電動(dòng)推桿潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維實(shí)體模擬

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密 級(jí) 公開學(xué) 號(hào) 070417畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬院 （ 系 、 部 ） ： 機(jī)械工程學(xué)院姓 名：班 級(jí)： 環(huán) 072專 業(yè)： 環(huán)境工程指 導(dǎo) 教 師 ： 陳進(jìn)富/陳家慶教 師 職 稱 ： 教授/教授II2011 年 06 月 16 日·北京北京石油化工學(xué)院學(xué)位論文授權(quán)使用協(xié)議論文《電動(dòng)推桿潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維實(shí)體模擬》系本人在北京石油化工學(xué)院學(xué)習(xí)期間創(chuàng)作完成的作品，并已通過論文答辯。本人系作品的唯一作者，即著作權(quán)人?，F(xiàn)本人同意將本作品收錄于《北京石油化工學(xué)院學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》 。本人承諾：已提交的學(xué)位論文電子版與印刷版論文的內(nèi)容一致，如因不同而引起學(xué)術(shù)聲譽(yù)上的損失由本人自負(fù)。本人完全同意本作品在校園網(wǎng)上提供論文目錄檢索、文摘瀏覽以及全文部分瀏覽服務(wù)。公開級(jí)學(xué)位論文全文電子版允許讀者在校園網(wǎng)上瀏覽并下載全文。注：本協(xié)議書對(duì)于非公開學(xué)位論文在保密期限過后同樣適用。院系名稱：機(jī)械工程學(xué)院作 者： 學(xué) 號(hào)：0704172011 年 06 月 16 日北 京 石 油 化 工 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）任 務(wù) 書學(xué)院（系） 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 環(huán)境工程 班級(jí) 環(huán) 07-2 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師/職稱 陳進(jìn)富/教授、陳家慶/教授 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬2.任務(wù)起止日期： 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 07 日3.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容與要求（含原始數(shù)據(jù)及應(yīng)提交的成果）(1) 題目簡(jiǎn)介與主要內(nèi)容序批式活性污泥法(SBR)是間歇式活性污泥處理工藝的典型代表，在國內(nèi)外污水處理行業(yè)應(yīng)用日益廣泛。潷水器是 SBR 及其變型工藝的專用設(shè)備之一，其性能的好壞直接影響到工藝運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。旋轉(zhuǎn)式潷水器(revolving water decanter)屬于升降式潷水器中的剛性管潷水器，目前在國內(nèi)較大規(guī)模 SBR 水處理工程中應(yīng)用較為廣泛，其潷水深度一般可至3m 左右。根據(jù)所采用回轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置的不同，旋轉(zhuǎn)式潷水器可分為壓筒旋轉(zhuǎn)式、注氣旋轉(zhuǎn)式、繩索牽引旋轉(zhuǎn)式、螺桿傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)式、電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式等幾類。本題目將在查閱調(diào)研文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，搞清電動(dòng)推桿潷水器的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，在完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，依據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)繪制必要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，最后對(duì)其進(jìn)行完整的三維實(shí)體模擬。(2) 原始數(shù)據(jù)調(diào)研選擇北京航天城污水處理廠的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。(3) 應(yīng)該提交的成果①查閱中文文獻(xiàn)不少于 12 篇、英文文獻(xiàn)不少于 3 篇；②開題報(bào)告或文獻(xiàn)綜述；③不少于2 萬字符的英文文獻(xiàn)原件及其翻譯后的 A4 打印件；④設(shè)計(jì)圖紙：手繪 1 張 A0 裝配圖，機(jī)繪全套零件圖；⑤包含全部零件及其裝配關(guān)系的三維實(shí)體模型；⑥按照校方規(guī)定格式的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)裝訂本。4.主要參考文獻(xiàn)(1) 陳家慶 主編 . 環(huán)保設(shè)備原理與設(shè)計(jì). 北京：中國石化出版社, 2008 年 9 月.(2) 上海市政工程設(shè)計(jì)研究院 主編. 給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)( 第 9 冊(cè)：專用機(jī)械). 北京：中國建筑工業(yè)出版社, 2003 年 3 月.(3) 張統(tǒng), 方小軍, 張志仁. SBR 及其變法污水處理與回用技術(shù). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003 年 3 月.(4) 張大群 主編 . 污水處理機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 年 9 月.(5) 王鵬，焦兆明，張宏偉. SBR潷水器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用. 中國給水排水，2000，16(10): 28-31.(6) 高守有，彭永臻，孔祥智，計(jì)立平 . 幾種潷水器形式及運(yùn)行機(jī)理 . 給水排水，2003，29(9):61-64.(7) 彭文生, 李志明, 黃華梁主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京：高等教育出版社 , 2002年8 月.(8) 葛正浩，楊芙蓮 等編著. CAD/CAE/CAM軟件應(yīng)用技術(shù)與實(shí)訓(xùn)叢書--Pro/ENGINEER Wildfire 4. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009年06月.