單級(jí)空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)及其在污水處理廠的應(yīng)用探討
我國(guó)是一個(gè)水資源比較貧泛的國(guó)家，目前全國(guó)2/3的大中城市面臨缺水危機(jī)。隨著工業(yè)化進(jìn)程加快，產(chǎn)生了大量的污水，在沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)大中小城市甚至農(nóng)村幾乎見(jiàn)不到一條清潔的河流。目前,污水處理工藝五花八門(mén),但其中使用最普及、運(yùn)行數(shù)量最大、也最成熟的技術(shù)是活性污泥法。在該法中保證污水處理效果非常重要的一部分是曝氣系統(tǒng)。曝氣系統(tǒng)所消耗的能量占了整個(gè)系統(tǒng)所消耗能量的一半以上、設(shè)備的維護(hù)費(fèi)和基建費(fèi)在污水處理系統(tǒng)中也占有相當(dāng)比重。因此，曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝，運(yùn)行管理在整個(gè)處理系統(tǒng)的作用舉足輕重，在如今提倡高效節(jié)能，環(huán)保的大背景下,選用節(jié)能、環(huán)保的鼓風(fēng)機(jī)尤為重要。在污水處理系統(tǒng)中通常使用的風(fēng)機(jī)基本上不外乎以下兩大類：容積式鼓風(fēng)機(jī)（旋片式、羅茨式）；離心式鼓風(fēng)機(jī)（旋渦式、多級(jí)離心式風(fēng)機(jī)、單級(jí)高速離心式風(fēng)機(jī)）。常見(jiàn)的這些鼓風(fēng)機(jī)存在諸多問(wèn)題，如，耗電量大，噪聲大等。下面介紹一種單級(jí)空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)在污處理方面的運(yùn)用，能有效地解決諸如上述等問(wèn)題。
1.單級(jí)空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及技術(shù)特性
單級(jí)空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)作為采用空氣軸承,完全無(wú)油方式的高效率的空氣懸浮離心風(fēng)機(jī),它具有極優(yōu)的耐久性和可提供純凈的壓縮空氣.而且無(wú)需潤(rùn)滑油既做到了環(huán)保又顯著的降低了維護(hù)維修費(fèi)用？傮w綜述有如下特點(diǎn)：
1.1空氣懸浮軸承
單級(jí)空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的空氣軸承是由軸回轉(zhuǎn)時(shí)形成的壓力在軸周?chē)a(chǎn)生的空氣使軸浮揚(yáng)。原有的高速渦輪機(jī)械必需使用的復(fù)雜的油性軸承和油線以及油過(guò)濾器等，而空氣軸承都不需要，所以簡(jiǎn)化了系統(tǒng)而且排出的空氣里決不會(huì)有油的成分，避免再次污染，是真正的免潤(rùn)滑油鼓風(fēng)機(jī)。空氣軸承與滾珠軸承等不同，無(wú)物理接觸點(diǎn)，所以無(wú)需潤(rùn)滑油，幾乎沒(méi)有能源的損失，因而可以提高系統(tǒng)的效率。空氣懸浮軸承主要包括徑向軸承及止推軸承等部件。
1.2葉輪
葉輪可選用素材：AL7075（高強(qiáng)度航空鋁材）具有優(yōu)秀的耐磨、抗變形能力，葉輪與電動(dòng)機(jī)采用直聯(lián)方式連接，軸使用鈦金屬材料，葉輪效率可達(dá)92%，葉輪使用壽命達(dá)30年以上。如MAX系列。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)三維模擬渦輪葉輪，效率高達(dá)98%，同時(shí)采用變頻調(diào)節(jié)方式,使懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的可調(diào)范圍更寬。同時(shí)，根據(jù)不同需要進(jìn)行葉輪切割，可以調(diào)節(jié)或設(shè)計(jì)得到特定需要的工況范圍。
1.3超高速直流電機(jī)
直流電機(jī)具有最優(yōu)越的性能，主要表現(xiàn)在調(diào)速方便（可無(wú)級(jí)調(diào)速），調(diào)速范圍寬，低速性能好（啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大），噪音低，運(yùn)行平穩(wěn)并且效率高。由于直流電動(dòng)機(jī)的體積小，無(wú)轉(zhuǎn)子損耗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，所以目前已得到廣泛的應(yīng)用。其特點(diǎn)為：工作轉(zhuǎn)速范圍大，可以無(wú)級(jí)調(diào)速，壽命要大大高于交流電機(jī)，而且噪音低，可滿足各種運(yùn)行模式下的轉(zhuǎn)速要求。
1.4無(wú)油冷卻系統(tǒng)
所有冷卻系統(tǒng)部件與鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)安裝成一體且便于操作、維修、檢查和清洗，無(wú)附加的能源損耗及構(gòu)造簡(jiǎn)單無(wú)需為了維持室內(nèi)溫度而安裝換氣／換風(fēng)裝置直接把吸入的空氣直接排出外部，與外部空氣相循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)150HP以下采用空氣自冷卻技術(shù)，在200HP以上大機(jī)型設(shè)有水冷卻循環(huán)系統(tǒng)（一年注水一次350watt即可），因此無(wú)需另設(shè)冷卻風(fēng)扇。這種冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以確保鼓風(fēng)機(jī)在炎熱的夏季仍然保持其出眾而可靠的工作。
