一、项目概述
1、项目开发意义
自动控制技术是当代发展极为迅速、应用十分广泛、最引人注目的高技术之一，也是推动新技术革命和新产业革命的核心技术。现在对自动控制的要求已不仅是保持个别变量（如温度、转数、电压等）的稳定，而是要求实现多个变量的最优控制。随着国家对环保要求越来越高，污泥处理处置技术得到迅速发展。板框压滤机是污泥处理的核心设备，在环保、化工、矿业、食品及生物医药等领域，都发挥着极大的作用。
高压板框压滤机经过一定次数的使用后，滤板上的滤布缝隙中粘结有细小的污泥颗粒，逐渐结块，严重影响脱水效率，每天需要对滤布进行多次清洗。目前板框压滤机滤布的自动清洗，业内没有很好的解决方案，随着公司污泥处理业务的不断扩大，公司的运营厂逐渐增多，需要开发高压板框压滤机自动清洗装置。
2、项目产品现状
目前高压板框压滤机需要操作人员手持高压水枪进行清洗滤布，手持式高压水枪水压小（2~4mpa），水量小（25L/min），清洗滤布耗时长、效果差，影响生产效率。
目前隔膜压滤机已有自动清洗装置，隔膜压滤机与高压板框压滤机的工作方式、滤板不同，隔膜压滤机使用的自动清洗装置为刷洗。隔膜压滤机滤板为方形，使用两排刷子夹住一张滤板，刷子内部有喷嘴，刷子由上至下运行来刷洗，靠刷毛的摩擦力使滤布与污泥分离，喷嘴喷水辅助将刷下来的污泥冲走，水压与手持高压水枪相同，这种装置不适用于高压板框压滤机。高压板框压滤机滤板深度远大于隔膜压滤机，较深的滤板导致刷毛必须很长，过长的刷毛又会导致作用在滤布上的摩擦力小。高压板框压滤机的滤板是圆形的，圆形滤板使用两排刷子夹住直接喷水，刷子在圆形滤板的上部时，无滤板阻挡，直接喷水会导致大量水溅到平台上，因此隔膜压滤机的清洗装置无法使用在高压板框压滤机上。自动清洗装置在原有产品基础上跟进，清洗受污浊的滤布，自动化延伸。
二、开发内容和目标
1、项目主要研发内容、预期目标及解决的关键技术
本项目研制的一种与我公司生产的MF120、MF180板框压滤机相配套的圆形滤板自动清洗装置。
项目主要研发内容包括：
1）旋转喷洗升降平台、清洗装置龙门机架、伺服运动控制系统、清洗装置水路和压力控制系统。
2）研制自动检测系统，运动行程、精准定位及其方位角误差等在线检测系统。
3）开发系列装备结构，采用现代设计理论和方法，运用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助分析（CAE）等相关技术，对压滤机清洗装备设施中的关键零部件进行优化分析，对制件、模具和整机之间耦合刚度进行分析计算，优化整机动态性能。
通过本项目产品的研发，实现如下目标：
1）改善了滤板的清洗效果，清洗装置一键启动，无人值守运行，故障自动报警停机，降低泥饼含水率，延长清洗的间隔时间。
2）提高了运营厂的工作效率。单台压滤机清洗时间，48块滤板2小时以内，自动清洗比人工清洗速度快，节约工时。
3）滤机清洗机构产品设计合理、造型美观、通用性强、框架的材质、坚固耐用。
4）滤板、滤布自动清洗装置的移动方式，以使滤饼易于脱落及保洁，要求可以通过装置全自动或半自动完成，滤布清洗效果好于目前运营厂手持高压水枪清洗效果以减轻操作人员劳动强度。
5）通过与主机一致的PLC系统控制实现了系统全自运方式，其压滤、滤板的移动、滤布冲洗等操作全部可通过PLC远端控制来完成，减少了操作人员数目。
6）在技术研发中解决了产品共性问题，为系列化产品设计提供技术基础。满足污水处理，解决特殊环境下的后继的经济和环境平衡，达到国内先进水平。
在本项目产品的研发过程中解决以下关键技术问题：
1）旋转喷洗系统，能清洗到滤布的整个圆形面，无死角，经过喷洗后，滤布的洁净程度超过人工手持高压水枪的清洗效果。
2）自动清洗装置的机架，兼容运营厂正在使用的压滤机，能在MF100、MF120、MF180压滤机上使用，方便保有的压滤机升级。
3）电控系统，通过伺服系统控制清洗龙门架精确走位，与现有压滤机电控系统兼容，利用现有压滤机的PLC与触摸屏。
4）水路与压力控制系统，多台压滤机共用一套泵组，减少泵组与水、电路布置。能控制出水压力，水路设置多重保护，对进水进行过滤，防止喷嘴堵塞。