(9) 葉國林 ，謝龍漢 編著. UG NX6三維造型實(shí)例圖解. 北京 ：清華大學(xué)出版社, 2007年12月.5.進(jìn)度計(jì)劃及指導(dǎo)安排第 01 周 —— 接受題目，校內(nèi)文獻(xiàn)查閱，著手撰寫文獻(xiàn)綜述；第 02 周 —— 校外文獻(xiàn)查閱，翻譯與本題目有關(guān)的英文資料，撰寫文獻(xiàn)綜述；第 03 周 —— 撰寫、修改文獻(xiàn)綜述，按照規(guī)定格式上交 Word 打印版，準(zhǔn)備開題報(bào)告；第 04 周 —— 搜索潷水器的實(shí)物圖片，研究其結(jié)構(gòu)，找出設(shè)計(jì)難點(diǎn)；第 05 周 —— 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式潷水器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)放在潷水器的水力學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析方面。第 06 周 —— 旋轉(zhuǎn)式潷水器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；第 07 周 —— 討論修改總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；第 08 周 —— 手工繪制裝配圖；第 09 周 —— 檢查修改手工裝配圖；第 10 周 —— 計(jì)算機(jī)繪制裝配圖和主要零件圖；第 11 周 —— 利用 UG 或 Pro-E 進(jìn)行三維實(shí)體模擬；第 12 周 —— 檢查全部圖紙；第 13 周 —— 撰寫畢業(yè)論文，并輸入計(jì)算機(jī)；第 14 周 —— 整理資料，修改圖紙與論文，按照規(guī)定時(shí)間上交全套畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；第 15 周 —— 根據(jù)評(píng)閱教師及指導(dǎo)教師的意見，進(jìn)一步修改圖紙與論文，準(zhǔn)備答辯；第 16 周 —— 整理資料，進(jìn)行畢業(yè)答辯。任務(wù)書審定日期 年 月 日 系（教研室）主任（簽字） 任務(wù)書批準(zhǔn)日期 年 月 日 教學(xué)院（部、系）院長(zhǎng)（簽字） 任務(wù)書下達(dá)日期 年 月 日 指導(dǎo)教師（簽字） 計(jì)劃完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽字） 電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬I摘 要隨著世界人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境和資源所遭受的破壞日益嚴(yán)重，水資源被污染和過度利用而遭到破壞，水污染治理和水資源保護(hù)已成為人們所關(guān)注的重大課題。在當(dāng)前污水處理領(lǐng)域，序批式活性污泥法污水處理技術(shù)（SBR）是應(yīng)用日趨廣泛的處理技術(shù)之一。而對(duì)于一個(gè)成功的 SBR 系統(tǒng)而言，潷水器的性能至關(guān)重要，有必要加以深入研究。旋轉(zhuǎn)式潷水器是 SBR 污水處理工藝中最常見的設(shè)備之一，而電動(dòng)推桿式是旋轉(zhuǎn)式潷水器中適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便的一種。本文重點(diǎn)介紹電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的工作原理、具體結(jié)構(gòu)以及發(fā)展前景，通過對(duì)動(dòng)力學(xué)和水力學(xué)兩方面分析，對(duì)電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先以航天城污水處理工藝中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，初步確定潷水器型號(hào)。然后在動(dòng)力學(xué)計(jì)算中根據(jù)保持堰流穩(wěn)定的條件和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律等確定所用電動(dòng)推桿的型號(hào)。在水力學(xué)計(jì)算中確定堰口負(fù)荷以避免堰口出現(xiàn)完全淹沒流影響出水水質(zhì)。其次計(jì)算出各個(gè)部件的詳細(xì)尺寸以便實(shí)際制造并安裝，并用三維造型實(shí)體模擬手段形象展示其結(jié)構(gòu)，使讀者對(duì)電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器有更加直接、感官的認(rèn)識(shí)。最后，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，了解此類型潷水器的具體成本和市場(chǎng)基本價(jià)格，方便購買和使用操作。綜上所述，以自己的觀點(diǎn)對(duì)電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的發(fā)展趨勢(shì)作出論述。關(guān)鍵詞：SBR 工藝，旋轉(zhuǎn)式潷水器，動(dòng)力學(xué)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬IIAbstractAs the world population growth and economic development, environmental and resource damage suffered by the worsening, water pollution and excessive use of which has been destroyed, water pollution control and water conservation has become a major topic of concern. Among various wastewater treatment technologies, Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process wastewater treatment technology (SBR) is the application of the increasingly wide range of processing technologies. For a successful SBR system, critical to the performance decanter, it is necessary to further study.Rotary Decanter is the most common one of the devices in SBR wastewater treatment process, and electric push-rod of the rotary decanter is adaptable, easy to operate. This thesis focuses on electric push-rod rotary decanter work’s principle, concrete structures and prospects for development, and