1.5變頻系統(tǒng)
可以集成就地控制變頻系統(tǒng)；不需要單獨(dú)設(shè)立變頻柜及操作柜，風(fēng)機(jī)房設(shè)立的主控制盤(pán)通過(guò)電腦CPU可以自動(dòng)連續(xù)調(diào)整壓力、流量、控制開(kāi)啟、問(wèn)題報(bào)警等，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)、多臺(tái)同時(shí)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)控制作業(yè)。同時(shí)也可由遠(yuǎn)程中央控制室控制。且集成了變頻器及16位CPU控制器，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的低電流啟動(dòng)。可提供5種控制模式,定轉(zhuǎn)速、定風(fēng)壓、定DO自動(dòng)、定風(fēng)量及手動(dòng)控制模式,設(shè)有參數(shù)顯示裝置。
2.單級(jí)空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)在污處理領(lǐng)域運(yùn)用優(yōu)勢(shì)分析
單級(jí)空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)采用了“空氣懸浮軸承”“超高速直流電機(jī)及直流調(diào)速系統(tǒng)和“精密鑄造的高精度葉輪”這三大核心高科技，摒棄了傳統(tǒng)單級(jí)高速渦輪鼓風(fēng)機(jī)所必需的增速齒輪、聯(lián)軸器、潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻風(fēng)扇等系統(tǒng)，從而大大提升了產(chǎn)品的工藝性能以及運(yùn)行可靠性。在污水處理領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：完全無(wú)油系統(tǒng)；節(jié)能效果顯著；無(wú)振動(dòng)；低噪音；易維護(hù)；設(shè)備安裝空間小等方面。下面結(jié)合污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行要求，淺談單級(jí)空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)在污水處理領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。
2.1效率高和節(jié)能
單級(jí)空氣懸浮風(fēng)機(jī)和現(xiàn)在普遍使用的羅茨風(fēng)機(jī)做比較,最大有30%以上的效率提高,利用變頻器可調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓。
由于單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)采用的空氣軸承,完全無(wú)油方式的高效率的空氣懸浮離心風(fēng)機(jī),因此在效率方面相對(duì)其他產(chǎn)品有一定的優(yōu)勢(shì)。從上表通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，單級(jí)空氣懸浮風(fēng)機(jī)的風(fēng)量/功率之比約為0.77明顯高于其他幾個(gè)型號(hào)的鼓風(fēng)機(jī)。按鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參考比較，3L型羅茨鼓風(fēng)機(jī)稍比單級(jí)高速離心機(jī)效率高點(diǎn)，但明顯高于多級(jí)離心機(jī)。
由于采用了可調(diào)范圍更為寬泛的葉輪設(shè)計(jì)，并且摒棄了傳統(tǒng)的導(dǎo)葉片調(diào)節(jié)方式，因此本鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)將比傳統(tǒng)類型的鼓風(fēng)機(jī)更高效、節(jié)能。有資料表明，運(yùn)行時(shí)只需變頻控制電機(jī)轉(zhuǎn)速就可在40％～100％范圍內(nèi)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)流量而無(wú)需采用任何其他輔助控制方式。在如今提倡高效節(jié)能，環(huán)保的大背景下,鼓風(fēng)機(jī)效率高的類型將在市場(chǎng)占有主導(dǎo)地位。目前，我國(guó)空氣懸浮風(fēng)機(jī)制造技術(shù)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)的積累，取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，在今后技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展，效率不斷提高奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
