直線或具有一(yi)定曲(qu)率半徑工作(zuo)軌跡上(shang)的(de)(de)城市給水(shui)、排水(shui)、取水(shui)泵站等(deng)多進(jin)水(shui)渠道(dao)或寬柵(zha)面處的(de)(de)格(ge)柵(zha)清污(wu)設備。
2 現有移動格柵除污(wu)機的結構組成(cheng)、工作原理(li)
目(mu)前(qian)國內(nei)用于(yu)給排水(shui)進水(shui)渠(qu)道(dao)和取水(shui)泵站的移(yi)動式(shi)格柵除(chu)污機主要有：
(1)移動式鋼(gang)絲繩牽引耙斗格(ge)柵除污機
主要由卷揚機(ji)(ji)(ji)構、鋼(gang)絲繩(sheng)、耙(pa)斗、鋼(gang)絲繩(sheng)滑(hua)輪、耙(pa)斗張(zhang)合(he)裝(zhuang)置、機(ji)(ji)(ji)械過力矩保護(hu)、移動(dong)(dong)行(xing)(xing)車、地面(mian)固定(ding)式軌道(dao)及(ji)移動(dong)(dong)行(xing)(xing)車定(ding)位(wei)(wei)裝(zhuang)置組(zu)成。整(zheng)機(ji)(ji)(ji)定(ding)位(wei)(wei)清污(wu)(wu)動(dong)(dong)作、耙(pa)斗升降、耙(pa)斗張(zhang)合(he)、耙(pa)斗污(wu)(wu)物(wu)刮除(chu)(chu)等與固定(ding)安裝(zhuang)的鋼(gang)絲繩(sheng)牽引耙(pa)斗式格(ge)(ge)柵除(chu)(chu)污(wu)(wu)機(ji)(ji)(ji)相同，唯有(you)上(shang)機(ji)(ji)(ji)架與下機(ji)(ji)(ji)架分體，上(shang)機(ji)(ji)(ji)架全部設(she)在(zai)移動(dong)(dong)行(xing)(xing)車上(shang)。其工作原理(li)為(wei)：除(chu)(chu)污(wu)(wu)時，通過行(xing)(xing)程開關控制，使機(ji)(ji)(ji)架移動(dong)(dong)到(dao)需清污(wu)(wu)的格(ge)(ge)柵位(wei)(wei)置，當上(shang)下機(ji)(ji)(ji)架對(dui)(dui)位(wei)(wei)準確后，耙(pa)斗才可順利下放除(chu)(chu)污(wu)(wu)。對(dui)(dui)于寬(kuan)幅格(ge)(ge)柵，除(chu)(chu)污(wu)(wu)機(ji)(ji)(ji)除(chu)(chu)污(wu)(wu)完(wan)畢(bi)(bi)(bi)移動(dong)(dong)一個齒(chi)耙(pa)有(you)效(xiao)寬(kuan)度，繼(ji)續除(chu)(chu)污(wu)(wu)，直至格(ge)(ge)柵柵面(mian)污(wu)(wu)物(wu)清除(chu)(chu)完(wan)畢(bi)(bi)(bi)，柵前后水位(wei)(wei)差達到(dao)正常(chang)(chang)值(zhi)時為(wei)止(zhi)。對(dui)(dui)于多(duo)溝(gou)渠分布(bu)格(ge)(ge)柵，除(chu)(chu)污(wu)(wu)機(ji)(ji)(ji)除(chu)(chu)污(wu)(wu)完(wan)一個溝(gou)渠的格(ge)(ge)柵后，移動(dong)(dong)至另一溝(gou)渠，繼(ji)續除(chu)(chu)污(wu)(wu)，直至所有(you)溝(gou)渠格(ge)(ge)柵柵面(mian)污(wu)(wu)物(wu)清除(chu)(chu)完(wan)畢(bi)(bi)(bi)，柵前后水位(wei)(wei)差達到(dao)正常(chang)(chang)值(zhi)時為(wei)止(zhi)。
(2)移動式(shi)鋼絲繩牽引伸縮臂格柵除污機
主要由卷(juan)揚提升機構、臂角(jiao)調整(zheng)機構和行(xing)走機構等組(zu)成。
卷揚提(ti)升機構由(you)電動機、蝸輪減速(su)器和開式齒(chi)輪減速(su)器驅動卷筒，由(you)鋼(gang)絲繩牽引(yin)(yin)四(si)節矩形伸縮(suo)套管(guan)組成的(de)(de)(de)耙(pa)臂，耙(pa)斗(dou)固定(ding)在末級(ji)耙(pa)臂的(de)(de)(de)端部，耙(pa)齒(chi)由(you)鋼(gang)板制(zhi)成并焊接在耙(pa)斗(dou)上，耙(pa)斗(dou)內有一(yi)塊借助于杠桿(gan)作用動作的(de)(de)(de)刮污(wu)板，刮除耙(pa)斗(dou)內的(de)(de)(de)污(wu)物。耙(pa)斗(dou)和耙(pa)臂的(de)(de)(de)下降及閉(bi)耙(pa)完全靠(kao)其自重，上升則靠(kao)鋼(gang)絲繩的(de)(de)(de)牽引(yin)(yin)力(li)。在卷筒的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)端還有一(yi)對開式齒(chi)輪，帶動螺桿(gan)螺母，由(you)螺母控(kong)制(zhi)鋼(gang)絲繩在卷筒上的(de)(de)(de)排列，避免由(you)于鋼(gang)絲繩疊(die)繞(rao)而(er)導致動作不準確。
臂(bei)(bei)角調整(zheng)機構由電動(dong)機經(jing)皮帶(dai)傳動(dong)和蝸輪(lun)減速器帶(dai)動(dong)螺桿螺母，螺母和耙(pa)臂(bei)(bei)鉸接在(zai)(zai)一起。在(zai)(zai)耙(pa)臂(bei)(bei)下伸前(qian)，應(ying)使(shi)耙(pa)斗脫開格柵(zha)。在(zai)(zai)耙(pa)斗刮污(wu)前(qian)，應(ying)使(shi)耙(pa)斗接觸格柵(zha)。這兩(liang)個動(dong)作通過改變臂(bei)(bei)角的大小(xiao)來實現。
