遇上你是我的缘 上海佳豹风机有限公司东北办事处诚征全球风机，电机经销商，代理商。《东北三省及内蒙地区优惠多多》电话024-23842371，手机13066509111，白经理空气悬浮离心鼓风机

1 引言
众所周知，污水处理厂中的鼓风设备耗能约占污水处理厂总能耗的55%，是水厂的节能降耗的关键所在。近几年来，具有调速功能的空气悬浮离心鼓风机在国外应用非常普遍，国内应用也逐渐增加。福州、青岛、沈阳、营口、西安、四川、郑州、保定等省市的污水处理厂，尤其是采用sbr工艺的污水处理厂设计中都选用了空气悬浮离心鼓风机。该风机同其它类型风机相比，不仅具有重量轻、体积小的优点，在控制方面具有先进性和可靠性，节能效益显著。

2 空气悬浮鼓风机工作原理
2.1 压缩机原理
压缩机/鼓风机的压力部分是由、叶轮以及卷轴构成。空气沿着叶轮的曲面从轴方向流入，加速后顺着半径方向流出后通过扩散器依照断面的变化进行膨胀，使速度减慢，压力增加。
2.2 轴功率和效率
鼓风机和压缩机是通过可逆绝热压缩过程压缩空气。如果启动流体是空气的话，轴功率可通过以下公式表示。
w=n&c_p×(t-t_ref)
=n&c_p×t_ref×(t_r-1)
=

t:出口空气的温度[k];
t_ref：进口空气的温度（一般293.15k，20℃）。
t_r≡t/t_ref
c_p：比热，空气的情况下1.004;
n&：质量流量[kg/s];
p_r(t_r≡p/p_ref):压缩比;
p_ref：进口压力（一般1bar）；
p：出口压力[bar];
γ：空气的情况下1.4。
整理上面公式，效率(η)可以通过以下公式表示：

2.3 喘振现象
一般的风机是在维持一定的运转数的情况下，随着吐出口抵抗的上升，吐出压力也上升，同时流量反而减少。但是吐出口下流的压力超过一定程度后，就会发生逆流现象，同时也会出现压力和流量降低的想象。
在这领域附近运转的话，会出现两个相对同一压力的流量点，并且压力和流量反复发生在其间隔内。在管路内发生周期性压力和流量的振动，无法进行正常运转，甚至会严重损坏装备。
由于空气悬浮鼓风机已事先设定了喘振点，在使用过程中如果接近喘振点，鼓风机会自动停止。
2.4 空气悬浮鼓风机的性能曲线分析
图1是tb300hp型鼓风机的性能曲线图。横轴表示体积流量，纵轴表示压力（压缩比或仪表压力）。在下图的性能曲线图上明显地表示出按照运转条件（回转数）、流量和压力的关系，轴动力、喘振领域、{zd0}输出界限领域等的情报。

图1 tb300hp曲线图

上图的工况运转点,流量161m³/min,压力是8000mmaq。如果确定了使用流量和压力，那么这时可以得出鼓风机的回转数和消耗功率等的性能曲线图。鼓风机的动作领域是右边的喘振界限与{zd0}电流线是左边的{zd0}回转数以下的领域。

3 空气悬浮离心鼓风机的技术特性
空气悬浮离心鼓风机因为是由半{yj}性的空气轴承和效率高达95%-97%的高速马达构成，所以与罗茨鼓风机相比，可以节电30%以上。
3.1 空气悬浮离心鼓风机的构造与特征
空气悬浮离心鼓风机主要是由电动机、调速器、控制器和其它外部设备构成。其主要特征为：
● 以3维空气力学原理为基础进行设计，所以热力学的效率非常突出;
● 使用空气轴承，没有机械之间的摩擦损失;
● 利用电动机/调速器的组合，按照负荷可以调整消费电力;
● 不需要维修工作，只需更换空气过滤器就可以。可以半{yj}使用;
● 没有机械之间的接触，高音领域上只存在以下的噪音;
● 没有振动，不需要防振工作;
● 没有润滑系统，可以提供没有油成分的洁净的空气;
● 构造简单，小型化-轻量化，移动和安装都很方便;
● 通过安装微处理器和lan可以实现远程自动控制。
3.2 污水处理厂使用的各种鼓风机比较
离心鼓风机是速度型压缩机，与容积式鼓风机相比较具有供气量大、运行平稳、效率高、结构简单、噪音低、占地面积小、重量小、使用年限长、维修量小、壳体内不需润滑、气体不会被油污染等优点，离心鼓风机又分为单级高速和多级低速风机。单级高速风机以提高转速达到所需风压，较多级低速风机流道短，减少了多级间的流道损失，特别是易于调节风量。罗茨风机属于容积式风机，在压力变化的情况下风量可以保持稳定，而普通的离心风机运行中往往不能满足工艺中风压与风量同时变化的要求，所以在工艺应用的前期往往采用效率较低的罗茨风机。
普通的离心风机在定速运转的情况下风压的变化会引起风量的大幅度变化，在sbr工艺运行中往往不能实现经济的运行。近年来，变频技术的发展，特别是直流电机调速系统的使用使离心风机能更好地适应sbr工艺。
以下是几种离心风机在sbr工艺的调节方式比较:
（1）多级离心风机
其调节方式是交流电机+变频器调节。
在sbr工艺自控的实现上，接受来自纵观压力计的压力信号，主控制盘控制调节系统风机数量并发送指令给就地控制盘调节变频器系统以实现对总需氧量的调节并维持当时设定的总管路压力恒定。
在plc程序要求上，需根据工艺要求，分阶段设置运行的压力，对plc的容量要求较多，增加sbr自控系统的复杂程度及控制难度。
从节能方面看，其通过阶段压力的设定可以实现，交流电机在低负荷时电机效率大幅度降低。
变频启动，不需要软启动柜。
其特点是交流变频调速对风机压力影响大，所以调节范围有一定的局限。在sbr工艺中使用，工艺参数的变化可能与风机参数变化不吻合，这时将因迁就风机的性能而提高了系统的能耗。控制系统复杂，可靠性不高。
（2）单级离心风机
通过导叶调节。因采用增速齿轮箱，使用变频调机将大大缩短风机寿命，控制难度大，厂家一般不推荐使用。
在sbr工艺自控的实现上，只能在保证出口压力不变的条件下，用污水中溶解氧含量为主调节参数，来调节鼓风机的进口导叶角度和出口有叶扩压器，改变调节鼓风机的出口流量。
其plc程序通过主控制盘调节运行。
在压力不变得情况下，节能不显著。
需要软启动柜。
其特点是调节方式成熟，但不能与sbr工艺很好的吻合。能耗高。
（3）空气悬浮离心风机
由直流电机控制调速系统。
在sbr工艺自控的实现上，通过溶解氧检测仪测得的含氧量信号，反馈到主控制盘，主控制盘自动调节风机的运行数量、风量、压力。
风机内部集成pid调节系统，对plc要求{zd1}，小型污水厂可实现无plc风机按溶解氧信号自动运行。
从节能角度看，其具有如下表现：其一是非常节能，可以根据系统需要的压力、风量，由风机内部集成的高精度压力传感器与pid调节系统共同作用，通过模糊控制的方式，使风机运行在最经济的状态。其二是直流电机在低负荷时电机效率保持不变。
调速启动，不需要软启动柜。
其特点是直流调速系统可以保证风机在其工作范围内自由的调节，sbr工艺需要的任何工作点，该风机都能满足，使运行最节能。控制系统简单，可靠性高。

