单级空气悬浮离心鼓风机及其在污水处理厂的应用探讨
我国是一个水资源比较贫泛的国家，目前全国2/3的大中城市面临缺水危机。随着工业化进程加快，产生了大量的污水，在沿海工业发达地区大中小城市甚至农村几乎见不到一条清洁的河流。目前,污水处理工艺五花八门,但其中使用最普及、运行数量最大、也最成熟的技术是活性污泥法。在该法中保证污水处理效果非常重要的一部分是曝气系统。曝气系统所消耗的能量占了整个系统所消耗能量的一半以上、设备的维护费和基建费在污水处理系统中也占有相当比重。因此，曝气系统的设计，安装，运行管理在整个处理系统的作用举足轻重，在如今提倡高效节能，环保的大背景下,选用节能、环保的鼓风机尤为重要。在污水处理系统中通常使用的风机基本上不外乎以下两大类：容积式鼓风机（旋片式、罗茨式）；离心式鼓风机（旋涡式、多级离心式风机、单级高速离心式风机）。常见的这些鼓风机存在诸多问题，如，耗电量大，噪声大等。下面介绍一种单级空气悬浮离心鼓风机在污处理方面的运用，能有效地解决诸如上述等问题。
1.单级空气悬浮离心鼓风机的构造及技术特性
单级空气悬浮离心鼓风机作为采用空气轴承,完全无油方式的高效率的空气悬浮离心风机,它具有极优的耐久性和可提供纯净的压缩空气.而且无需润滑油既做到了环保又显著的降低了维护维修费用。总体综述有如下特点：
1.1空气悬浮轴承
单级空气悬浮离心鼓风机的空气轴承是由轴回转时形成的压力在轴周围产生的空气使轴浮扬。原有的高速涡轮机械必需使用的复杂的油性轴承和油线以及油过滤器等，而空气轴承都不需要，所以简化了系统而且排出的空气里决不会有油的成分，避免再次污染，是真正的免润滑油鼓风机。空气轴承与滚珠轴承等不同，无物理接触点，所以无需润滑油，几乎没有能源的损失，因而可以提高系统的效率。空气悬浮轴承主要包括径向轴承及止推轴承等部件。
1.2叶轮
叶轮可选用素材：AL7075（高强度航空铝材）具有优秀的耐磨、抗变形能力，叶轮与电动机采用直联方式连接，轴使用钛金属材料，叶轮效率可达92%，叶轮使用寿命达30年以上。如MAX系列。经过计算机三维模拟涡轮叶轮，效率高达98%，同时采用变频调节方式,使悬浮离心鼓风机的可调范围更宽。同时，根据不同需要进行叶轮切割，可以调节或设计得到特定需要的工况范围。
1.3超高速直流电机
直流电机具有最优越的性能，主要表现在调速方便（可无级调速），调速范围宽，低速性能好（启动转矩大），噪音低，运行平稳并且效率高。由于直流电动机的体积小，无转子损耗，结构简单，效率高，所以目前已得到广泛的应用。其特点为：工作转速范围大，可以无级调速，寿命要大大高于交流电机，而且噪音低，可满足各种运行模式下的转速要求。
1.4无油冷却系统
所有冷却系统部件与鼓风机电机安装成一体且便于操作、维修、检查和清洗，无附加的能源损耗及构造简单无需为了维持室内温度而安装换气／换风装置直接把吸入的空气直接排出外部，与外部空气相循环鼓风机150HP以下采用空气自冷却技术，在200HP以上大机型设有水冷却循环系统（一年注水一次350watt即可），因此无需另设冷却风扇。这种冷却系统设计可以确保鼓风机在炎热的夏季仍然保持其出众而可靠的工作。
1.5变频系统
可以集成就地控制变频系统；不需要单独设立变频柜及操作柜，风机房设立的主控制盘通过电脑CPU可以自动连续调整压力、流量、控制开启、问题报警等，实现单台、多台同时联动自动控制作业。同时也可由远程中央控制室控制。且集成了变频器及16位CPU控制器，可实现风机的低电流启动。可提供5种控制模式,定转速、定风压、定DO自动、定风量及手动控制模式,设有参数显示装置。
2.单级空气悬浮离心鼓风机在污处理领域运用优势分析
单级空气悬浮离心鼓风机采用了“空气悬浮轴承”“超高速直流电机及直流调速系统和“精密铸造的高精度叶轮”这三大核心高科技，摒弃了传统单级高速涡轮鼓风机所必需的增速齿轮、联轴器、润滑系统和冷却风扇等系统，从而大大提升了产品的工艺性能以及运行可靠性。在污水处理领域的优势主要表现在：完全无油系统；节能效果显著；无振动；低噪音；易维护；设备安装空间小等方面。下面结合污水处理系统的设计和运行要求，浅谈单级空气悬浮离心鼓风机在污水处理领域的优势。
