磁悬浮离心鼓风机节能降耗的应用

孟凡菲

摘要

鉴于我国提倡节能环保、可持续发展等环保政策，全国兴建污水处理厂，鼓风机作为主要能耗设备之一，各新/改建污水处理厂应根据自身现状选用低能耗、低成本设备，由磁悬浮轴承、高效离心叶轮、高速永磁同步电机、专用变频器四部分构成的磁悬浮离心鼓风机，因具有效率高、振动小、噪音低、重量轻、无润滑油、容易安装维护等优点，已被逐渐应用于污水处理工程中。本文主要简述磁悬浮离心鼓风机的结构特点，以及在污水处理厂中节能降耗的应用研究。

【关键词】磁悬浮离心鼓风机 节能 污水处理

1 前言

鼓风机作为污水处理厂主要设备之一、多用于生物好氧池的底部曝气，供好氧微生物生长所需，据文献记载鼓风机曝气耗能占整个污水厂能耗的60%以上。因此鼓风机的选型，将关系到污水处理厂的投资费用、运行成本等。目前，常用鼓风机分为罗茨风机、单级离心鼓风机、多级离心鼓风机。罗茨风机利用两个或三个叶形转子通过相对旋转运动来压缩和输送气体，具有效率低、噪声大等缺点;离心鼓风机是在电机的转动下、带动叶轮旋转，并在离心的作用下逐渐压缩气体，达到曝气需要的压力，根据叶轮数量又分为单级和多级离心鼓风机;在相同工况条件下，三种鼓风机的能耗对比为：多级离心鼓风机节能效果高于罗茨风机和单级离心鼓风机。本文所介绍的磁悬浮离心鼓风机与传统鼓风机相比，因具有节能、噪音低、便于安装维护等优点，在污水处理行业得到大力推广，且受到一致好评。

2 磁悬浮离心鼓风机节能降耗的应用研究

2.1 磁悬浮离心鼓风机概况

磁悬浮离心鼓风机主要采用磁悬浮轴承技术和高速变频电机，通过高速转动电机转子从而带动叶轮工作，无需联轴器、无需增速箱等复杂系统，实现无摩擦、无油运行，使其运行效率高于传统鼓风机。磁悬浮离心鼓风机主要由磁悬浮轴承、高效离心叶轮、高速永磁同步电机、专用变频器四部分构成，其中：

（l）磁悬浮轴承是利用磁吸原理，通过可控的电磁吸力实现转轴悬浮高速运转，采用的磁悬浮轴承具有无摩擦、无油、节能、寿命长、无需维护等优点;

（2）高效离心叶轮中的叶轮采用高强度锻铝，抗变形能力强，采用三元流设计方法、与电机轴直连，可实现效率达到最大化，经国家流体专家测得叶轮运行最高效率可达到80%以上：

（3）高速永磁同步电机，电机体积小、重量轻、功率密度高、转速高，最高可达42000rpm;

（4）专用变频器：通过磁场定向控制（又称矢量控制）及SVPWM算法可实现无级调速，变频器效率高达98%。

与传统鼓风机相比，磁悬浮离心鼓风机具有以下主要特点：

（1）高效节能：磁悬浮离心鼓风机因采用磁悬浮轴承技术、高效离心叶轮、高速永磁同步电机及专用变频器，可实现无摩擦、无油运行，效率达到最大化，与传统容积式罗茨风机相比、可节约能耗30%;

（2）噪音低、振动小：因采用无接触式的磁悬浮轴承技术，使得离心鼓风机在正常运转时、无机械摩擦，从而使得噪音一般在85dB以下、较传统鼓风机声音分贝低;

（3）易安装维护：磁悬浮离心鼓风机因具有体积小、重量轻的优点、因此在安装时无需大型机械吊装设备、靠人力就能够完成，而且磁悬浮离心鼓风机因采用先进的无接触式磁悬浮轴承技术，使其在保养的时候，无需润滑油保养、且污染小，仅根据运行情况定期更换空气过滤布，维护保养简单方便，这即提高了鼓风机的运转稳定性、也有效降低了维护运行成本。

2.2 磁悬浮离心鼓风机在污水处理厂中的应用

鼓风机作为污水处理工艺的主要曝气设备，主要应用污水处理厂二级生物处理中，用于搅拌、并为好氧池提供氧气，防止污泥沉淀、维持好氧微生物生存，常用风机有传统容积式罗茨风机和离心风机，而磁悬浮离心鼓风机因具有能耗低、效率高、易安装维护等优点，己被逐渐应用于污水处理行业中。

在污水处理工程中、生化曝气所消耗的能源占整个污水厂的60%以上，因此选用节约能源、节省成本的鼓风机是当今污水处理行业必然发展的趋势。如湖州某污水处理厂采用气浮+NSBR活性物污泥+深度处理工艺处理印染废水，处理量为4万吨/天，该污水厂分为一期、二期工程，一期、二期工程均选择多级离心鼓风机，其曝气参数分别为一期为曝气量120m3/min、功率185kw、2用l备，二期为50m3/min、功率90kw、1用1备，后来随着风机的老化、风机曝气量逐渐减小、无法满足曝气需求（尤其表现大流量处理污水的夏季），经方案比选，选用磁悬浮离心鼓风机（一期2台设备、二期1台申报），表1为该污水处理厂鼓风机改造前后情况对比表，经使用磁悬浮离心鼓风机后，該污水处理厂每年在提高风量17%的基础上、节能24%、节省能耗近66万吨电、节省成本近46万元，且在风机正常运行时、其噪音较改造前的多级离心鼓风机有很大的改善，可见磁悬浮离心鼓风机在该污水处理厂的使用中，具有节能降耗的作用。

磁悬浮离心鼓风机应用于国内污水处理厂中，已有近10年运行周期，褒大于贬、受到用户的认可及好评。目前磁悬浮离心鼓风机已经系列化，功率从50kW～350kW，进口流量从25m3/min～220m3/min可选，可基本满足各大污水处理厂的使用。

3 小结

目前，国家倡导低碳经济、注重节能环保，鼓风机作为污水处理厂生物处理过程中的能耗设备之一，维持好氧微生物生长，各新/改建污水处理厂应根据自身现状选用低能耗、低成本设备，磁悬浮离心鼓风机作为近年的新设备、由磁悬浮轴承、高效离心叶轮、高速永磁同步电机、专用变频器四部分构成，因具有能耗小、运行成本低、安装简单、维护方便等优点，在污水处理行业中得到用户的一致好评及认可。今后应进一步拓展磁悬浮风机的应用领域，如脱硫氧化，物料输送等。在这个资源日益紧张、能源价格飞涨的时代，磁悬浮技术的成功推广应用，具有划时代的革命意义。

参考文献

[1]陈惠萍，磁悬浮离心鼓风机在污水厂的应用[J].山东工业技术，2018 （15）：27-28.

[2]吴绪军.磁悬浮离心式鼓风机在污水厂节能降耗中的应用[J].环境与发展，2015，27 （02）：82-84.