本项目研制促进了企业技术创新和技术攻关能力，提高我司压滤机自主设计、制造和集成创新能力，应用伺服控制技术、自动控制技术改造传统设备，实现压滤机升级，全面提升我公司在污泥处理处置方面的竞争力。
2、主要技术创新之处
本项目的创新点在于：
1）针对清洗定位难，同时洗涤两块泥板的相对面，泥板的间距问题，设计压滤机清洗装备设施的整体移动技术，准确进给，从而运动精度得到有效提高，实现板框压滤机圆形滤板的自动清洗。
2）采用了液压工作装置的位置闭环控制，通过数控系统调节，控制精度高，从而提高了整机性能。
3）以弹塑性理论研究为基础，结合实验研究受力变形规律，建立压滤机清洗装备设施的工艺规程，从理论上建立了计算模型和决策计算方法，为精密压滤提供了理论基础。由过去完全凭经验转变为由专用程序算法进行精确计算，提高了精度。
4）开发出在线检测系统，针对定位特点进行专门设计，保证了检测系统能满足不同环境下的测控，而且还能识别干扰因素。
5）采用安全冗余设计和实时监控技术，保证了主机的安全性，液压回路采用双支撑和阀芯检测等安全技术，提高了整机的安全等级，最大程度的减少设备对操作人员、维护人员、环境等造成的伤害，把风险降低到最小。
6）两条轨道线的同步，止动时且与滤板平行，保证冲洗效果，改善了冲洗效果。应用喷嘴在旋转过程中，保持支撑反力，线型圆周运动冲洗滤布接触面，解决了面积重叠与同心的不足。
3、达到的主要技术和经济指标
本项目主要技术指标：
泥饼的含水率降低，维修成本降低，提高运行稳定性，自动化程度提高，设备安全可靠，配备自动清洗，安装流程合理。
泥饼含水率降至50%左右，压滤机维修维护费用降低至5-12万/年以下（目前约为20万/年）。
三、研制试验方法及采用技术（工艺）路线
1、项目管理模式
本项目采用节点式管理模式，对项目整体开发过程进行阶段划分，主要分为以下节点进行：
1）项目调研与立项阶段：本阶段主要对资料进行搜集、整理，并对技术需要改进的地方进行讨论、优化，完成该设计可行性论证，编写项目计划书；
2）产品方案设计阶段：本阶段主要是对设计方案图纸进行细化，完成图纸的设计和绘制；
3）生产制造阶段：本阶段主要根据设计图纸，协助各个外协厂家于制造基地进行生产加工、装配，完成设计图纸的制造和验收；
4）试验验证阶段：按照定型后的图纸生产加工，制造完成后运到运营厂，运营一段时间；
5）图纸定型阶段：针对设备在安装调试及运营中存在的问题，进行图纸优化设计，最后形成定型图纸；
6）项目评审阶段：根据现场运行情况，邀请专家组对项目目标和项目现状进行对比评审，如项目结果达到预期，可根据公司要求进行项目成果推广。
2、工艺流程及工艺方案
1）工艺流程：
2）工艺方案
（1）组件工艺：主机架、固定架、导轨等大件焊接组装工艺流程：
板材→下料→坡口→校平→铆装→焊接→焊后消除内应力处理→机械加工→装配。
（2）机械零件加工工艺
零件平面加工可采用数控车床、铣镗床加工，相关零件可采用数控龙门镗铣床进行加工。
（3）热处理工艺
气缸、轴类等各种主要零件的热处理。
（4）压滤机清洗装备设施装配工艺
部件清洗—部件组装—电器柜部装—整机总装。
管路连接、电器连接、油箱清洗检查、加油、开机调试、交检、整改、拆机、做漆、包装。
（5）喷涂漆工艺
零件在喷漆前应做相应处理：除油、除锈、磷化、清洗、抛丸、打腻子粉等。
喷底漆、中间漆、面漆，分别在烘干后进行下道工序。
四、结论
本技术可以为公司增加压滤机的功能，丰富了制造基地的产品结构，锻炼队伍培养人才，为制造基地产品系列化迈出重要一步。为以后公司招投标提供更多的选择，方便了公司业务的开展。虽然压滤机清洗装备设施在国内仍处于发展完善阶段，但根据国情和压滤机清洗装备设施技术的不断进步成熟，其技术和系统将会在污泥处理处置清洗方面充当主要角色，成为主要的应用模式。
目前，该技术产品已研制成功并运用于我省淮北市污泥运营厂、宿州市城南污泥运营厂。
论文作者:邹献余
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
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