磁懸浮離心式鼓風機在污水處理中的應用

鄧志超 文建華 張小江 莫肇飛

（重慶康達環保產業（集團）有限公司，重慶 401121）

隨著國家對環保產業的重視程度越來越高，污水處理及流域治理得到前所未有的發展機遇，隨之環保設備的制造也得到了進一步的發展，鼓風機作為污水處理過程中的關鍵設備之一，它不僅是污水處理廠運行正常與否的關鍵，同時也是整個污水處理廠運行成本（泵也是運行成本的決定因素，這里不作論述）的決定因素。

1 市政污水處理廠常用鼓風機工作原理分析

目前市政污水處理行業常用的鼓風機主要有羅茨風機、多級離心風機、單級高速離心風機、空氣懸浮高速離心風機、磁懸浮高速離心風機，下面主要對各類型鼓風機的工作原理進行分析。

1.1 羅茨風機

羅茨風機是一種容積式鼓風機，其輸送的風量與轉數成正比，通過裝在平行軸上的兩個轉子相互嚙合，由同步齒輪保持正確的相位，以相反方向旋轉，隨著轉子的旋轉交替形成吸氣氣穴，吸入一定體積的氣體，氣體在氣缸內進行壓縮和升壓后，經排氣口排除。這類機械回轉運動，結構簡單、維修方便、使用壽命長，且適合流量要求穩定而阻力變化幅度大的場合，但能效低、噪音較大，因此適合小型污水處理廠。

1.2 多級離心風機

多級離心風機工作時入口壓力恒定不變，出口壓力隨流量變化而變化，依靠旋轉葉輪不斷的吸氣和排氣，通過對氣體的一系列作用，使其動能和壓力增加，將電機的機械能傳遞給載體；受入口壓力和溫度的影響較大，通常通過調節入口蝶閥或變頻器來調節風機流量。該類型風機屬于低轉速機械，可靠性高，使用壽命長，結構緊湊，潤滑系統簡單，但效率低，逐漸被空氣懸浮和磁懸浮離心風機取代。

1.3 單級高速離心風機

單級高速離心風機屬于恒壓風機，電機通過軸驅動葉輪高速旋轉，在離心力的作用下，氣流由進口軸向進入高速旋轉的葉輪后變成徑向流動被加速，然后進入擴壓腔，改變流動方向而減速，將高速旋轉的氣流的動能轉化為勢能，通過排氣口排出氣體，依靠葉輪連續旋轉作用下不斷的吸氣和排氣，達到連續鼓氣的目的。該類型風機轉速高，出口壓力穩定，流量隨負載的變化而變化，使用傳統齒輪增速，技術成熟，通過調節出口導葉來進行風量控制，風量調節范圍廣，效率高，噪音比羅茨風機小，但對風機房面積較大，一般在大型污水處理廠使用廣泛。

1.4 空氣懸浮離心風機

傳統鼓風機都是通過齒輪增速的方式運轉，空氣懸浮風機是一種新概念風機，不需要齒輪箱增速器及聯軸器，由高速電機直接驅動，通過變頻器來調節轉速來調節風量，選用空氣懸浮軸承，通過空氣力場使軸承懸浮并保持高速旋轉。這類設備因為沒有機械損耗及無需潤滑油系統，所以具有高效、節能、低噪音、運行可靠和長期無需維修保養的特點，同時對風機房的基礎要求低，因此目前逐步取代多級離心風機在國內的市場，一般在中小型污水處理廠使用廣泛。

1.5 磁懸浮離心風機

磁懸浮離心式鼓風機是將磁懸浮軸承技術和高速電機技術融入傳統風機中形成的一種高效、節能、環保的新型鼓風機，利用常導磁吸原理通過電磁吸力來實現轉軸懸浮高速穩定運轉，通過變頻器自動調節和控制風量、風壓等輸出參數，利用位置傳感器、功率放大器和PI運算器，實現對電機轉軸實時狀態檢測、調整和故障診斷，能有效調整轉軸的不平衡，能有效實斷電保護措施。

表1 常用鼓風機綜合性能比較表

表2 能耗比較

由于利用變頻調節輸出和非接觸式運轉，具有高效、節能，低噪音，運行維護成本低，設備體積小，安裝操作簡便，適合在中小型污水處理廠使用廣泛。

2 幾種常用鼓風機綜合性能比較比較

通過對污水處理廠常用的羅茨風機、多級離心風機、單級高速離心風機、空氣懸浮離心風機和磁懸浮離心風機進行綜合性能比較，如表1所述。

3 工程案例

3.1 工程概況

商丘市污水處理廠總規模18萬噸/日，分兩期建設，其中一期8萬噸，采用氧化溝處理工藝；二期10萬噸/日，采用改良A/A/O處理工藝；出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標。

3.2 鼓風機概況

本次鼓風機實列僅對二期風機進行對比分析，為節能降耗，在2016年對二期的鼓風機進行了更換，改造前選用某國內品牌單級高速離心風機，數量3臺（2用1備），單機流量188m/min，壓力7.3mHO，功率315KW；改造后選用磁懸浮離心風機，數量4臺（3用1備），單機流量70m/min，壓力7.3mHO，功率125KW。每臺鼓風機根據流量要求自動控制其流量變化。能耗比較見表2。

由表2可知，按電費0.7元/度計算，采用磁懸浮離心風機能耗單級高速離心風機節省約40%。由于污水處理廠鼓風機的能耗較大，因此選擇高效節能的磁懸浮離心風機能大大節約運行成本。

4 結語

磁懸浮離心風機目前在國內市場屬于新型產品，相比于其它類型風機，工程造價相對較高，但該風機具有免維護，效率高、較其它風機更能節能的特點，且能降低鼓風機房面積建設成本，安裝簡單，因此，磁懸浮離心鼓風機在污水處理廠的應用前景非常廣泛。

[1] 離心式鼓風機原理[M].北京:機械工業出版社,1980.

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