磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)在污水廠的應(yīng)用

陳惠萍

摘 要：鼓風(fēng)機(jī)作為污水廠的重要設(shè)備，在生產(chǎn)中承擔(dān)著向活性污泥系統(tǒng)供氧的關(guān)鍵任務(wù)。本文總結(jié)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，分別介紹污水廠常用的三種類型鼓風(fēng)機(jī)在污水廠的應(yīng)用，即：傳統(tǒng)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)行操作、維護(hù)維修、設(shè)備安裝、節(jié)能降耗等方面進(jìn)行對(duì)比。

關(guān)鍵詞：單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)；空氣軸承；磁性軸承

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.024

0 引言

廈門水務(wù)集團(tuán)杏林污水處理廠于1995年建成投入運(yùn)行，使用國產(chǎn)多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)，能耗高、故障率高，易喘振，無法滿足生產(chǎn)使用要求。2007年二期擴(kuò)建引進(jìn)空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)，2015年更新改造引進(jìn)磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)。本文以杏林污水廠運(yùn)行案例為主，對(duì)比本地區(qū)其它污水廠所使用的鼓風(fēng)機(jī)，逐一闡述。

1 污水處理廠活性污泥工藝簡介

污水處理廠根據(jù)所處理的污水種類，有不同的處理工藝，杏林污水廠采用傳統(tǒng)活性污泥A-A-O工藝，即厭氧-缺氧-好氧工藝。維持活性污泥中微生物的生長需要氧氣，微生物分解有機(jī)污染物也需要足夠的氧氣，鼓風(fēng)機(jī)是維持活性污泥正常生長繁衍的重要設(shè)備。也是污水處理廠的主要耗能設(shè)備。

2 常用的三種類型單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)比較

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)比

（1）磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)由高速變頻電機(jī)、磁性軸承、葉輪、變頻器等主要部件組成。葉輪轉(zhuǎn)軸采用磁懸浮軸承，無機(jī)械磨擦，轉(zhuǎn)速可高達(dá)33000rpm。磁性軸承配有備用電池用于斷電保護(hù)。配有監(jiān)控傳感器，能實(shí)時(shí)監(jiān)控軸承的對(duì)中狀態(tài)，自動(dòng)補(bǔ)償轉(zhuǎn)子的對(duì)中及平衡。

（2）空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)由高速電機(jī)、空氣軸承、葉輪、變頻器變頻器等主要部件組成。葉輪轉(zhuǎn)軸采用空氣懸浮軸承，無機(jī)械磨擦，轉(zhuǎn)速可高達(dá)33000rpm。空氣軸承在還未形成足夠的空氣壓力層時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸由彈性箔片支撐，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超越2500轉(zhuǎn)后，才會(huì)形成空氣膜，將軸支撐懸浮。該軸承對(duì)污染物的耐受性較差，杏林污水廠曾因空氣質(zhì)量原因?qū)е螺S承故障。因此空氣軸承對(duì)周邊運(yùn)行環(huán)境的濕度及空氣質(zhì)量要求較高。

（3）傳統(tǒng)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)由低速電機(jī)（3000rpm）、增速齒輪箱、滾動(dòng)或滑動(dòng)機(jī)械軸承、主軸、葉輪、機(jī)殼、進(jìn)出口調(diào)節(jié)導(dǎo)葉等主要部件組成。電機(jī)輸出軸通過齒輪箱、聯(lián)軸器等中間傳動(dòng)裝置與葉輪聯(lián)接，葉輪轉(zhuǎn)軸由軸承支撐，最終輸出轉(zhuǎn)速約16000rpm。

2.2 操作運(yùn)行比較

2.2.1 開停機(jī)及調(diào)節(jié)范圍

磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)及空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)開停機(jī)操作方便，通過變頻器調(diào)節(jié)出口風(fēng)量，其中磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)范圍SV=45--100%，能滿足水量水質(zhì)變化的風(fēng)量需求，無需頻繁開停機(jī)。空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)范圍SV=60--95%，在進(jìn)水水量及水質(zhì)波動(dòng)時(shí)，需頻繁開停機(jī)方能滿足風(fēng)量要求，空氣軸承在開停機(jī)時(shí)損傷最大，故障總是發(fā)生在開停機(jī)時(shí)。

傳統(tǒng)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)通過調(diào)節(jié)變頻器并配合調(diào)節(jié)進(jìn)出口導(dǎo)葉角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)壓，操作復(fù)雜，對(duì)操作人員技術(shù)要求較高。