行(xing)走機構由電動機經(jing)蝸輪(lun)(lun)減速(su)器和開式齒輪(lun)(lun)減速(su)，帶動槽(cao)輪(lun)(lun)行(xing)走。軌(gui)道(dao)為20號工(gong)字鋼。在耙臂(bei)另一側(ce)的車架下(xia)部裝有兩(liang)個錐形滾輪(lun)(lun)，可沿工(gong)字鋼軌(gui)道(dao)上的翼緣(yuan)的下(xia)表面滾動，當耙臂(bei)伸開，整機偏重時，可防(fang)止機體傾覆。
該機的供電(dian)(dian)方式采用懸(xuan)掛(gua)式移動(dong)電(dian)(dian)纜，設備(bei)的各種動(dong)作由(you)人(ren)工控(kong)制機上(shang)按鈕(niu)實現，各動(dong)作的定位由(you)行程開關控(kong)制。
(3)鏟抓式移(yi)動格(ge)柵除污機
鏟抓(zhua)式移動(dong)格柵(zha)(zha)除污機(ji)(ji)由格柵(zha)(zha)部(bu)件、鏟抓(zhua)部(bu)件、電(dian)動(dong)葫(hu)蘆、開(kai)閉耙(pa)裝(zhuang)置、升降電(dian)纜卷筒、機(ji)(ji)架(jia)部(bu)件及(ji)電(dian)控柜等構成(cheng)。
除污機(ji)(ji)(ji)工(gong)作(zuo)時(shi)(shi)，鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)部(bu)件(jian)(jian)處于卸(xie)渣(zha)處上行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)最高位置(zhi)，且鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)在張開狀態(tai)時(shi)(shi)，操(cao)作(zuo)手動(dong)控制按鈕，啟動(dong)行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)走(zou)按鈕，鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)部(bu)件(jian)(jian)沿(yan)(yan)工(gong)字鋼軌道(dao)水平行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)走(zou)至(zhi)需除污的(de)格柵段停(ting)(ting)止(zhi)(zhi)。這時(shi)(shi)啟動(dong)下(xia)降按鈕，卷鏈(lian)(lian)裝置(zhi)機(ji)(ji)(ji)構(gou)開始(shi)向下(xia)放鏈(lian)(lian)，鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)部(bu)件(jian)(jian)下(xia)降，當鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)與柵條(tiao)上端接觸(chu)后，在鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)兩(liang)側導向條(tiao)的(de)作(zuo)用下(xia)，鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)插(cha)入柵條(tiao)間隙，鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)繼續沿(yan)(yan)柵條(tiao)向下(xia)滑行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)鏟(chan)(chan)推集渣(zha)，直至(zhi)抵達渠(井(jing))底，鏈(lian)(lian)松(song)弛后自(zi)動(dong)停(ting)(ting)止(zhi)(zhi)，啟動(dong)安(an)置(zhi)在鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)上的(de)水下(xia)電(dian)機(ji)(ji)(ji)，通過(guo)連桿閉(bi)鏟(chan)(chan)機(ji)(ji)(ji)構(gou)，閉(bi)合(he)(he)鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)。待鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)閉(bi)合(he)(he)到位后，起(qi)升(sheng)機(ji)(ji)(ji)構(gou)開始(shi)提升(sheng)，拖動(dong)鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)部(bu)件(jian)(jian)沿(yan)(yan)柵條(tiao)面上行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)至(zhi)限(xian)位運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)停(ting)(ting)止(zhi)(zhi)。啟動(dong)行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)走(zou)機(ji)(ji)(ji)構(gou)，使鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)部(bu)件(jian)(jian)沿(yan)(yan)工(gong)字鋼軌道(dao)向卸(xie)渣(zha)場移動(dong)。行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)至(zhi)渣(zha)場處，觸(chu)發(fa)限(xian)位開關而停(ting)(ting)車(che)。鏟(chan)(chan)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)張開卸(xie)渣(zha)，完成(cheng)一個(ge)工(gong)作(zuo)循環。