2.1效率高和节能
单级空气悬浮风机和现在普遍使用的罗茨风机做比较,最大有30%以上的效率提高,利用变频器可调节风量和风压。
由于单级高速离心鼓风机采用的空气轴承,完全无油方式的高效率的空气悬浮离心风机,因此在效率方面相对其他产品有一定的优势。从上表通过比较发现，单级空气悬浮风机的风量/功率之比约为0.77明显高于其他几个型号的鼓风机。按鼓风机设计参考比较，3L型罗茨鼓风机稍比单级高速离心机效率高点，但明显高于多级离心机。
由于采用了可调范围更为宽泛的叶轮设计，并且摒弃了传统的导叶片调节方式，因此本鼓风机运行时将比传统类型的鼓风机更高效、节能。有资料表明，运行时只需变频控制电机转速就可在40％～100％范围内调节鼓风机的进风流量而无需采用任何其他辅助控制方式。在如今提倡高效节能，环保的大背景下,鼓风机效率高的类型将在市场占有主导地位。目前，我国空气悬浮风机制造技术，经过长期经验的积累，取得了长足进步，在今后技术进一步的发展，效率不断提高奠定了坚实的基础。
根据风机设计行业标准，鼓风机设计气温为20度，每升高1度，出口压力会降低20mmH2O左右,例如，夏季气温为35度时，出口压力就会下降300mmH2O左右。单级高速离心鼓风机采用无油冷却系统，因此在运行过程中不需要另设置风机或其他冷却系统，不公可以确保鼓风机在炎热的夏季仍然保持其出众而可靠的工作，同时保证了鼓风机工作效率和节省其他方面的电能消耗。
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2.2可靠性高、维护要求低
由于采用了“高速直联电机”和“空气悬浮轴承”这两大核心高科技，摒弃了传统单级高速涡轮鼓风机所必需的增速齿轮、联轴器、润滑系统和冷却风扇等系统，从而大大提升了产品的工艺性能以及运行可靠性，避免了噪音、振动以及废弃润滑油等对环境造成的二次污染，大大减少了设备维护工作量，节约了设备维护成本。单级高速离心鼓风机经过各种状态的严格测试，证明其性能非常优异、可靠。这些测试包括：空气悬浮轴承20，000次以上启动耐久性测试；45oC耐高温测试；距机器1米噪声测试，噪声值＜78dB（A）；0～100Hz，0.6g振动环境测试；以及120％超负荷测试。由于结构简单，技术先进加上运用稳定可靠，减少了维护工作量，并且对维护的要求也比较低。
2.3环保和变频技术的优势
由于采用了“空气悬浮轴承”技术，无复杂的转速齿轮、油润滑轴承,有效地避免了机械接触和摩擦,从而达到了低噪音及无振动的目的，距机器1米噪声测试，噪声值＜78dB（A）。没有润滑系统，不产生有公害的废润滑油,维护当中也不产生废材料,因其寿命是半永久性的,所以原则达到了环保的效果。壳体内不需要润滑，气体不会被润滑油污染(尤其对微孔曝气此点特别重要)等优点。
在污处理设计中为了节省耗电量，要根据曝气池的负荷来改变供气旱，在英国有的污水处理厂已设置溶解氧自动控制装置，以减少不必要的能耗.在曝气池负荷不变的情况下，由于(气温的变化，空气容重也在改变.如气温从40度下降至10度，空气的容重约增大19%。如风量不变，则供气量将大大超出曝气池的需要。同时，电机也将超负荷运行。选用离心式鼓风机时，负荷选得过于富裕是无益的，往往因此需调节而造成风机发生喘振。采用单级空气悬浮风机采用了变频系统，提供5种控制模式,定转速、定风压、定DO自动、定风量及手动控制模式,可能根据具体的需氧情况方便地调节风机供气量。
3 结束语
由于曝气系统所消耗的能量占了整个系统所消耗能量的一半以上、设备的维护费和基建费在污水处理系统中也占有相当比重。污水处理厂曝气的能耗约占全厂能耗的50%～60%。因此，曝气系统的设计，安装，运行管理在整个处理系统的作用举足轻重，在如今提倡高效节能，环保的大背景下,选用节能、环保的鼓风机尤为重要。在国家节能减排的方针政策的指导下,选择节能效果显著；无振动；低噪音；易维护；设备安装空间小的鼓风机，将成为城市污水处理厂的一种趋势,单级空气悬浮离心鼓风机将会越来越被重视，最终将得到较广泛的应用。
参考文献
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