單級空氣懸浮離心鼓風機及其在污水處理廠的應用探討
我國是一個水資源比較貧泛的國家，目前全國2/3的大中城市面臨缺水危機。隨著工業化進程加快，產生了大量的污水，在沿海工業發達地區大中小城市甚至農村幾乎見不到一條清潔的河流。目前,污水處理工藝五花八門,但其中使用最普及、運行數量最大、也最成熟的技術是活性污泥法。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。曝氣系統所消耗的能量占了整個系統所消耗能量的一半以上、設備的維護費和基建費在污水處理系統中也占有相當比重。因此，曝氣系統的設計，安裝，運行管理在整個處理系統的作用舉足輕重，在如今提倡高效節能，環保的大背景下,選用節能、環保的鼓風機尤為重要。在污水處理系統中通常使用的風機基本上不外乎以下兩大類：容積式鼓風機（旋片式、羅茨式）；離心式鼓風機（旋渦式、多級離心式風機、單級高速離心式風機）。常見的這些鼓風機存在諸多問題，如，耗電量大，噪聲大等。下面介紹一種單級空氣懸浮離心鼓風機在污處理方面的運用，能有效地解決諸如上述等問題。
1.單級空氣懸浮離心鼓風機的構造及技術特性
單級空氣懸浮離心鼓風機作為采用空氣軸承,完全無油方式的高效率的空氣懸浮離心風機,它具有極優的耐久性和可提供純凈的壓縮空氣.而且無需潤滑油既做到了環保又顯著的降低了維護維修費用？傮w綜述有如下特點：
1.1空氣懸浮軸承
單級空氣懸浮離心鼓風機的空氣軸承是由軸回轉時形成的壓力在軸周圍產生的空氣使軸浮揚。原有的高速渦輪機械必需使用的復雜的油性軸承和油線以及油過濾器等，而空氣軸承都不需要，所以簡化了系統而且排出的空氣里決不會有油的成分，避免再次污染，是真正的免潤滑油鼓風機。空氣軸承與滾珠軸承等不同，無物理接觸點，所以無需潤滑油，幾乎沒有能源的損失，因而可以提高系統的效率？諝鈶腋≥S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（高強度航空鋁材）具有優秀的耐磨、抗變形能力，葉輪與電動機采用直聯方式連接，軸使用鈦金屬材料，葉輪效率可達92%，葉輪使用壽命達30年以上。如MAX系列。經過計算機三維模擬渦輪葉輪，效率高達98%，同時采用變頻調節方式,使懸浮離心鼓風機的可調范圍更寬。同時，根據不同需要進行葉輪切割，可以調節或設計得到特定需要的工況范圍。
1.3超高速直流電機
直流電機具有最優越的性能，主要表現在調速方便（可無級調速），調速范圍寬，低速性能好（啟動轉矩大），噪音低，運行平穩并且效率高。由于直流電動機的體積小，無轉子損耗，結構簡單，效率高，所以目前已得到廣泛的應用。其特點為：工作轉速范圍大，可以無級調速，壽命要大大高于交流電機，而且噪音低，可滿足各種運行模式下的轉速要求。
1.4無油冷卻系統
所有冷卻系統部件與鼓風機電機安裝成一體且便于操作、維修、檢查和清洗，無附加的能源損耗及構造簡單無需為了維持室內溫度而安裝換氣／換風裝置直接把吸入的空氣直接排出外部，與外部空氣相循環鼓風機150HP以下采用空氣自冷卻技術，在200HP以上大機型設有水冷卻循環系統（一年注水一次350watt即可），因此無需另設冷卻風扇。這種冷卻系統設計可以確保鼓風機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
可以集成就地控制變頻系統；不需要單獨設立變頻柜及操作柜，風機房設立的主控制盤通過電腦CPU可以自動連續調整壓力、流量、控制開啟、問題報警等，實現單臺、多臺同時聯動自動控制作業。同時也可由遠程中央控制室控制。且集成了變頻器及16位CPU控制器，可實現風機的低電流啟動？商峁5種控制模式,定轉速、定風壓、定DO自動、定風量及手動控制模式,設有參數顯示裝置。
2.單級空氣懸浮離心鼓風機在污處理領域運用優勢分析
單級空氣懸浮離心鼓風機采用了“空氣懸浮軸承”“超高速直流電機及直流調速系統和“精密鑄造的高精度葉輪”這三大核心高科技，摒棄了傳統單級高速渦輪鼓風機所必需的增速齒輪、聯軸器、潤滑系統和冷卻風扇等系統，從而大大提升了產品的工藝性能以及運行可靠性。在污水處理領域的優勢主要表現在：完全無油系統；節能效果顯著；無振動；低噪音；易維護；設備安裝空間小等方面。下面結合污水處理系統的設計和運行要求，淺談單級空氣懸浮離心鼓風機在污水處理領域的優勢。