3 目(mu)前(qian)使用的移動格柵除污(wu)機存在問題與不足(zu)
(1)重力式除渣耙斗
目前使用移動式格柵(zha)除污機的耙(pa)(pa)斗(dou)(柵(zha)耙(pa)(pa))絕大多數為重(zhong)力(li)式除渣(zha)耙(pa)(pa)斗(dou)，其開閉采(cai)用鋼絲(si)繩或(huo)鏈牽引，依靠(kao)耙(pa)(pa)斗(dou)的自重(zhong)來實(shi)現清(qing)污過程，即在重(zhong)力(li)作用下，使耙(pa)(pa)斗(dou)端部耙(pa)(pa)齒插入沉積在格柵(zha)根部渣(zha)物和(he)柵(zha)條間隙中，對附著(zhu)在格柵(zha)上的污渣(zha)進(jin)行清(qing)除。由(you)此(ci)可(ke)見，在一定結(jie)構尺(chi)寸(cun)和(he)清(qing)渣(zha)容量(liang)情況下，勢必需加大耙(pa)(pa)斗(dou)的結(jie)構重(zhong)量(liang)，增加耙(pa)(pa)斗(dou)提升機構的動力(li)消(xiao)耗。
再之，由(you)于耙(pa)斗對沉(chen)積(ji)在格柵根部(bu)的(de)渣物(wu)的(de)插入力與耙(pa)斗的(de)重(zhong)量(liang)成正比，耙(pa)斗自(zi)重(zhong)越大(da)，則插入渣物(wu)的(de)作用力則越大(da)，而(er)實際情況(kuang)是(shi)耙(pa)斗自(zi)重(zhong)不(bu)可能過(guo)大(da)，由(you)此導致柵耙(pa)的(de)齒端(duan)對格柵根部(bu)沉(chen)積(ji)的(de)大(da)塊渣物(wu)的(de)插入力不(bu)夠，清污效果(guo)不(bu)夠理(li)想。
目前已有的增力式除渣耙(pa)(pa)斗(鏟抓式移動(dong)格柵除污機的除渣耙(pa)(pa)斗)采(cai)用水下(xia)電機驅動(dong)，通過連桿機構來實現耙(pa)(pa)斗的增力閉合。但存在如下(xia)問題：其(qi)一(yi)，由(you)于(yu)采(cai)用水下(xia)電機，在使(shi)用中(zhong)缺(que)乏安全(quan)性;其(qi)二，由(you)于(yu)耙(pa)(pa)斗的執(zhi)行機構結(jie)構較復雜，在水下(xia)容易造成(cheng)渣物纏繞破壞。
(2)移動定位準確度(du)低(di)
移動(dong)格柵(zha)除(chu)(chu)污(wu)機(ji)(ji)在多渠道格柵(zha)清(qing)渣(zha)過程中，關鍵之處(chu)是(shi)移動(dong)位(wei)(wei)置的控制準確性(xing)。國內(nei)目(mu)前(qian)使用(yong)中的移動(dong)格柵(zha)除(chu)(chu)污(wu)機(ji)(ji)多數采用(yong)簡單的行程開關控制來實現除(chu)(chu)污(wu)機(ji)(ji)除(chu)(chu)渣(zha)位(wei)(wei)置定位(wei)(wei)，為了克服行走裝(zhuang)置的慣性(xing)作用(yong)，往往采用(yong)結構較為復(fu)(fu)雜的電(dian)氣(qi)和機(ji)(ji)械制動(dong)裝(zhuang)置，造成設備結構復(fu)(fu)雜，且定位(wei)(wei)精度和使用(yong)效果均不夠理想。
移動(dong)格柵(zha)清(qing)(qing)污機的(de)(de)正(zheng)確定(ding)位是困繞著清(qing)(qing)污設備(bei)發展的(de)(de)技術(shu)關鍵，多(duo)年來由(you)于不能解決上(shang)述(shu)問(wen)題而形成了(le)普遍選用(yong)多(duo)臺固定(ding)式布置的(de)(de)局面，國內(nei)許(xu)多(duo)工(gong)程中曾先后引進了(le)德國、英國的(de)(de)地面移動(dong)式清(qing)(qing)污機，但由(you)于移動(dong)定(ding)位精度差(cha)問(wen)題而最終改為利(li)用(yong)人工(gong)插銷進行(xing)(xing)定(ding)位，既增加(jia)了(le)操作(zuo)人員的(de)(de)勞動(dong)強度，又易(yi)造成由(you)于定(ding)位的(de)(de)偏差(cha)而產生設備(bei)運行(xing)(xing)故(gu)障。
(3)功耗高
目前(qian)使(shi)用(yong)的移(yi)動格(ge)柵除(chu)(chu)(chu)(chu)污(wu)機均在進水(shui)溝渠(qu)或(huo)取(qu)水(shui)泵站地面(mian)上安裝軌道操(cao)作(zuo)運(yun)行(xing)。使(shi)用(yong)過(guo)(guo)程(cheng)中，除(chu)(chu)(chu)(chu)污(wu)機為滿足工藝及結構的要求(如(ru)除(chu)(chu)(chu)(chu)渣寬度(du)、清渣量(liang)、撈(lao)渣深度(du)等)，考慮(lv)除(chu)(chu)(chu)(chu)污(wu)機構的穩定(ding)性(xing)，往往將其(qi)機架制作(zuo)得體積龐大，自重較大，以增強其(qi)設備在運(yun)行(xing)過(guo)(guo)程(cheng)中的抗傾(qing)覆(fu)性(xing)。如(ru)此，即增加了金屬材料(liao)用(yong)量(liang)，又加大了格(ge)柵除(chu)(chu)(chu)(chu)污(wu)機的運(yun)行(xing)功(gong)耗。
(4)操作環境(jing)差