4 空气悬浮鼓风机的控制
空气悬浮鼓风机一般作为污水处理厂生化系统的气源、工业方面的气体输送及分体输送设备的空气供给源，也可以使用在其他领域。空气悬浮鼓风机都可以满足各种系统的要求。空气悬浮鼓风机电气一次系统图与普通电机电气一次系统图相似，只是电机为直流电机，调速系统为直流（见图2）。为了一目了然地了解鼓风机的运转状态，采用了图表lcd显示。随时可以看到传感器提供的情报及性能数据等等。利用启动及停止按钮使操作更为简便。鼓风机的运转是通过lan（local area network）通讯，可以使鼓风机lan控制，又可以在现场通过lcd显示装置使鼓风机就地控制（local）。还可以通过接点使鼓风机远程（remote）控制。

图2 空气悬浮鼓风机电气一次系统图

4.1 lcp现场就地控制
lcp为现场监视控制屏，有lcd操作显示面板。
包括有显示界面、环境设置按钮、启动按钮（包含准备指示灯）、停止按钮（包含报警指示灯）、负荷/无负荷转换按钮（包含运转状态指示灯）。
在lcp上可实现现场控制（包括调速）及显示。
4.2 远程控制
空气悬浮离心鼓风机采用接点信号及模拟信号可以进行远程控制。
4.3 mcp控制
在营口污水处理项目中，mcp主控制屏专门用于自动监控四台 kturbo鼓风机的运行。mcp主控制器为了连接外部设备，由plc组成，见图3（空气悬浮风机二次控制原理图）。

图3 空气悬浮风机二次控制原理图

mcp主控制器有如下信号:
（1）中心控制室接口
输出mcp状态情报（准备/故障/动作/运转状态）
输出鼓风机状态情报（鼓风机n#运转及故障状态）
输入运转命令（启动/停止，解除故障，输入运转设定值）
通信（ethernet）
（2）鼓风机接口
输入鼓风机状态情报（运转准备/运转中/故障状态）
鼓风机运转命令（运转开始/整备，负荷/无负荷，设定运转）
输入鼓风机动作状态（运转现在值—供给空气量）
通信（ethernet）
4.4 mcp运转方式
（1）总流量设定方式
把总流量适当分配到每台鼓风机的运转方式，采用开环控制。即mcp按照每台鼓风机的{zd0}、最小值适当地分配流量。
（2）do（溶解氧）含量自动控制方式
为了保持从溶解氧传感器测定的值，自动控制空气量的方式，采用闭环反馈控制。

5 结束语
《电机学》及《自动控制系统》等书中均讲到，直流调速起步的时间很早，技术成熟，由于新工艺（如利用波音公司技术）、新材料的出现，确实改变了以前直流电动机比交流电动机难维护的状况。直流调速原理较交流调速简单，调速器和鼓风机一体化。在控制方面使用的技术及器件，确实比我们几年里应用交流调速的鼓风机或利用角型电动执行其调出口风门的鼓风机简单得多，也先进得多。诚然，国内一直重视交流调速技术，但是和方兴未艾的交流调速技术一样，直流调速技术及设备的发展并没有削弱，在国外一直很受重视。八十年代我们也用过直流调速的电动计量泵(鞍山供水项目)，十几年过去了，其运行依然稳定、可靠，精度高。
在几个污水项目中设计并选用了空气悬浮鼓风机，经过几年运行的实践证明，确实有显著的优点和节能效益，并且具有体积小、重量轻，控制先进、可靠、简单的特点。在这里做主要介绍，为的是和同行们共同学习，相信随着我们对这种鼓风机的了解和认识进一步全面、深入，空气悬浮鼓风机会在污水处理厂得到进一步的广泛应用，并且会发挥出更大的作用。