2.2.2 并機(jī)操作

磁懸浮和空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行操作方便，只需調(diào)低在用鼓風(fēng)機(jī)的SV值，新開鼓風(fēng)機(jī)即能并入運(yùn)行，由于該鼓風(fēng)機(jī)空載轉(zhuǎn)速達(dá)到15000rpm后才關(guān)閉放空閥，進(jìn)入帶負(fù)荷狀態(tài)，有足夠的壓力頂開止回閥進(jìn)入總管，不易發(fā)生喘振。

傳統(tǒng)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，操作復(fù)雜，需調(diào)節(jié)好進(jìn)出口導(dǎo)葉的角度，否則易發(fā)生喘振。

2.2.3 輸出空氣質(zhì)量

磁懸浮和空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)輸出空氣為無油空氣，利于活性污泥系統(tǒng)微生物的生長。

傳統(tǒng)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)需要復(fù)雜的油潤滑、軸密封系統(tǒng)，當(dāng)密封失效時(shí)，空氣中夾帶油漬進(jìn)入活性污泥系統(tǒng)，造成污染，不利于微生物生長。

2.2.4 高溫季節(jié)的運(yùn)行

磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)散熱通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，在夏季35--37℃時(shí)仍能正常運(yùn)行。

空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)及變頻器產(chǎn)生的熱量無法及時(shí)排出，在夏季35--37℃時(shí)故障率高。需外加通風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)散熱。

傳統(tǒng)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)夏季易發(fā)生油溫過高報(bào)警停機(jī)，需采取強(qiáng)制通風(fēng)降溫措施（周圍加冰塊冷卻等）才能保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 設(shè)備安裝

磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)及空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)占地面積小，無需基礎(chǔ)預(yù)埋件，安裝快捷，運(yùn)行噪聲不超過80分貝。傳統(tǒng)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝周期長，需基礎(chǔ)預(yù)埋件。運(yùn)行中振動(dòng)及噪聲均較大，約為95分貝，需增隔音罩。

3 運(yùn)行成本分析

3.1 能耗分析

以下將杏林污水處理廠的磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)與前埔污水處理廠的傳統(tǒng)離心鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行能耗方面的對(duì)比，空氣懸浮與磁懸浮節(jié)能效果相當(dāng)，不納入比較。

磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)：型號(hào)HST9500，以下簡稱HST；

傳統(tǒng)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)：型號(hào)HV9000，以下簡稱HV。

下表為兩種鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)。

由于以上兩種鼓風(fēng)機(jī)所服務(wù)的工藝形式不同，運(yùn)行場合不同，出口壓力不同，因此無法直觀比較其節(jié)能情況，將以上運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，得出運(yùn)行效率加以比較。

按理論公式：運(yùn)行效率=流量*升壓/功率

從上表可以推算，若以單臺(tái)功率200kW的鼓風(fēng)機(jī)全開（SV=100%時(shí)），全年按360日24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，電費(fèi)0.6元/kWh，磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)比單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能，全年平均可節(jié)約電費(fèi)13.3萬元，最高（SV=75%時(shí) ）可節(jié)約電費(fèi)約33萬元。

3.2 運(yùn)行維護(hù)成本分析

以下從設(shè)備自開始投運(yùn)以來所進(jìn)行的日常保養(yǎng)、中修、大修等方面進(jìn)行比較。參照廈門杏林污水處理廠（磁懸浮＼空氣懸浮）、廈門前埔污水處理廠和廈門海滄污水處理廠（傳統(tǒng)單級(jí)）的鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)維修計(jì)劃及實(shí)施情況。

由于空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)品不成熟（2003年第1臺(tái)推出），故障率較高，故維修成本較高。

傳統(tǒng)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)品成熟，只要平時(shí)維護(hù)保養(yǎng)到位，故障率低，運(yùn)行可靠，但維護(hù)成本高，工作量大。

磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)自1996年推出產(chǎn)品，中國河南南陽污水廠2000年購機(jī)運(yùn)行至今，維護(hù)成本低。

3.3 購機(jī)成本

根據(jù)近年來廈門地區(qū)鼓風(fēng)機(jī)采購結(jié)果分析，同等技術(shù)參數(shù)，同為原裝進(jìn)口，設(shè)備購置價(jià)：空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)<磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)<傳統(tǒng)單離心鼓風(fēng)機(jī)。

4 結(jié)語

綜上所述，磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能效果明顯，首次投資低，安裝快捷，操作簡單，維護(hù)成本低。在未來以創(chuàng)新節(jié)能型為主導(dǎo)的水處理工業(yè)市場中將得到廣泛應(yīng)用。