through kinetic and hydraulic analysis, a concrete structural design was to be completed. First, based on the data of Sky City sewage treatment process, the type of decanter was firstly identified. Then the dynamic calculation under the conditions of maintaining weir stability was carried out, and institutions Law of motion such as determining the movement of electric push-rod models was obeyed. In the water mechanical calculations to determine weir load to avoid it appears completely submerged weir flow to affect effluent quality. Secondly, calculate the detailed dimensions of each part to the actual manufacture and install, and use the means of three-dimensional model physical simulation to display it’s structure detail, putting the reader on the electric push-rod rotary decanter has a more direct, sensory awareness. Finally, making the technical and economic analysis to understand this type of decanter specific costs and the market fundamentals price, easy to purchase and operate. Above all, the development trend of electric push-rod rotary decanter was discussed in my personal point of view.Key words: SBR process, rotary decanter, dynamic analysis, structure design電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬III目 錄第一章 前言 .- 1 -1.1 研究背景 .- 1 -1.2 SBR 工藝介紹 .- 1 -1.3 潷水器介紹 .- 4 -1.4 潷水器的類型 .- 5 -1.5 電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器 .- 17 -1.6 本文工作內(nèi)容 .- 22 -第二章 電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的動(dòng)力學(xué)及水力學(xué)分析 .- 23 -2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的選用及設(shè)定 .- 23 -2.2 機(jī)構(gòu)特征與設(shè)計(jì)關(guān)鍵分析 .- 25 -2.3 旋轉(zhuǎn)式潷水器的動(dòng)力學(xué)分析 .- 26 -2.4 旋轉(zhuǎn)式潷水器的水力學(xué)分析 .- 36 -2.5 旋轉(zhuǎn)式潷水器各桿件尺寸的計(jì)算 .- 37 -2.6 主管、推桿的校核 .- 39 -第三章 電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .- 41 -3.1 潷水部件的尺寸計(jì)算 .- 41 -3.2 旋轉(zhuǎn)部件的設(shè)計(jì) .- 42 -3.3 潷水器與出水管的聯(lián)結(jié) .- 43 -第四章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 .- 45 -4.1 計(jì)算機(jī)繪圖 .- 45 -4.2 三維實(shí)體模擬造型 .- 46 -4.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 .- 47 -第五章 結(jié)論與建議 .- 50 -5.1 結(jié)論 .- 50 -5.2 建議 .- 50 -參考文獻(xiàn) .- 51 -致謝 .- 52 -電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 1 -第一章 前言1.1 研究背景地球雖然有 70.8%的面積為水所覆蓋，但淡水資源卻極其有限，人類真正能夠利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，僅占地球總水量的 0.26%，而且分布不均。隨著世界人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境和資源所遭受的破壞日益嚴(yán)重，給人類的生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴(yán)重的威脅。作為人類生存和發(fā)展的最基本要素之一，水特別是淡水也因被污染和過度利用而遭到破壞，水污染治理和水資源保護(hù)已成為人們所關(guān)注的重大課題。雖然由于國家和各級(jí)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長(zhǎng)，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高。但目前中國污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級(jí)階段。長(zhǎng)期以來，人們一直堅(jiān)持不懈地致力于污水處理方法的研究和應(yīng)用，取得了一大批成果，發(fā)明了許多行之有效的處理工藝。污水處理方法可分為物理法(調(diào)節(jié)、過濾、沉淀、離心分離等)、化學(xué)法(中和、化學(xué)混凝、化學(xué)沉淀、氧化還原)、物理化學(xué)法(吸附、離子交換、電滲析、反滲透、超濾)、生物處理法(好氧、厭氧及組合)。生物處理法是有機(jī)廢水處理的主導(dǎo)技術(shù)。經(jīng)過研究、應(yīng)用與改進(jìn)，生物處理法己從傳統(tǒng)的活性污泥法和生物膜法衍生出很多新的工藝，如 A2/o 工藝、氧化溝工藝、SBR 工藝等。其中，序批式反應(yīng)器(Sequencing Batch Reactor，簡(jiǎn)稱SBR)工藝是目前研究和應(yīng)用最活躍的熱點(diǎn)工藝之一。1.2 SBR 工藝介紹SBR 工藝是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上研發(fā)而來的。SBR 工藝的雛型出現(xiàn)于1914 年。70 年代初，美國 Natre Dame 大學(xué)的 Irvine 教授對(duì)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的 SBR 反應(yīng)器進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究，并于 1980 年在美國環(huán)保局(EPA)的資助下，在印第安那州改建并投產(chǎn)了世界上第一個(gè) SBR 法污水處理廠。