冯彩霞
（山西北方铜业有限公司铜矿峪矿，山西 运城 043700）
TT 系列陶瓷过滤机是一种新型固液分离设备，它包含机械电气、微孔陶瓷板、自动控制、超声波清洗、变频技术等多种高新技术，其固液分离过程是利用过滤板中微孔在真空条件下的毛细效应原理实现的，可根据生产的不同要求，对过滤过程进行可变控制。由于其设计合理、新颖，各项性能优越，应用的技术先进，设备结构紧凑，经济、社会效益显著，所以广泛应用于选矿、煤炭、冶金等多行业的固液分离作业中。
1.1 过滤机工作原理
与传统的过滤机工作原理接近，陶瓷过滤机是通过真空泵抽取陶瓷板内腔真空与外部大气压之间形成压差，在此负压作用下，过滤机料槽内的物料被吸附在陶瓷板上，物料中的固体颗粒物无法通过陶瓷板微孔而被留在陶瓷板表面，由于真空压差的作用和陶瓷板的亲水性，物料中的液体进入陶瓷板内腔，通过相应管道进入真空桶内被外排至排水池或被运输至相应装置二次利用，从而实现了固液分离。
陶瓷板随着主轴旋转一周会依次经过吸浆、干燥、卸料、反冲洗四个区域，完成一个工作循环过程，并周而复始。
经过6～8 h 的运行后，过滤机陶瓷板微孔会逐渐被残留在陶瓷板表面的残余物堵塞，物料中的液体不能够充分通过微孔被抽走，造成滤饼中水分过大，从而降低了过滤效率，故运行一段时间后过滤机应启动联合清洗程序，彻底清洗陶瓷板表面及微孔，从而保证陶瓷板良好的过滤效果。
过滤机的工作流程、工作原理示意图分别如图1、图2 所示[1-2]。
图1 TT-36 陶瓷过滤机工作流程示意图
图2 TT-36 陶瓷过滤机工作原理示意图
1.2 联合清洗过程
陶瓷过滤机的联合清洗过程是在超声波清洗、化学清洗和反冲洗三者的相互作用下彻底清洁陶瓷板表面及微孔，使陶瓷板障微孔保持通畅，保证陶瓷板的过滤效率。
超声波清洗装置是TT-36 陶瓷过滤机联合清洗过程中的关键设备，主要由超声波信号发生器、超声换能器（盒）组成，在联合清洗过程中，利用超声波的空化作用对陶瓷板进行由内而外的清洗。
超声波信号发生器也就是超声波电源，其主要作用是在联合清洗过程中发出高频振荡信号，在换能盒的作用下转换成高频机械振荡波（即超声波），超声波在清洗液中传播的过程中会有数量众多的微小气泡由液体在超声波纵向传播的负压区形成、生长，并在超声波纵向传播的正压区迅速闭合，这种现象即为“空化”效应，在此效应的形成过程中，气泡迅速闭合时可连续不断地产生瞬间高压不断地冲击陶瓷板的表面，使陶瓷板表面、缝隙中及微孔内的残留物迅速剥落，从而达到净化目的。超声波信号发生器可靠运行直接决定联合清洗效果[3-4]。
超声波电源主要分为自激式电源和它激式电源两种，其中自激式电源称为超声波模拟电源，它激式电源称为超声波发生器。超声波电源的作用是把市电转换成高频交流电信号，从而驱动超声波换能器工作。由超声波电源转换的高频交流电信号必须与超声波换能器（盒）相匹配。TT-36 陶瓷过滤机采用的它激式电源也就是超声波发生器。
超声波发生器可采用两种放大电路形式，一种是线性放大电路，另一种是开关电源电路，开关电源的电路形式一般为大功率超声波电源采用。超声波发生器是由电源板、信号发生器板、匹配回路、驱动模块、负载（换能器）等组成，具有整流、脉冲形成、驱动、保护、转换、匹配等功能，其原理是将市电转换成频率特定的正弦或者脉冲信号，这个信号的频率须与换能器（盒）的频率相匹配。由信号发生器产生的频率信号经过功率放大器后需要与相应的阻抗相匹配，使其输出阻抗与换能器（盒）相符，再由换能器（盒）将电信号转换为机械振动。超声波信号发生器工作原理框图如图3 所示[5]。
图3 超声波信号发生器工作原理框图