由于目前(qian)使用中的(de)大(da)多數移動(dong)格柵除(chu)污(wu)機(ji)為地(di)(di)面(mian)式運(yun)(yun)行，撈渣、卸渣過程中，勢必會(hui)造成對操(cao)作(zuo)(zuo)環(huan)境的(de)二次污(wu)染，使得(de)工作(zuo)(zuo)環(huan)境和人員(yuan)的(de)工作(zuo)(zuo)條件極其惡劣，同時(shi)也會(hui)對除(chu)污(wu)機(ji)的(de)行走(zou)機(ji)構(gou)、機(ji)架等部件及(ji)運(yun)(yun)行軌道等具有較強的(de)腐(fu)蝕破壞作(zuo)(zuo)用。如(ru)此(ci)的(de)操(cao)作(zuo)(zuo)運(yun)(yun)行環(huan)境，無形(xing)中就會(hui)增加設備的(de)運(yun)(yun)行維護管理費(fei)用，也大(da)大(da)地(di)(di)縮短了格柵除(chu)污(wu)機(ji)的(de)使用壽命。再之，地(di)(di)面(mian)式運(yun)(yun)行，對操(cao)作(zuo)(zuo)人員(yuan)的(de)運(yun)(yun)行管理帶(dai)來極大(da)不便，減小了操(cao)作(zuo)(zuo)場(chang)地(di)(di)和空間，并(bing)帶(dai)來了許多操(cao)作(zuo)(zuo)安全(quan)隱患。
4 上懸移動式自(zi)動格柵(zha)除污機結構組成、工作原(yuan)理及工作過(guo)程
(1)結(jie)構(gou)組(zu)成(cheng)
上懸移動式自動格柵(zha)除污機由(you)懸掛載重小車、小車行(xing)走軌(gui)道、液壓清渣(zha)齒耙和電氣(qi)控制系統四部分組(zu)成(cheng)，其(qi)結構(gou)組(zu)成(cheng)示意圖見圖1。
1、懸掛載(zai)重小(xiao)(xiao)車;2、液壓(ya)清渣齒耙;3、小(xiao)(xiao)車行走軌道;4、電(dian)氣控制(zhi)柜
圖1 移動(dong)格柵除(chu)污機結構(gou)組成示意(yi)圖
其中：
懸掛載(zai)重(zhong)小車由(you)小車行(xing)(xing)走(zou)(zou)機(ji)構(電(dian)機(ji)、減速器、傳動(dong)軸、主(zhu)動(dong)行(xing)(xing)走(zou)(zou)輪、從動(dong)行(xing)(xing)走(zou)(zou)輪、滾動(dong)支承裝置(zhi)、水平行(xing)(xing)走(zou)(zou)位(wei)置(zhi)控制等裝置(zhi))、清渣耙(pa)斗升降(jiang)機(ji)構(電(dian)機(ji)、減速器、鋼絲(si)繩(sheng)卷筒(tong)(tong)、升降(jiang)行(xing)(xing)程控制等裝置(zhi))、液壓工作站(馬達，泵，油(you)箱、電(dian)磁閥，過濾器、壓力釋放開(kai)關、油(you)路管件(jian)、油(you)管卷筒(tong)(tong)、油(you)路動(dong)靜密封(feng)裝置(zhi)、油(you)管卷筒(tong)(tong)與鋼絲(si)繩(sheng)卷筒(tong)(tong)同步反(fan)向傳動(dong)裝置(zhi))及載(zai)重(zhong)小車機(ji)架構成。
小車行走軌道由型鋼通(tong)過剛(gang)性連(lian)接構成，并(bing)在兩(liang)端裝(zhuang)(zhuang)有(you)(you)行走緩沖減振橡膠，軌道內裝(zhuang)(zhuang)有(you)(you)電纜滑動(dong)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，并(bing)裝(zhuang)(zhuang)有(you)(you)光電行程控制(zhi)系統(tong)。
液(ye)壓清渣齒耙(pa)由(you)直(zhi)齒、弧型齒耙(pa)及開閉(bi)柵耙(pa)的液(ye)壓執行機構——液(ye)壓缸構成，弧型齒耙(pa)裝(zhuang)有可更(geng)換齒板。
電氣控(kong)制(zhi)系統由(you)PLC邏(luo)輯控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)、調速變頻器(qi)(qi)、位置檢測傳感(gan)器(qi)(qi)、傳感(gan)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)和低壓(ya)控(kong)制(zhi)電器(qi)(qi)等組成。
(2)工作(zuo)原(yuan)理
上(shang)懸移(yi)動式自動格(ge)(ge)柵除污(wu)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)工(gong)作(zuo)原理(li)是通過(guo)(guo)設(she)(she)置于(yu)載(zai)(zai)重(zhong)小(xiao)(xiao)(xiao)車上(shang)方的(de)(de)驅動裝(zhuang)置，帶(dai)動小(xiao)(xiao)(xiao)車沿(yan)軌(gui)道作(zuo)平(ping)面移(yi)動，并(bing)通過(guo)(guo)變頻技術和光電數字模塊感(gan)應控制(zhi)技術確保載(zai)(zai)重(zhong)小(xiao)(xiao)(xiao)車在(zai)(zai)格(ge)(ge)柵柵面范圍內移(yi)動的(de)(de)位置準(zhun)確度(du)(du)。當到(dao)(dao)達預定格(ge)(ge)柵除渣位置后(hou)，利用卷揚機(ji)(ji)(ji)工(gong)作(zuo)原理(li)，載(zai)(zai)重(zhong)小(xiao)(xiao)(xiao)車內的(de)(de)減速機(ji)(ji)(ji)構(gou)按照(zhao)指(zhi)令(ling)(ling)啟動，帶(dai)動兩組(zu)鋼絲繩(sheng)卷筒，使除渣齒(chi)(chi)耙在(zai)(zai)鋼絲繩(sheng)牽(qian)引下(xia)實(shi)現上(shang)下(xia)運動;同(tong)時采(cai)用同(tong)步齒(chi)(chi)輪傳動機(ji)(ji)(ji)構(gou)實(shi)現液壓(ya)軟管(guan)與鋼絲繩(sheng)卷筒同(tong)步運動。