70 年代末出現(xiàn)了間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣系統(tǒng)(Intermittent Cycle Extended Aeration System，簡(jiǎn)稱電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 2 -ICEAS)。此后，Gotonszy 教授開發(fā)了循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)(Cyclic Activated Sludge System，簡(jiǎn)稱 CASS)，又稱循環(huán)式活性污泥技術(shù)。90 年代比利時(shí) SEGHERS公司開發(fā)了 UNITANK 系統(tǒng)，其特點(diǎn)是把經(jīng)典 SBR 的時(shí)間推流與連續(xù)系統(tǒng)的空間推相結(jié)合。與此同時(shí)，DAT-IAT(Demand Aeration Tank Intermittent Aeration Tank)、MSBR、ASBR 等工藝也相繼出現(xiàn)和應(yīng)用。SBR 工藝是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)工藝，在反應(yīng)器內(nèi)注滿污水，然后按分批處理的模式運(yùn)行。一個(gè)操作循環(huán)分五個(gè)階段：進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、潷水、閑置。改變運(yùn)行參數(shù)可實(shí)現(xiàn)好氧一厭氧一缺氧狀態(tài)，通過對(duì)這些狀態(tài)的精確控制可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的有效去除。其流程和機(jī)構(gòu)見圖 1-1，1-2。電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 3 -圖 1-1 SBR 工藝流程圖圖 1-2 SBR 工藝實(shí)物圖SBR 工藝的進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水均在同一生物反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行，由于省去了二沉池，因此占地面積??；同時(shí)，由于生化過程的參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)，因此，對(duì)水質(zhì)、水量的變化適應(yīng)性強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，并具有生物脫氮除磷作用。SBR 工藝有如下優(yōu)點(diǎn)，見表 1-1。表 1-1 SBR 工藝優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 機(jī)理沉淀性好 理想沉淀理論有機(jī)物去除效率高 理想推流狀態(tài)提高難降解廢水的處理效率 生態(tài)環(huán)境多樣性擬制絲狀菌膨脹 選擇性準(zhǔn)則可以脫氮除磷，不需要新增反應(yīng)器 生態(tài)環(huán)境多樣性不需二沉池和污泥回流，工藝簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)本身特點(diǎn)SBR工藝反應(yīng)器的排水形式是靜止沉淀、集中潷水。由于集中潷水時(shí)間較短，電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 4 -因而潷水時(shí)流量較大，這就需要在時(shí)間短排水量大的情況下，對(duì)反應(yīng)器下部的沉淀污泥不能產(chǎn)生擾動(dòng)，為此需安裝專用的排水裝置---潷水器。潷水器是SBR工藝中最關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備之一，它的優(yōu)劣直接與出水水質(zhì)相關(guān)作為SBR工藝的關(guān)鍵，潷水器已從原來單一進(jìn)口發(fā)展到基本國產(chǎn)，所開發(fā)的各種潷水器可適合不同的應(yīng)用場(chǎng)所。隨著 SBR 工藝在我國的推廣和應(yīng)用，對(duì)潷水器的研制和開發(fā)工作應(yīng)加速進(jìn)行，以滿足污水處理工程的需要。1.3 潷水器介紹潷水器（Water decanter）是伴隨著 SBR 工藝的應(yīng)用和發(fā)展而產(chǎn)生和逐步完善的，同時(shí)又受當(dāng)時(shí)機(jī)械制造技術(shù)、材料科學(xué)、自動(dòng)控制水平的制約。潷水器是SB 及其變型工藝中最常用的關(guān)鍵設(shè)備，用于在排水階段隨水位變化而自動(dòng)升降，將已處理的上清液自表面排除，而表面的浮渣被有效的截留在反應(yīng)池內(nèi)。其主要功能應(yīng)滿足如下要求：①潷水器的集水部分應(yīng)靠近水面，在排出上層清液的同時(shí)，還能隨反應(yīng)池水位的變化而變化，具有連續(xù)排水的性能；②潷水器運(yùn)作時(shí)應(yīng)不擾動(dòng)沉淀的污泥，又不將池中的浮渣帶出，按規(guī)定的流量排放；③潷水器在排水或停止排水的運(yùn)行中，有序的動(dòng)作應(yīng)正確平穩(wěn)、安全可靠、耗能小、使用壽命長(zhǎng)。早期的潷水器是一些比較簡(jiǎn)單的設(shè)施，如一組布置在不同高度的管道閥口組合、簡(jiǎn)單的浮筒式排水裝置等。20 世紀(jì)后期，隨著 SBR 工藝的迅速發(fā)展，各種類型的潷水器不斷涌現(xiàn)。ITT Industries 下屬的 Sanitaire Corporation 公司推出了旋轉(zhuǎn)式潷水器；澳大利亞 AAT 公司推出了虹吸式潷水器。SBR 工藝引入中國以后，潷水器的制造也從最初的進(jìn)口和仿制發(fā)展到現(xiàn)在的自主研發(fā)大批量生產(chǎn)，目前國內(nèi)已有多家潷水器制造商，規(guī)模較大的有杭州杭氧環(huán)保成套設(shè)備有限公司、天津百陽環(huán)保公司等。潷水器通常有堰口、出水管、驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)等組成，材質(zhì)一般為不銹鋼、非金屬等。潷水器的品種繁多。按動(dòng)力形式，可劃分為無動(dòng)力式和機(jī)械驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 5 -式。無動(dòng)力潷水器有：浮筒式、虹吸式等，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)需用氣源和電力驅(qū)動(dòng)；機(jī)械驅(qū)動(dòng)式：有電動(dòng)推桿式、滑軌式、繩索式等。按運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡分類，可分為固定式、旋轉(zhuǎn)式和垂直升降式等。按安裝方式，可分為固定潛水式和浮筒式。