2.1效率高和節能
單級空氣懸浮風機和現在普遍使用的羅茨風機做比較,最大有30%以上的效率提高,利用變頻器可調節風量和風壓。
由于單級高速離心鼓風機采用的空氣軸承,完全無油方式的高效率的空氣懸浮離心風機,因此在效率方面相對其他產品有一定的優勢。從上表通過比較發現，單級空氣懸浮風機的風量/功率之比約為0.77明顯高于其他幾個型號的鼓風機。按鼓風機設計參考比較，3L型羅茨鼓風機稍比單級高速離心機效率高點，但明顯高于多級離心機。
由于采用了可調范圍更為寬泛的葉輪設計，并且摒棄了傳統的導葉片調節方式，因此本鼓風機運行時將比傳統類型的鼓風機更高效、節能。有資料表明，運行時只需變頻控制電機轉速就可在40％～100％范圍內調節鼓風機的進風流量而無需采用任何其他輔助控制方式。在如今提倡高效節能，環保的大背景下,鼓風機效率高的類型將在市場占有主導地位。目前，我國空氣懸浮風機制造技術，經過長期經驗的積累，取得了長足進步，在今后技術進一步的發展，效率不斷提高奠定了堅實的基礎。
根據風機設計行業標準，鼓風機設計氣溫為20度，每升高1度，出口壓力會降低20mmH2O左右,例如，夏季氣溫為35度時，出口壓力就會下降300mmH2O左右。單級高速離心鼓風機采用無油冷卻系統，因此在運行過程中不需要另設置風機或其他冷卻系統，不公可以確保鼓風機在炎熱的夏季仍然保持其出眾而可靠的工作，同時保證了鼓風機工作效率和節省其他方面的電能消耗。
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2.2可靠性高、維護要求低
由于采用了“高速直聯電機”和“空氣懸浮軸承”這兩大核心高科技，摒棄了傳統單級高速渦輪鼓風機所必需的增速齒輪、聯軸器、潤滑系統和冷卻風扇等系統，從而大大提升了產品的工藝性能以及運行可靠性，避免了噪音、振動以及廢棄潤滑油等對環境造成的二次污染，大大減少了設備維護工作量，節約了設備維護成本。單級高速離心鼓風機經過各種狀態的嚴格測試，證明其性能非常優異、可靠。這些測試包括：空氣懸浮軸承20，000次以上啟動耐久性測試；45oC耐高溫測試；距機器1米噪聲測試，噪聲值＜78dB（A）；0～100Hz，0.6g振動環境測試；以及120％超負荷測試。由于結構簡單，技術先進加上運用穩定可靠，減少了維護工作量，并且對維護的要求也比較低。
2.3環保和變頻技術的優勢
由于采用了“空氣懸浮軸承”技術，無復雜的轉速齒輪、油潤滑軸承,有效地避免了機械接觸和摩擦,從而達到了低噪音及無振動的目的，距機器1米噪聲測試，噪聲值＜78dB（A）。沒有潤滑系統，不產生有公害的廢潤滑油,維護當中也不產生廢材料,因其壽命是半永久性的,所以原則達到了環保的效果。殼體內不需要潤滑，氣體不會被潤滑油污染(尤其對微孔曝氣此點特別重要)等優點。
在污處理設計中為了節省耗電量，要根據曝氣池的負荷來改變供氣旱，在英國有的污水處理廠已設置溶解氧自動控制裝置，以減少不必要的能耗.在曝氣池負荷不變的情況下，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%。如風量不變，則供氣量將大大超出曝氣池的需要。同時，電機也將超負荷運行。選用離心式鼓風機時，負荷選得過于富裕是無益的，往往因此需調節而造成風機發生喘振。采用單級空氣懸浮風機采用了變頻系統，提供5種控制模式,定轉速、定風壓、定DO自動、定風量及手動控制模式,可能根據具體的需氧情況方便地調節風機供氣量。
3 結束語
由于曝氣系統所消耗的能量占了整個系統所消耗能量的一半以上、設備的維護費和基建費在污水處理系統中也占有相當比重。污水處理廠曝氣的能耗約占全廠能耗的50%～60%。因此，曝氣系統的設計，安裝，運行管理在整個處理系統的作用舉足輕重，在如今提倡高效節能，環保的大背景下,選用節能、環保的鼓風機尤為重要。在國家節能減排的方針政策的指導下,選擇節能效果顯著；無振動；低噪音；易維護；設備安裝空間小的鼓風機，將成為城市污水處理廠的一種趨勢,單級空氣懸浮離心鼓風機將會越來越被重視，最終將得到較廣泛的應用。
參考文獻
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