當除渣齒(chi)(chi)耙抵達格(ge)(ge)柵底部(bu)時，預設(she)(she)高程控制(zhi)系統發出停機(ji)(ji)(ji)，并(bing)提(ti)供(gong)液壓(ya)系統電機(ji)(ji)(ji)工(gong)作(zuo)指(zhi)令(ling)(ling)，使除渣齒(chi)(chi)耙按照(zhao)預定的(de)(de)閉合角度(du)(du)關閉弧形齒(chi)(chi)耙撈渣，同(tong)時指(zhi)令(ling)(ling)提(ti)升電機(ji)(ji)(ji)提(ti)升除渣齒(chi)(chi)耙;齒(chi)(chi)耙到(dao)(dao)達預設(she)(she)提(ti)升高度(du)(du)后(hou)，控制(zhi)系統指(zhi)令(ling)(ling)載(zai)(zai)重(zhong)小(xiao)(xiao)(xiao)車移(yi)動，將污(wu)物送入垃圾儲物倉，由此(ci)完(wan)成一(yi)個(ge)格(ge)(ge)柵清污(wu)的(de)(de)過(guo)(guo)程。
(3)工作過程(cheng)
上(shang)(shang)(shang)懸移動(dong)(dong)(dong)式(shi)自(zi)動(dong)(dong)(dong)格(ge)(ge)柵(zha)除(chu)污(wu)機(ji)(ji)(ji)(ji)安裝在進(jin)水渠道上(shang)(shang)(shang)方(fang)，初始位置(zhi)在垃(la)圾儲物倉上(shang)(shang)(shang)方(fang)，弧(hu)形(xing)齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)張開(kai)。工作(zuo)時，啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)系(xi)統(tong)電源(yuan)開(kai)關，驅動(dong)(dong)(dong)系(xi)統(tong)帶(dai)(dai)動(dong)(dong)(dong)載(zai)(zai)重(zhong)小車(che)沿軌(gui)道運(yun)行，移動(dong)(dong)(dong)清(qing)渣(zha)齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)至(zhi)清(qing)污(wu)格(ge)(ge)柵(zha)處，啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)升(sheng)(sheng)降(jiang)電機(ji)(ji)(ji)(ji)，減速器帶(dai)(dai)動(dong)(dong)(dong)鋼絲(si)繩(sheng)卷筒轉動(dong)(dong)(dong)，同(tong)時通過開(kai)式(shi)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)傳(chuan)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)構帶(dai)(dai)動(dong)(dong)(dong)液(ye)壓(ya)軟(ruan)管(guan)卷筒轉動(dong)(dong)(dong)，使(shi)除(chu)渣(zha)齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)由上(shang)(shang)(shang)至(zhi)下(xia)運(yun)動(dong)(dong)(dong)，齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)的(de)直齒(chi)(chi)(chi)(chi)部(bu)分伸入柵(zha)條縫隙之中，依靠齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)自(zi)重(zhong)滑至(zhi)格(ge)(ge)柵(zha)底(di)部(bu)，同(tong)時將(jiang)對格(ge)(ge)柵(zha)從(cong)上(shang)(shang)(shang)至(zhi)下(xia)進(jin)行清(qing)理;除(chu)渣(zha)齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)通過設(she)置(zhi)在載(zai)(zai)重(zhong)小車(che)內的(de)垂直定位裝置(zhi)控制其升(sheng)(sheng)降(jiang)高度，當其到達(da)預定清(qing)渣(zha)位置(zhi)時，升(sheng)(sheng)降(jiang)電機(ji)(ji)(ji)(ji)停(ting)止(zhi)工作(zuo)，齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)液(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)，弧(hu)形(xing)齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)在活塞(sai)桿(gan)推動(dong)(dong)(dong)下(xia)閉合清(qing)渣(zha)。