1.4 潷水器的類型潷水器的型式通常按以下方法分類：①按集水器在水池中位置的變化與否，分為固定式和升降式（又稱浮動(dòng)式）兩個(gè)大類。集水器的位置始終不變的稱為固定式；位置變化的稱為升降式；②按排水原動(dòng)力的種類，分為虹吸式、重力式和泵吸式。很明顯，利用流體的虹吸原理作原動(dòng)力的稱為虹吸式；依靠流體的重力位能而自流排放的稱為重力式；而采用動(dòng)力泵輸送的稱為泵吸式；③按排水管性質(zhì)，分為柔性管、剛性管兩類；④按集水器追隨水位變化的力，分為恒浮力、變浮力、機(jī)械力和復(fù)合力 4 種；⑤按集水方式，分為穿孔管式、堰槽式、吸口式和堰門式；⑥按集水口的密封力種類，分為重力、浮力、機(jī)械力和擋渣板。1.4.1 固定管式潷水器固定式潷水器一般都由固定不變的排水干組成，不隨水位的變化而運(yùn)動(dòng)，因此僅適用于不追隨水位變化的場(chǎng)合，具體包括虹吸式潷水器、雙層固定管式、固定短管式等機(jī)構(gòu)形成。(1)虹吸式潷水器該形式的潷水器是由澳大利亞 AAT 公司 20 世紀(jì) 80 年代中期開發(fā)并開始應(yīng)用于 SBR 工藝的一種新式潷水器，常用氣鎖式虹吸潷水器（Gas-locked siphon，GLS），其潷水深度 0.5-1.0m，潷水負(fù)荷 1.5-2.0L/（m.s）。該潷水器主要由潷水短管、排水支管、排水總管、U 形管、進(jìn)/排氣電磁閥等，虹吸式潷水器結(jié)構(gòu)見圖 1-3。電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 6 -圖 1-3 虹吸式潷水器結(jié)構(gòu)圖進(jìn)水階段開始后，系統(tǒng)內(nèi)水位逐漸上升，由于靜水壓的作用，排水短管和U型管液面之間形成氣封，氣封使在正常進(jìn)水及反應(yīng)過程中沒有處理的污水溢出反應(yīng)器；當(dāng)水位通過堰臂上端時(shí)，為防止由于池內(nèi)靜水壓過高而使污水溢流出反應(yīng)器，設(shè)置最低潷水液位開關(guān)，并在此時(shí)將之關(guān)閉。反應(yīng)及沉淀階段結(jié)束后，放出部分被封的空氣，潷水階段開始。當(dāng)水位降到最小潷水液位時(shí)，關(guān)閉放氣電磁閥，最低潷水液位開關(guān)開啟，此時(shí)出水流進(jìn)入虹吸狀態(tài)。當(dāng)液位降至距排水短管下口 1cm 處，最低潷水液位開關(guān)關(guān)閉，排氣電磁閥再次被打開；隨著空氣的進(jìn)入，虹吸被破壞；虹吸破壞后，存在于水平堰臂及排水短管中的水通過短管流回反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)。有報(bào)道稱，應(yīng)保證潷水結(jié)束時(shí)間是要求的破壞虹吸到停止出水這段時(shí)間的 3 倍。虹吸式潷水器的優(yōu)點(diǎn)有：潷水器無運(yùn)轉(zhuǎn)部件，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單；潷水器運(yùn)行中只操作真空閥即可，不易出現(xiàn)故障，也易于檢修；虹吸式潷水器的成本低，運(yùn)行可靠。但是其也有許多不足之處：整個(gè)潷水器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)精度高；潷水能力調(diào)整困難，潷水深度固定；虹吸要求條件高，反應(yīng)池內(nèi)液位必須高于匯水堰臂才能形成虹吸，破壞虹吸液位時(shí)必須保證排水短管中存有足夠的氣量，使下一周期注水過程進(jìn)行時(shí)，短管中的水不進(jìn)入?yún)R水堰臂破壞虹吸條件，虹吸式潷水器實(shí)物見圖1-4，圖1-5。電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 7 -圖 1-4 虹吸式潷水器實(shí)物圖圖 1-5 虹吸式潷水器實(shí)物圖(2)雙層固定管式雙層固定管式潷水器是利用手動(dòng)閥或電磁閥完成潷水工作，由于曝氣時(shí)管內(nèi)電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 8 -會(huì)流入污水，所以排水時(shí)必須先排污水，在集水口需考慮防止浮渣進(jìn)入。其使用條件基本與虹吸式相同，所不同的是逐層遞進(jìn)，潷水深度可不受限制。(3)固定短管式也稱為固定深度潷水器。其沒有集水管，直接由池壁伸出排水管，靠手動(dòng)閥的啟閉進(jìn)行操作，一般作為事故時(shí)的備用。1.4.2 柔性管潷水器柔性管潷水器屬于升降式潷水器，在潷水過程中始終追隨水位變化。一般由浮筒、堰槽、柔性排水管和導(dǎo)軌組成，追隨水位變化的力可以是恒浮力，也可以是變浮力或機(jī)械力。柔性排水管可以是橡膠軟管或波紋管，考慮到管子越粗柔性越差，故采用柔性管作排水管時(shí)，潷水量一般不宜過大。（1）注氣式柔性管潷水器依靠給浮筒或浮箱內(nèi)注氣，產(chǎn)生浮力，使?jié)鏖e置；反之進(jìn)行潷水。由于其追隨水位變化的是浮力，故通常也稱浮箱式潷水器。見圖1-6是不同集水堰槽的注氣式柔性管潷水器。電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 9 -圖 1-6 幾種集水堰口形式的波紋管注氣式潷水器結(jié)構(gòu)示意圖主要由外部固定浮箱子、內(nèi)部注氣浮箱、柔性伸縮管、排水彎管、控制電磁閥、輸氣軟管、導(dǎo)軌等組成，一般排水量150-200m 3/h。需排水時(shí)，進(jìn)氣電磁閥自動(dòng)關(guān)閉，排氣電磁閥自動(dòng)打開，注氣浮箱內(nèi)的空氣排出，浮箱下沉淹沒進(jìn)水口，開始排水。排水經(jīng)注氣浮箱中心管進(jìn)入柔性伸縮管及排水彎管排出池外，注氣浮箱隨水位下降而下降，柔性伸縮管相應(yīng)逐漸壓縮。當(dāng)下降至最低水位時(shí)，水位訊號(hào)器發(fā)出訊號(hào)，排氣電磁閥自動(dòng)關(guān)閉，進(jìn)氣電磁閥自動(dòng)打開，向注氣浮箱內(nèi)通入壓縮空氣而使之上浮，進(jìn)水口離開水面，停止排水。多余空氣自排氣管排出，浮箱隨池內(nèi)水位上升而上升，直接最高位置，進(jìn)入下一循環(huán)。潷水器操作所用的壓縮空氣，可自曝氣池空氣干管上直接引接，不必另備氣源。（2）鋼索式柔性管潷水器依靠安裝在工作橋上的驅(qū)動(dòng)裝置，吊起集水堰槽使之浮出水面而閑置；反之放松鋼絲繩而潷水，結(jié)構(gòu)見圖1-7。圖 1-7 鋼索式柔性管潷水器電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 10 -（3）軟管泵吸式潷水器軟管泵吸式潷水器主要浮筒、潛水泵、柔性排水管和導(dǎo)軌組成，其追隨水位變化是靠浮力，也依靠排水管的柔變或伸縮，泵的吸入口用檔板式浮筒圍住，阻止浮渣的流入。曝氣時(shí)吸入口會(huì)進(jìn)入污水，故潷水前必須先排污水，見圖 1-8。圖 1-8 軟管泵吸式潷水器結(jié)構(gòu)圖（4）軟管浮筒式潷水器近年來，國內(nèi)在消化吸收國外最新型潷水器的基礎(chǔ)上研制了新型的、具有自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無動(dòng)力潷水器。這類潷水器主要由浮筒、潷水管、防渣閥、特制軟管和支架組成，其閑置和潷水均由用戶配備的池外閥門控制。集水堰口的密封力主要有球體重力和空心球浮力。