3.1 超声波信号发生器常见的故障现象
超声波信号发生器的可靠运行直接决定了过滤机的联合清洗效果，当超声波信号发生器发生故障不能正常工作时，换能器（盒）就失去了高频信号源，不会产生高频机械振荡，不会呈现超声清洗效果。日常使用过程中超声波信号发生器常见的故障及原因分析如下：
指示灯不亮，风扇不转。发生此故障的原因有外部交流220 V 电源未正产提供；
电源开关损坏；
电源保险丝熔断。
指示灯亮，风扇运转正常，没有超声波。发生此故障的原因有换能器与超声波输出的连接插头松脱，未可靠连接；
超声波发生器的直流保险丝熔断；
功率模块的IGBT 管损坏；
换能器短路。
打开电源开关，过载灯亮。发生此故障的原因有换能器绝缘电阻太小；
连接超声波换能器电缆短路或者接地；
升压变压器短路。
打开电源开关，电源保险丝熔断。发生此故障的原因有整流桥损坏；
功率模块的IGBT 管损坏；
换能器短路；
升压变压器短路。
无超声波，变压器输出无电压。发生此故障的原因有整流桥损坏；
功率模块的IGBT 管损坏；
驱动板未输出12V 直流电，使电源电容板继电器没有动作，输出电源无连通。
有超声波，但功率不能调节。发生此故障的原因有功率模块的IGBT 管损坏；
IGBT 管无触发信号。
有超声波，电流过大，不正常。发生此故障的原因有换能器损坏；
发生器频率未调好。
3.2 生产现场TT-36 陶瓷过滤机超声波信号发生器的故障分析
浓缩过滤车间的过滤设备使用的是TT-36 陶瓷过滤机，每台过滤机的超声波清洗装置配备3 台信号发生器，安装在过滤机槽体西侧。自投产以来，超声波信号发生器频繁出现故障，影响过滤机陶瓷板的清洗效果，降低了过滤机过滤效率。
生产过程中，超声波信号发生器较多的故障为指示灯亮，风扇运转正常，没有超声波；
打开电源开关，过载灯亮；
打开电源开关，电源保险丝熔断；
无超声波，变压器输出无电压；
有超声波，但功率不能调节5种。经过故障排除分析，均是由于超声波发生器内部潮湿、矿粉积尘较多，导致电路板腐蚀严重、多个模块短路。对此，电气维护人员经过现场分析，发现超声波信号发生器安装在槽体西侧下沿，过滤机长期运行后，该区域比较潮湿，且维护空间小，不利于日常的巡点检和维护保养，导致信号发生器内部电路板受潮、积尘较多，致使内部电路板腐蚀严重，多个模块短路，发生器故障频繁。
针对TT-36 陶瓷过滤机超声波信号发生器由于安装位置不合理、工作环境差导致的故障频繁现象，采取了可行的措施如下：
1）将过滤机的超声波信号发生器全部移位至干燥、整洁的过滤车间隔音室内。
2）重新更换敷设超声波发生器电源电缆。
3）定期用酒精擦拭超声波发生器内部电路板，保持电路板的清洁。
4）加强设备的巡点检和隔音室内卫生清理，保持超声波发生器所处环境的干燥、清洁，避免因潮湿和粉尘引起的漏电、短路、散热不良而损坏超声波发生器。
通过采取将TT-36 陶瓷过滤机超声波信号发生器移位至过滤车间隔音室内、重新更换敷设超声波电源电缆、定期用酒精擦拭超声波发生器内部电路板、加强设备的巡点检和隔音室内卫生清理等措施，使超声波信号发生器远离了潮湿区域，改善了其工作环境，使其内部保持干燥清洁，杜绝了因发生器内部电路腐蚀严重导致的频繁故障现象，从而延长了超声波信号发生器的使用寿命，现信号发生器的平均使用寿命可由6 个月延长至1 年左右，降低了维护成本，降低了过滤机超声波清洗装置的故障率，保证了过滤机安全稳定运行，同时也提高了过滤机的过滤效率，减少了维护人员的劳动强度。
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