弧(hu)形(xing)齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)閉合后，液(ye)壓(ya)電機(ji)(ji)(ji)(ji)停(ting)止(zhi)工作(zuo)，升(sheng)(sheng)降(jiang)電機(ji)(ji)(ji)(ji)啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)，鋼絲(si)繩(sheng)卷筒及液(ye)壓(ya)軟(ruan)管(guan)卷筒反轉，除(chu)渣(zha)齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)由下(xia)至(zhi)上(shang)(shang)(shang)運(yun)動(dong)(dong)(dong)，到達(da)一定高度后升(sheng)(sheng)降(jiang)電機(ji)(ji)(ji)(ji)停(ting)止(zhi)工作(zuo)。載(zai)(zai)重(zhong)小車(che)沿軌(gui)道移動(dong)(dong)(dong)齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)至(zhi)卸料區，液(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)再次啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)，弧(hu)形(xing)齒(chi)(chi)(chi)(chi)耙(pa)(pa)(pa)(pa)開(kai)啟(qi)(qi)(qi)，將(jiang)污(wu)物倒進(jin)卸料箱，完成一清(qing)污(wu)過程。
上懸移動(dong)式自動(dong)格(ge)柵除污機可根據水中渣物量，通過預設格(ge)柵清(qing)污次數，實現多次清(qing)污過程。其工(gong)作過程示(shi)(shi)意(yi)、控(kong)制原理(li)框圖(tu)(tu)、液壓系統工(gong)作原理(li)示(shi)(shi)意(yi)見(jian)圖(tu)(tu)2、圖(tu)(tu)3、圖(tu)(tu)4。
圖(tu)2 上懸(xuan)移動式自動格柵除污(wu)機工作過程示意圖(tu)
圖3 上懸移(yi)動式自動格柵除污機(ji)控制原理框圖
圖(tu)4 上懸移動式自動格柵除(chu)污機(ji)液(ye)壓系統工作原理示意圖(tu)
5 上懸移動式(shi)自動格柵除污機關鍵技術 研究
(1)行走機構的正(zheng)確定(ding)位
上懸移(yi)動式自(zi)動格柵(zha)除(chu)污(wu)機(ji)在使用過(guo)程(cheng)中最關(guan)鍵之(zhi)處是其在多(duo)渠(qu)道或(huo)寬柵(zha)面(mian)格柵(zha)清渣過(guo)程(cheng)中，移(yi)動位置(zhi)的(de)(de)控制(zhi)準確性(xing)。移(yi)動格柵(zha)清污(wu)機(ji)的(de)(de)正(zheng)確定位 問題 已經是困(kun)繞著清污(wu)設(she)備 發(fa)展 的(de)(de)技術關(guan)鍵，多(duo)年(nian)來由(you)于不(bu)能很(hen)好地解決(jue)上述問題而形成了普遍選用多(duo)臺固定式布置(zhi)的(de)(de)局面(mian)。
國內 目前 使(shi)用(yong)(yong)中的移動(dong)格柵(zha)除(chu)污機(ji)多數采(cai)(cai)用(yong)(yong)簡單的行程開關(guan)控制來實現(xian)除(chu)污機(ji)清(qing)渣位置定(ding)位，為了克服行走裝置的慣性作(zuo)用(yong)(yong)，往往采(cai)(cai)用(yong)(yong)結(jie)構較為復(fu)雜(za)的電氣(qi)和機(ji)械制動(dong)裝置，造成設(she)備結(jie)構復(fu)雜(za)，且定(ding)位精(jing)度(du)和使(shi)用(yong)(yong)效(xiao)果(guo)均(jun)不夠理想。
本(ben)研究(jiu)針對(dui)該現狀， 參考(kao) 國外引進格柵(zha)除污(wu)機的(de)性(xing)能特點(dian)，通(tong)過對(dui)引進移動格柵(zha)除污(wu)的(de)運(yun)行(xing)(xing)(xing)情況(kuang)考(kao)察，采用PLC邏(luo)輯控制器(qi)、行(xing)(xing)(xing)走(zou)電動機驅(qu)動系統(tong)變頻(pin)調速器(qi)及位置檢測(ce)光電傳感器(qi)的(de)組(zu)合系統(tong)來進行(xing)(xing)(xing)載重小(xiao)車行(xing)(xing)(xing)走(zou)機構的(de)準確(que)(que)定位，在各區格內設置感應控制器(qi)，確(que)(que)保其控制值在預先設定的(de)偏(pian)差范(fan)圍內，以實(shi)現行(xing)(xing)(xing)走(zou)載重小(xiao)車清渣位置的(de)最終定位。
(2)齒耙的結構(gou)設計
針對目前除渣(zha)齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)因(yin)重量(liang)較(jiao)輕，在(zai)使(shi)用中(zhong)(zhong)產生(sheng)耙(pa)(pa)(pa)斗易(yi)浮(fu)于(yu)水面，造成(cheng)提升耙(pa)(pa)(pa)斗的鋼絲(si)繩亂(luan)繩，或(huo)因(yin)除渣(zha)齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)過(guo)重，造成(cheng)齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)提升能耗(hao)增加等(deng)(deng)狀況(kuang)，本(ben)次研究(jiu)在(zai)認真(zhen) 分(fen)(fen)析 了進水渠(qu)(qu)道中(zhong)(zhong)水流狀態(tai)、垃圾成(cheng)分(fen)(fen)等(deng)(deng) 影響 齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)結(jie)構(gou)設計的因(yin)素(su)，將除渣(zha)齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)設計成(cheng)兩部(bu)分(fen)(fen)，即直(zhi)齒(chi)部(bu)分(fen)(fen)和弧形(xing)齒(chi)結(jie)構(gou)，一方面使(shi)齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)在(zai)水下便于(yu)撈取較(jiao)大尺寸的垃圾，同時使(shi)齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)的自重能夠滿(man)足(zu)自由下落，便于(yu)齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)的直(zhi)齒(chi)部(bu)分(fen)(fen)在(zai)插入格(ge)柵柵間隙后能夠順利下行(xing)至渠(qu)(qu)底，避免產生(sheng)齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)因(yin)自重較(jiao)輕而漂浮(fu)，導致牽引齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)的鋼絲(si)繩發(fa)生(sheng)松繩現(xian)象(xiang)，提高清(qing)污效(xiao)率(lv)。研究(jiu)中(zhong)(zhong)為改變齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)在(zai)格(ge)柵根部(bu)單一靠(kao)自重清(qing)渣(zha)作(zuo)用力較(jiao)小(xiao)的狀況(kuang)，在(zai)結(jie)構(gou)形(xing)式上(shang)采用液壓執行(xing)機構(gou)，利用液壓推桿對齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)實行(xing)強制性合耙(pa)(pa)(pa)，確(que)保(bao)齒(chi)耙(pa)(pa)(pa)在(zai)使(shi)用過(guo)程中(zhong)(zhong)始終能有(you)效(xiao)完成(cheng)清(qing)污工作(zuo)。
(3)液壓系統
液壓系(xi)統是格柵除污(wu)(wu)機(ji)齒耙(pa)開(kai)(kai)閉(bi)的(de)關鍵(jian)裝置，也是格柵除污(wu)(wu)機(ji)整個開(kai)(kai)發研究過程中的(de)核(he)心(xin) 內容 之一。其系(xi)統性(xing)能好壞，直接影響格柵除污(wu)(wu)機(ji)的(de)除渣效果及使用性(xing)能。
本研究將常(chang)規的(de)(de)(de)(de)液(ye)壓控制原理引入，采(cai)用(yong)常(chang)規的(de)(de)(de)(de)液(ye)壓執(zhi)行元件(jian)，將其(qi)有(you)(you)(you)機(ji)組合(he)(he)成液(ye)壓操作(zuo)系(xi)(xi)(xi)統(tong)，同(tong)時對(dui)該(gai)系(xi)(xi)(xi)統(tong)進(jin)行節流、溢流、調速，使系(xi)(xi)(xi)統(tong)中的(de)(de)(de)(de)壓力差和流量基(ji)本保持不變，以(yi)(yi)此穩定(ding)齒耙(pa)閉耙(pa)機(ji)構的(de)(de)(de)(de)運動(dong)(dong)(dong)速度(du)。在研究開發(fa)的(de)(de)(de)(de)液(ye)壓操作(zuo)系(xi)(xi)(xi)統(tong)中，為實現輸油管路的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)靜配合(he)(he)，針對(dui)除(chu)(chu)污機(ji)的(de)(de)(de)(de)結構特(te)(te)點(dian)(dian)及運動(dong)(dong)(dong)特(te)(te)性，開發(fa)出一(yi)套特(te)(te)定(ding)的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)靜密封(feng)(feng)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(該(gai)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)目前正在申請專利(li))以(yi)(yi)滿足整個液(ye)壓操作(zuo)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)要求。通過該(gai)動(dong)(dong)(dong)靜密封(feng)(feng)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)，將整個液(ye)壓系(xi)(xi)(xi)統(tong)有(you)(you)(you)機(ji)地結合(he)(he)在一(yi)起(qi)，以(yi)(yi)實現齒耙(pa)的(de)(de)(de)(de)除(chu)(chu)渣過程。該(gai)動(dong)(dong)(dong)靜密封(feng)(feng)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)具有(you)(you)(you)結構緊湊、重量輕、標準化(hua)程度(du)高(gao)、維(wei)護更換簡單(dan)等(deng)特(te)(te)點(dian)(dian)。