①重球密封集水堰口如圖 1-9 所示，在軟管泵吸式潷水器置階段，重球在重力和浮力的綜合作用下，由于重力大于浮力，所以重球堵住集水堰口，曝氣時(shí)的氣泡、浮渣、污泥均無法進(jìn)入潷水管內(nèi)，使?jié)軆?nèi)始終積蓄清水；需要排水時(shí)，與潷水管、特制軟管連通的池外閥門開啟，重球在重力、浮力和流動(dòng)壓力的綜合作用下，重球離開集水堰口而被推向球籠另一端，清水從集水堰口進(jìn)入潷水管內(nèi)，通過特制軟管、閥門和外部管路而排放，直到水池水位到達(dá)最低水位時(shí)，池外閥門關(guān)閉，重球在重力的作用下又重新壓住集水堰口，完成一個(gè)循環(huán)。電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 11 -圖 1-9 重球密封集水堰口結(jié)構(gòu)圖圖 1-10 浮球密封集水堰口結(jié)構(gòu)圖（2）浮球密封集水堰口如圖 1-10 所示。在閑置階段，浮球在重力和浮力的綜合作用下，由于浮力大于重力，所以浮球頂住集水堰口，曝氣時(shí)的氣泡、浮渣、污泥均無法進(jìn)入潷水管內(nèi)，使?jié)軆?nèi)始終積蓄清水；需要排水時(shí)，與潷水管、特制軟管連通的池外閥門開啟，浮球在重力、浮力和流動(dòng)壓力的綜合作用下，浮球離開集水堰口而被推向球籠的最下端，清水從集水堰口進(jìn)入潷水管內(nèi)，通過特制軟管、閥門和外部管路而排放，直到水池水位到達(dá)最低水位時(shí)，池外閥門關(guān)閉，浮球在浮力的作用下又重新頂住集水堰口，完成一個(gè)循環(huán)周期。（5）可調(diào)節(jié)柔性管式潷水器該潷水器主體常為不銹鋼材料，通過高強(qiáng)度橡膠管或柔性波紋管將T形排水系統(tǒng)與收水系統(tǒng)相連，收水系統(tǒng)由浮筒及進(jìn)水頭組成。由于浮筒的浮力，使?jié)鞯倪M(jìn)水頭可隨水面的變化而變化，并保證水面上的浮渣不會(huì)進(jìn)入排水管內(nèi)。進(jìn)水頭由氣缸、閘門、曲軸等組成，開始排水時(shí)，通入壓縮空氣至氣缸，使氣動(dòng)活塞帶動(dòng)曲軸將閘門關(guān)閉；潷水器不工作時(shí)，閘門處在常閉狀態(tài)。KBS型可調(diào)節(jié)柔性管式潷水器的結(jié)構(gòu)見圖1-11，實(shí)物圖見圖1-12。電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 12 -圖 1-11 可調(diào)節(jié)柔性管式潷水器結(jié)構(gòu)圖圖 1-12 可調(diào)節(jié)柔性管式潷水器實(shí)物圖1.4.3 套筒式潷水器套筒式潷水器有絲杠式和鋼繩式兩種。其基本原理都是在一個(gè)固定的平臺(tái)上通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠（或滾筒上的鋼繩）連接集水堰槽上下運(yùn)動(dòng)。集水堰槽的下端固定連接著若干條一定長(zhǎng)度的直管，直管套在帶有橡膠密封的套筒上。上清液由集水堰槽流入，經(jīng)套筒導(dǎo)入出水管后，排出反應(yīng)池。在堰口上有一個(gè)攔浮渣和泡沫用的浮箱采用剪刀式鉸鏈和堰口連接，以適應(yīng)堰口淹沒深度的微小變化。套筒式潷水器包括傳動(dòng)裝置、潷水槽、彈性橡膠接頭、支架、伸縮套筒、排電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 13 -水干管、干管支架、天橋、排氣管和伸縮式萬向聯(lián)軸器等部件組成。套筒式潷水器的潷水高度 0.8-1.2m、潷水負(fù)荷 10-12 L/（m.s），其結(jié)構(gòu)圖見圖 1-13。圖 1-13 套筒式潷水器結(jié)構(gòu)圖1-傳動(dòng)裝置； 2-潷水槽； 3-彈性橡膠接頭； 4-支架； 5-伸縮套筒； 6-排水干管； 7-干管支架； 8-天橋； 9-排氣管； 10-伸縮式萬向聯(lián)軸器。套筒式潷水器具有運(yùn)行穩(wěn)定、控制簡(jiǎn)單、不漏水、水流運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、不擾動(dòng)污泥層等特點(diǎn)。但也存在不足之處，其潷水深度受外套管容納內(nèi)套筒長(zhǎng)度的限制，不能滿足某些潷水深度大于 2/5 池內(nèi)水深的工藝要求，其示意圖、實(shí)物圖見圖 1-14、圖 1-15。圖 1-14 套筒式潷水器示意圖電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 14 -圖 1-15 套筒式潷水器實(shí)物圖1.4.4 旋轉(zhuǎn)式潷水器旋轉(zhuǎn)式潷水器（Revolving water decanter）主要工作在排水期。旋轉(zhuǎn)式潷水器能夠追隨水位的變化而變化，保證上清液的連續(xù)排出，且可以防止浮渣進(jìn)入上清液而造成的二次污染。目前在國內(nèi)較大規(guī)模SBR水處理工程中應(yīng)用較為廣泛，其潷水深度一般可至3m左右。主要由集水管或集水堰槽、支管、主管、支座、旋轉(zhuǎn)接頭、出水匯管、回轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)等組成，其結(jié)構(gòu)見圖1-16。圖 1-16 旋轉(zhuǎn)式潷水器結(jié)構(gòu)圖電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 15 -根據(jù)所采用回轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置的不同，旋轉(zhuǎn)式潷水器可分為壓筒旋轉(zhuǎn)式、注氣旋轉(zhuǎn)式、繩索牽引旋轉(zhuǎn)式、螺桿傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)式、電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式等幾類。（1）壓筒旋轉(zhuǎn)式潷水器壓筒旋轉(zhuǎn)式潷水器主要由浮筒、潷水筒、排水支管、排水總管、旋轉(zhuǎn)接頭、氣缸等組成。工作過程中靠浮筒的浮力追隨水位的變化，排水支管和排水總管都可繞旋轉(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)需要停止?jié)畷r(shí)，由氣源供氣，氣缸內(nèi)的推桿前伸，將浮筒下壓，使排水支管與浮筒的夾角減小，使?jié)鬟M(jìn)水口高于水面，而使?jié)魈幱陂e置狀態(tài)；當(dāng)需要潷水時(shí)，氣源向氣缸另一端供氣，氣缸內(nèi)的推桿后縮，使排水支管與浮筒的夾角增大，使進(jìn)水口低于水面，池內(nèi)的上清液源源流入潷水筒，經(jīng)排水支管順利排出，從而完成潷水動(dòng)作。（2）注氣旋轉(zhuǎn)式潷水器潷水器潷水時(shí)，使浮箱泄氣進(jìn)水，從而集水管下沉，排出一定的氣體后，開始潷水，直到潷水結(jié)束；啟動(dòng)空壓機(jī)，使浮箱內(nèi)進(jìn)氣。排出浮箱內(nèi)的水，浮力增加將集水口抬起，高出水面，停止?jié)?，潷水器處于閑置等狀態(tài)；池內(nèi)水位升高時(shí)，浮箱帶動(dòng)集水口一起上浮，直到下一個(gè)循環(huán)。由于潷水過程中不同角度的重力不同，故應(yīng)允許流量稍有變化。若要實(shí)現(xiàn)恒流量，則在設(shè)計(jì)時(shí)保證浮力的應(yīng)變是關(guān)鍵，必須使得浮力的應(yīng)變量始終等于重力的增加量。