雙螺桿無油鼓風機的比較優勢分析

摘 要：闡述了雙螺桿無油鼓風機的發展和應用現狀，對雙螺桿無油鼓風機與磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機的性能進行了全面、客觀的分析和比較，發現雙螺桿無油鼓風機在實際應用中平均效率較高，受環境粉塵的影響較小;并從運行穩定性、供氣穩定性、控制系統的功能、操作安全性、維護難度和維修成本等方面，論述了雙螺桿無油鼓風機的比較優勢，對雙螺桿無油鼓風機的推廣應用具有重要的實際意義。

關鍵詞：雙螺桿無油鼓風機;工業應用;比較優勢

0? ? 引言

近年來，隨著精密加工技術、精密裝配技術的發展，雙螺桿無油鼓風機的性能獲得大幅度提升，多家企業陸續發布了關于雙螺桿無油鼓風機的企業標準。雙螺桿無油鼓風機優越的性能深受廣大用戶的歡迎和認可，在市政污水、水泥建材、火力發電、鋼鐵冶金、紡織印染、皮革造紙、化工、制藥、電子、釀造發酵、物料輸送等各個領域得到了廣泛的應用。

磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機作為新興的節能產品，多年來在市場上占據一定的份額，為節能環保事業做出了很大貢獻，但在使用中少數產品暴露出了一些值得重視的問題。

現對雙螺桿無油鼓風機與磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機的性能做一個全面、客觀的分析和比較。

1? ? 整機運行效率

雙螺桿無油鼓風機屬于容積式氣體動力裝置，它本質上是旋轉活塞式機械，先天具有較高的工作效率。更可貴的是，它相對于壓力和流量的效率曲線比較平坦，對于壓力和流量在較大范圍變化的用戶的實際工況來說，雙螺桿無油鼓風機實際的整機運行效率相當出色，也就是它的平均效率較高。

磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機屬于速度型機械，它相對于壓力和流量的效率曲線起伏較大。在特定的工況點有很高的工作效率，但偏離這個特定的工況點后，工作效率就會有所下降。

雙螺桿無油鼓風機、磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機的流量—效率曲線如圖1所示。

在工業領域的各種應用中，用戶的實際工況范圍變化都比較大，在這種情況下，雙螺桿無油鼓風機整機的實際平均效率比磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機整機的實際平均效率要高。當用戶的工況變化范圍較大時，兩者效率的差別還會明顯增加。

2? ? 受環境粉塵的影響

在工業環境中，不少行業比如水泥行業、冶金行業、火電行業等的一個顯著特征是空氣中粉塵含量較大。無論是雙螺桿無油鼓風機，還是磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機，都設置有進氣過濾裝置，并且在各自的技術標準中都有明確規定，但它們在實際應用中所受環境粉塵的影響還是各不相同的。

首先，進氣過濾裝置能過濾絕大多數粉塵，但總有一定的細小的粉塵會穿透進氣過濾裝置進入風機內部。

對于雙螺桿無油鼓風機來說，螺桿與螺桿之間、螺桿與氣缸之間是存在間隙的，細小的粉塵可以從雙螺桿無油鼓風機的壓縮腔的間隙中順利通過，不會產生不良影響。

對于磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機來說，情況就不同了。由于磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機的轉速很高，細小的粉塵會對高速旋轉的風機葉輪造成一定的沖擊和磨損，進而使其失去平衡、振動、損壞，或者細小的粉塵粘附在葉輪上，導致葉輪失去平衡、發生振動、產生噪聲，影響性能。

其次，被進氣過濾裝置阻擋的粉塵會積聚在進氣過濾裝置的濾芯、濾網或濾袋上。積聚的厚度隨時間不斷增加，必然會引起進氣阻力的增加。

對于雙螺桿無油鼓風機來說，進氣阻力的增加會影響風機的工作點，但由于雙螺桿無油鼓風機的特性曲線比較平坦，因此運行效率不會發生明顯變化。雙螺桿無油鼓風機的轉速較低，機械結構堅固，工作點的變化對風機的運行穩定性不會產生明顯影響。

對于磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機來說，進氣阻力增大、進氣壓力降低、進氣量變小，都會引發一些問題：一是風機偏離最佳工作點，運行效率會有所降低;二是容易脫離高速運轉的穩定區，發生抖動、喘振等現象，甚至會跳機，引發生產事故。

3? ? 運行穩定性問題

工業環境的工況往往比較復雜，風道阻力、流量、壓力變化范圍大，對風機的穩定性——抗變能力、工況適應性要求很高。

雙螺桿無油鼓風機屬于低速運行機械，螺桿轉速在3 000 r/min左右，最高6 000 r/min，穩定性很好。

磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機轉速很高，葉輪轉速達20 000～30 000 r/min，穩定性不容易保證，特別是在工況變化時、啟停過程中都很容易發生喘振現象。

典型離心鼓風機的工況性能曲線如圖2所示，可見穩定運行的工況范圍比較窄。

從圖中可以看到，此類鼓風機的有效穩定工作區域是一個類似扇形的區域，在該區域的左側是“喘振區”，右側是“低壓危險區”。

4? ? 供氣穩定性問題

雙螺桿無油鼓風機屬于容積式氣體動力裝置，它的流量和轉速成正比，供氣剛度大，流量非常穩定，且調控也非常方便。

雙螺桿無油鼓風機輸出特性曲線如圖3所示。

磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機屬于速度型機械，當用戶工況發生變化時，供氣穩定性會受到很大影響，而供氣穩定性則會直接或間接影響用戶產品制造的生產效率、質量指標。

5? ? 控制難度與操作安全性

雙螺桿無油鼓風機、磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機都實現了智能化的網絡控制功能，但有以下區別：

（1）雙螺桿無油鼓風機轉速低，機械性能好，控制系統簡潔、安全可靠，用戶的操作也非常簡單。

（2）磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機轉速高，運行過程的監測、調控難度大，特別是啟停過程有特殊要求，必須有放空閥配合，對控制系統要求很高，對用戶使用人員要求也很高。

（3）磁懸浮離心鼓風機，通常采用主動式磁懸浮軸承/控制器，這是磁懸浮離心鼓風機的技術核心，對器件質量、電磁環境、溫度、濕度環境要求較高，復雜的控制系統一旦老化、失效，將會直接引發整機故障。

（4）磁懸浮離心鼓風機遇到突然停電的情況時，雖然有完善的軸承斷電保護系統，但軸承斷電保護系統畢竟增加了系統的復雜性和維護成本。軸承斷電保護系統的可靠性，也是磁懸浮離心鼓風機的隱患之一。

（5）空氣懸浮離心鼓風機啟停過程中，有一個起飛與著陸的過程，每次啟停，軸承都會有磨損。

6? ? 維護難度和維修成本

雙螺桿無油鼓風機結構堅固，系統簡潔，維護量小，故障排除比較容易。

磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機轉速高，控制系統較為復雜，容易發生故障的隱患較多，某進口品牌的空氣懸浮離心鼓風機這幾年的故障率在20%以上。磁懸浮離心鼓風機、空氣懸浮離心鼓風機的核心部件——軸承的維修費用很高，維修周期長。

7? ? 結語

大量的應用案例證明，雙螺桿無油鼓風機高效節能，環境適應性好，穩定，耐用，性價比高。

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收稿日期：2021-03-02

作者簡介：孫芳（1980—），女，江蘇南京人，工程師，從事標準化研究工作。