水下齒(chi)耙(pa)的(de)開閉采用液壓執(zhi)行機構(gou)(gou)來完成，從根本上克服了水下齒(chi)耙(pa)的(de)開閉采用水下電機帶動連桿(gan)執(zhi)行機構(gou)(gou)所存在的(de)安全(quan)性差、執(zhi)行機構(gou)(gou)復(fu)雜等(deng)問題(ti)。再之，液壓系統(tong)各元件間采用管道連接，對(dui)系統(tong)結構(gou)(gou)布局(ju)、安裝有很大的(de)靈(ling)活(huo)性，整個齒(chi)耙(pa)裝置(zhi)的(de)體積和重量(liang)都比以往其它通過機械裝置(zhi)加力齒(chi)耙(pa)要(yao)小得多(duo)。
6 研究 結論
隨著國(guo)內水處理工程項目建設的(de)逐(zhu)漸增多(duo)以(yi)及(ji)處理工藝技術的(de)不斷完(wan)善提高(gao)，對與之相配套機(ji)(ji)械設備的(de)技術性(xing)(xing)能和使用(yong)性(xing)(xing)能要求(qiu)也(ye)越來越高(gao)。上(shang)懸移(yi)動(dong)式自動(dong)格(ge)柵除污機(ji)(ji)的(de)研究成功勢必可以(yi)從根本(ben)上(shang)改變“一(yi)渠一(yi)機(ji)(ji)”的(de)傳統模式，而使格(ge)柵除污機(ji)(ji)更(geng)能適應 目前(qian) 水處理系統多(duo)進水渠道，單機(ji)(ji)運行的(de)要求(qiu)。
目(mu)前(qian)該技術已基本完成(cheng)研究(jiu)開發工作，正在(zai)進行國(guo)家(jia)實用新型專(zhuan)利申請的階段。經對(dui)研究(jiu)成(cheng)果的技術 分析 及(ji)對(dui)部分關鍵部件(jian)的性能研究(jiu)結(jie)果表明，移動格柵除(chu)污機具有以下主要特點：
(1)無永久性浸泡部件，耐腐蝕性強，使用壽(shou)命長;
(2)整機(ji)結構緊湊、檢修維護方便;
(3)整(zheng)機(ji)運(yun)行能耗低，操作控制(zhi)方(fang)便，能實現完全自動化;
(4)除渣(zha)(zha)齒耙在使(shi)用中可直接將(jiang)污物(wu)排放在收集(ji)處，除污效率高(gao)，無渣(zha)(zha)物(wu)回落(luo)現象(xiang);
(5)清渣齒耙的開閉采用液壓系統控制，性能(neng)穩定，結構簡單(dan)、安全可(ke)靠;
(6)開(kai)放式(shi)結(jie)構使(shi)工(gong)作(zuo)平臺潔(jie)凈，工(gong)作(zuo)環境好;
(7)適用(yong)(yong)范圍廣，特別(bie)適用(yong)(yong)于多渠(qu)道(dao)或寬渠(qu)道(dao)進水(shui)的格柵清渣(zha)狀況;
(8)安裝簡便，節約土建(jian)投資;
(9)特別(bie)適(shi)合格柵(zha)除污機的改造(zao)情(qing)況。
7 效(xiao)益(yi)分析及前景(jing)展望(wang)
目前該種類型的移(yi)動格(ge)(ge)柵除(chu)污機完全依(yi)賴于引(yin)進(jin)，國內無生產(chan)(chan)，其設備(bei)引(yin)進(jin)費用極高，如成都市污水處理廠為(wei)改(gai)善格(ge)(ge)柵除(chu)渣效(xiao)果(guo)，引(yin)進(jin)了兩臺(tai)(套(tao))上懸移(yi)動式全自(zi)動格(ge)(ge)柵除(chu)污機(一(yi)臺(tai)為(wei)德國產(chan)(chan)品、一(yi)臺(tai)為(wei)英國產(chan)(chan)品)，其價(jia)格(ge)(ge)均在百萬元人民幣(bi)以(yi)上。
經(jing)國內水處(chu)理(li)(li)設備(bei)市場 經(jing)濟(ji) 信息調查，新(xin)研究開發的移動格(ge)(ge)(ge)柵(zha)(zha)除(chu)污(wu)機作為一種技術先進的水處(chu)理(li)(li)清污(wu)除(chu)渣設備(bei)，經(jing)技術經(jing)濟(ji)分(fen)析，與國外(wai)(wai)同類產(chan)品(pin)比較(jiao)，在(zai)同等(deng)規格(ge)(ge)(ge)、性能相近的基礎上，其(qi)價格(ge)(ge)(ge)僅為國外(wai)(wai)產(chan)品(pin)的1/3～1/2左右(you)。若國內水處(chu)理(li)(li)工程中普遍(bian)采用移動格(ge)(ge)(ge)柵(zha)(zha)除(chu)污(wu)機來取代(dai)固定式(shi)格(ge)(ge)(ge)柵(zha)(zha)除(chu)污(wu)機，可節省大量工程投資。其(qi)推廣 應用 前景十(shi)分(fen)廣泛，具有較(jiao)好的經(jing)濟(ji)效益、環境效益和(he) 社(she)會 效益。
由于受(shou)客觀(guan)條(tiao)件限制，本研究僅(jin)對移(yi)動格柵除(chu)(chu)污機(ji)(ji)的(de)工作機(ji)(ji)理、結構形式、電氣控制等(deng)方(fang)面作了一定(ding)程度(du)的(de)探討，而(er)對清渣齒耙在水下(xia)的(de)水力(li)狀(zhuang)況、水頭(tou)損失(shi)、除(chu)(chu)污力(li)度(du)以(yi)及除(chu)(chu)污機(ji)(ji)的(de)使用壽命(ming)等(deng)方(fang)面，則需(xu)作進一步研究和探討，致(zhi)使移(yi)動格柵除(chu)(chu)污機(ji)(ji)的(de)綜合技術性(xing)能(neng)(neng)得以(yi)不(bu)斷提高，讓其能(neng)(neng)在我國水 工業(ye) 的(de)快速 發(fa)展 中，充分發(fa)揮其固(gu)有的(de)作用，顯示(shi)出它在技術性(xing)能(neng)(neng)方(fang)面獨特(te)的(de)優越性(xing)。
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