（3）繩索牽引旋轉(zhuǎn)式潷水器潷水器主要由電動(dòng)機(jī)、鋼絲繩卷筒、排水支管、排水總管、集水管、浮頭等組成。閑置時(shí)，由鋼絲繩卷筒將集水口吊離水面。潷水時(shí)，鋼絲繩卷筒放松，由于相對(duì)于總管及旋轉(zhuǎn)接頭中心的重力力矩大于浮力和各部分摩擦力產(chǎn)生的力矩之和，因此集水口降至水面開始排水。（4）螺桿傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)式潷水器旋轉(zhuǎn)式潷水器一般用于大型 SBR 反應(yīng)池中排水，其潷水深度一般可至 3m 左右。由于其機(jī)構(gòu)限制，對(duì)堰口移動(dòng)速率有較高要求，設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)不同的工藝要求，采取可靠的控制堰口移動(dòng)速率的措施。一般應(yīng)采取等速率移動(dòng)形式，當(dāng)采用其他機(jī)構(gòu)，而不能使集水口均速下降時(shí)，應(yīng)考慮速度補(bǔ)償措施或設(shè)立伺服機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)式潷水器由集水槽、排水管、回轉(zhuǎn)支座、連桿裝置、導(dǎo)軌及傳動(dòng)裝置等組成。當(dāng)需要排水時(shí)，控制元件給出信號(hào)（全自動(dòng)型通過泥水界面計(jì)或 OPR 測(cè)定儀電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 16 -等元器件；半自動(dòng)型通過液位計(jì)、時(shí)間繼電器等元件） ，指令傳動(dòng)裝置工作，螺母旋轉(zhuǎn)，螺桿均速下降，撐桿按一定軌跡運(yùn)動(dòng)，使集水堰槽按設(shè)定速度下移，完成均量潷水。當(dāng)潷水結(jié)束后，可由液位控制儀給出最低極限信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，牽引集水堰槽上移，回到預(yù)置位置，等待完成下一個(gè)循環(huán)。在進(jìn)水水位上升的速度大于集水堰槽上升的速度時(shí)，可考慮采用變極電機(jī)，使集水堰槽復(fù)位速度加快；也可采用開合螺母，當(dāng)集水堰槽上移時(shí)，開合螺母脫開，使集水堰槽依靠浮力上移。如將潷水過程安排在沉淀過程中，首先應(yīng)考慮潷水范圍問題，確保集水堰槽的下移速度不大于污泥下沉速度，在保證不影響污泥沉淀的同時(shí)，縮短循環(huán)周期時(shí)長(zhǎng)，其實(shí)物圖見圖 1-17。圖 1-17 螺桿傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)式潷水器實(shí)物圖1.4.5 人工固定多點(diǎn)排水法早期的SBR系統(tǒng)均采用人工手動(dòng)方式進(jìn)行潷水，常見的是在反應(yīng)器的不同高度上設(shè)置排水閥門或排水泵，根據(jù)運(yùn)行周期定時(shí)定量地排出處理后的上清液。其特點(diǎn)是：水力條件好，出水水質(zhì)好，不會(huì)對(duì)污泥層造成大的擾動(dòng)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單；但其占地空間大，操作相對(duì)復(fù)雜，需要工作人員手動(dòng)操作，其自控運(yùn)行措施有待進(jìn)一步深入研究。在新建項(xiàng)目中，采用人工固定多點(diǎn)排水方式的已不多見，這種老式、不方便的排水方法本文不進(jìn)行深入研究。但值得一提的是在資金短缺，考慮改擴(kuò)建等因素影響下，其應(yīng)用有一定的空電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 17 -間。以上介紹了多種潷水器，下面我用表格的形式對(duì)比幾種潷水器，使讀者對(duì)各種類型的潷水器有更直觀的了解，見表1-2。表 1-2 幾種潷水器的比較方式 人工固定式 潷水器類型 多點(diǎn)式排水 旋轉(zhuǎn)式潷水器 套筒式潷水器 虹吸式潷水器潷水高度/m 潷水范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)1.0-2.5 0.8-1.2 0.5-1潷水負(fù)荷/L/（m.s）20-32 10-12 1.5-2基本結(jié)構(gòu) 閥門，管道等 電機(jī)，減速機(jī)，絲杠，方向?qū)U，載體管道，回轉(zhuǎn)接頭，淹沒出流堰口等電機(jī)，絲杠堰槽，套管等排水總管，排水短管，U 型管及電磁閥等工作原理 通過在反應(yīng)器的不同高度設(shè)置排水點(diǎn)，來達(dá)到分層排水的目的。堰口隨方向?qū)U一起做轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過堰口位置隨水位變化來排水通過鋼絲卷揚(yáng)或絲杠升降帶動(dòng)堰槽，通過套管的銜接，而達(dá)到排水的目的通過 U 型管及排水短管之間形成負(fù)壓，虹吸排水控制形式 人工手動(dòng) 機(jī)械，自動(dòng) 機(jī)械 機(jī)械，自動(dòng)主要特點(diǎn) 水利條件好，運(yùn)行可靠，造價(jià)低，操作復(fù)雜，需要工作人員多運(yùn)行可靠，潷水負(fù)荷及深度大。易自控;機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，部件易磨損，設(shè)計(jì)精度高潷水負(fù)荷大，深度大；結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)較高，套管有發(fā)生卡阻而不能正常工作的可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，造價(jià)低，運(yùn)行費(fèi)用低；潷水深度較低且不易調(diào)整，設(shè)計(jì)精度要求高電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 18 -1.5 電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器以上介紹了多種類型的潷水器，對(duì)于電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器與他們相比有一定優(yōu)勢(shì)。固定式潷水器一般都由固定不變的排水管組成，不隨水位的變化而運(yùn)動(dòng)，且其設(shè)計(jì)精度高，容易出現(xiàn)技術(shù)故障。電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器可與水面高度進(jìn)行比較靈活的調(diào)節(jié)，并且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易操作。柔性管潷水器在潷水過程中雖然追隨水位變化，但其排水管越粗柔性越差，一般是橡膠軟管或波紋管，故采用柔性管作排水管時(shí)，潷水量一般不宜過大。電動(dòng)推桿潷水器不受材料強(qiáng)度等限制，其單臺(tái)潷水器量可達(dá)2400m 3。套筒式潷水器其潷水深度受外套管容納內(nèi)套筒長(zhǎng)度的限制，不能滿足某些潷水深度大于2/5池內(nèi)水深的工藝要求。而電動(dòng)推桿潷水器不受結(jié)構(gòu)機(jī)械性能的限制，潷水深度可達(dá)2.5m。