根據(jù)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)氣溫為20度，每升高1度，出口壓力會(huì)降低20mmH2O左右,例如，夏季氣溫為35度時(shí)，出口壓力就會(huì)下降300mmH2O左右。單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)采用無(wú)油冷卻系統(tǒng)，因此在運(yùn)行過(guò)程中不需要另設(shè)置風(fēng)機(jī)或其他冷卻系統(tǒng)，不公可以確保鼓風(fēng)機(jī)在炎熱的夏季仍然保持其出眾而可靠的工作，同時(shí)保證了鼓風(fēng)機(jī)工作效率和節(jié)省其他方面的電能消耗。
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2.2可靠性高、維護(hù)要求低
由于采用了“高速直聯(lián)電機(jī)”和“空氣懸浮軸承”這兩大核心高科技，摒棄了傳統(tǒng)單級(jí)高速渦輪鼓風(fēng)機(jī)所必需的增速齒輪、聯(lián)軸器、潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻風(fēng)扇等系統(tǒng)，從而大大提升了產(chǎn)品的工藝性能以及運(yùn)行可靠性，避免了噪音、振動(dòng)以及廢棄潤(rùn)滑油等對(duì)環(huán)境造成的二次污染，大大減少了設(shè)備維護(hù)工作量，節(jié)約了設(shè)備維護(hù)成本。單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)過(guò)各種狀態(tài)的嚴(yán)格測(cè)試，證明其性能非常優(yōu)異、可靠。這些測(cè)試包括：空氣懸浮軸承20，000次以上啟動(dòng)耐久性測(cè)試；45oC耐高溫測(cè)試；距機(jī)器1米噪聲測(cè)試，噪聲值＜78dB（A）；0～100Hz，0.6g振動(dòng)環(huán)境測(cè)試；以及120％超負(fù)荷測(cè)試。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)先進(jìn)加上運(yùn)用穩(wěn)定可靠，減少了維護(hù)工作量，并且對(duì)維護(hù)的要求也比較低。
2.3環(huán)保和變頻技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
由于采用了“空氣懸浮軸承”技術(shù)，無(wú)復(fù)雜的轉(zhuǎn)速齒輪、油潤(rùn)滑軸承,有效地避免了機(jī)械接觸和摩擦,從而達(dá)到了低噪音及無(wú)振動(dòng)的目的，距機(jī)器1米噪聲測(cè)試，噪聲值＜78dB（A）。沒(méi)有潤(rùn)滑系統(tǒng)，不產(chǎn)生有公害的廢潤(rùn)滑油,維護(hù)當(dāng)中也不產(chǎn)生廢材料,因其壽命是半永久性的,所以原則達(dá)到了環(huán)保的效果。殼體內(nèi)不需要潤(rùn)滑，氣體不會(huì)被潤(rùn)滑油污染(尤其對(duì)微孔曝氣此點(diǎn)特別重要)等優(yōu)點(diǎn)。
在污處理設(shè)計(jì)中為了節(jié)省耗電量，要根據(jù)曝氣池的負(fù)荷來(lái)改變供氣旱，在英國(guó)有的污水處理廠已設(shè)置溶解氧自動(dòng)控制裝置，以減少不必要的能耗.在曝氣池負(fù)荷不變的情況下，由于(氣溫的變化，空氣容重也在改變.如氣溫從40度下降至10度，空氣的容重約增大19%。如風(fēng)量不變，則供氣量將大大超出曝氣池的需要。同時(shí)，電機(jī)也將超負(fù)荷運(yùn)行。選用離心式鼓風(fēng)機(jī)時(shí)，負(fù)荷選得過(guò)于富裕是無(wú)益的，往往因此需調(diào)節(jié)而造成風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振。采用單級(jí)空氣懸浮風(fēng)機(jī)采用了變頻系統(tǒng)，提供5種控制模式,定轉(zhuǎn)速、定風(fēng)壓、定DO自動(dòng)、定風(fēng)量及手動(dòng)控制模式,可能根據(jù)具體的需氧情況方便地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)供氣量。
3 結(jié)束語(yǔ)
由于曝氣系統(tǒng)所消耗的能量占了整個(gè)系統(tǒng)所消耗能量的一半以上、設(shè)備的維護(hù)費(fèi)和基建費(fèi)在污水處理系統(tǒng)中也占有相當(dāng)比重。污水處理廠曝氣的能耗約占全廠能耗的50%～60%。因此，曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝，運(yùn)行管理在整個(gè)處理系統(tǒng)的作用舉足輕重，在如今提倡高效節(jié)能，環(huán)保的大背景下,選用節(jié)能、環(huán)保的鼓風(fēng)機(jī)尤為重要。在國(guó)家節(jié)能減排的方針政策的指導(dǎo)下,選擇節(jié)能效果顯著；無(wú)振動(dòng)；低噪音；易維護(hù)；設(shè)備安裝空間小的鼓風(fēng)機(jī)，將成為城市污水處理廠的一種趨勢(shì),單級(jí)空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)將會(huì)越來(lái)越被重視，最終將得到較廣泛的應(yīng)用。
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