電動(dòng)推桿潷水器與和它結(jié)構(gòu)類似的螺桿傳動(dòng)潷水器相比，最大的區(qū)別在于其傳動(dòng)裝置的動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，螺桿傳動(dòng)其結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，而電動(dòng)推桿結(jié)構(gòu)類似與一個(gè)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。二者相比，電動(dòng)推桿是目前市場(chǎng)是比較常見的動(dòng)力裝置，可以簡(jiǎn)單、方便的購買并安裝。電動(dòng)推桿潷水器的重要的結(jié)構(gòu)也是其動(dòng)力裝置就是電動(dòng)推桿，其性能好壞直接影響了潷水器的效率，下面介紹一下同步推動(dòng)傳動(dòng)裝置，簡(jiǎn)稱電動(dòng)推桿。1.5.1 電動(dòng)推桿的介紹和用途電 動(dòng) 推 桿 是 一 種 將 電 動(dòng) 機(jī) 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 變 為 推 桿 的 直 線 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 的 電 力 驅(qū)動(dòng) 裝 置 。 可 用 于 各 種 簡(jiǎn) 單 或 復(fù) 雜 的 工 藝 流 程 中 做 為 執(zhí) 行 機(jī) 械 使 用 ， 以 實(shí) 現(xiàn) 遠(yuǎn) 距離 控 制 、 集 中 控 制 或 自 動(dòng) 控 制 。電 動(dòng) 推 桿 是 通 用 型 的 輔 助 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 ， 可 廣 泛 運(yùn) 用 于 電 力 、 機(jī) 械 、 冶 金 、 交通 、 礦 山 、 石 油 、 化 工 、 起 重 、 運(yùn) 輸 、 建 筑 、 糧 飼 加 工 等 行 業(yè) ， 具 有 性 能 可靠 ， 動(dòng) 作 靈 敏 ， 運(yùn) 行 平 穩(wěn) ， 推 拉 力 相 同 ， 環(huán) 境 適 應(yīng) 性 好 等 特 點(diǎn) 。 電 動(dòng) 推 桿 主要 由 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 、 減 速 齒 輪 、 螺 桿 、 螺 母 、 導(dǎo) 套 、 推 桿 、 滑 座 、 彈 簧 、 外 殼 及 渦輪 、 微 動(dòng) 控 制 開 關(guān) 等 組 成 ， 其 實(shí) 物 照 片 見 圖 1-18。電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 19 -圖 1-18 市場(chǎng)上比較常見的電動(dòng)推桿1.5.2 電動(dòng)推桿的結(jié)構(gòu)和工作原理電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的電動(dòng)推桿是一種將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電力驅(qū)動(dòng)裝置，其與潷水器聯(lián)結(jié)成一個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)與曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組合，將螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闈鞯纳舷滦D(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)見圖1-19。圖 1-19 旋轉(zhuǎn)式潷水器的電動(dòng)推桿結(jié)構(gòu)圖電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪減速后，帶動(dòng)一對(duì)絲桿螺母。把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，利用電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)完成推桿動(dòng)作。如通過各種杠桿、搖桿或連桿等機(jī)構(gòu)可完成轉(zhuǎn)電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 20 -動(dòng)、搖動(dòng)等復(fù)雜動(dòng)作。通過改變杠桿力臂長(zhǎng)度，可以增大或加大行程。經(jīng)電機(jī)齒輪上的渦桿帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使渦輪內(nèi)的小絲桿作軸向移動(dòng)，由連接板帶動(dòng)限位桿相應(yīng)作軸向移動(dòng)，至所需行程時(shí)，通過調(diào)節(jié)限位塊壓下行程開關(guān)斷電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)（正反控制相同），實(shí)物見圖 1-20。圖 1-20 電動(dòng)推桿實(shí)物圖1.5.3 電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的工作原理電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器主要由同步推動(dòng)傳動(dòng)裝置（簡(jiǎn)稱電動(dòng)推桿）、回轉(zhuǎn)支座、主管、支管、擋渣浮筒、潷水堰、電控箱等組成，結(jié)構(gòu)圖見圖1-21。電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維實(shí)體模擬- 21 -圖 1-21 電動(dòng)推桿旋轉(zhuǎn)式潷水器結(jié)構(gòu)圖旋轉(zhuǎn)式潷水器在排水期開始時(shí)，電動(dòng)裝置收到來自控裝置信號(hào)，啟動(dòng)潷水器，傳動(dòng)裝置帶動(dòng)其兩端輸出軸通過兩對(duì)錐齒輪將電機(jī)輸送軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁輻U的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)兩組螺旋副滑塊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)兩根連桿同步驅(qū)動(dòng)出水支管作變速圓弧運(yùn)動(dòng)，堰口隨之按預(yù)定速度勻速下降，從而將SBR反應(yīng)池內(nèi)的上清液從堰口均量潷入，其流經(jīng)出水支管和出水主管后從兩側(cè)的排水管排出池外。當(dāng)潷水至最低水位時(shí)控制裝置輸出信號(hào)，潷水停止并指令傳動(dòng)裝置反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)堰口快速回程至高水位的最高點(diǎn)后，控制裝置輸出信號(hào)使?jié)魈幱诖龣C(jī)位置，等待下一次潷水過程,旋轉(zhuǎn)式潷水器實(shí)物見圖1-22。圖 1-22 旋轉(zhuǎn)式潷水器實(shí)物圖