磁悬浮离心鼓风机在污水厂的应用

陈惠萍

摘 要：鼓风机作为污水厂的重要设备，在生产中承担着向活性污泥系统供氧的关键任务。本文总结实际运行经验，分别介绍污水厂常用的三种类型鼓风机在污水厂的应用，即：传统单级离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机、磁悬浮离心鼓风机。从结构设计、运行操作、维护维修、设备安装、节能降耗等方面进行对比。

关键词：单级离心鼓风机；空气轴承；磁性轴承

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

0 引言

厦门水务集团杏林污水处理厂于1995年建成投入运行，使用国产多级离心鼓风机，能耗高、故障率高，易喘振，无法满足生产使用要求。2007年二期扩建引进空气悬浮鼓风机，2015年更新改造引进磁悬浮鼓风机。本文以杏林污水厂运行案例为主，对比本地区其它污水厂所使用的鼓风机，逐一阐述。

1 污水处理厂活性污泥工艺简介

污水处理厂根据所处理的污水种类，有不同的处理工艺，杏林污水厂采用传统活性污泥A-A-O工艺，即厌氧-缺氧-好氧工艺。维持活性污泥中微生物的生长需要氧气，微生物分解有机污染物也需要足够的氧气，鼓风机是维持活性污泥正常生长繁衍的重要设备。也是污水处理厂的主要耗能设备。

2 常用的三种类型单级离心鼓风机比较

2.1 结构设计对比

（1）磁悬浮离心鼓风机由高速变频电机、磁性轴承、叶轮、变频器等主要部件组成。叶轮转轴采用磁悬浮轴承，无机械磨擦，转速可高达33000rpm。磁性轴承配有备用电池用于断电保护。配有监控传感器，能实时监控轴承的对中状态，自动补偿转子的对中及平衡。

（2）空气悬浮离心鼓风机由高速电机、空气轴承、叶轮、变频器变频器等主要部件组成。叶轮转轴采用空气悬浮轴承，无机械磨擦，转速可高达33000rpm。空气轴承在还未形成足够的空气压力层时，电机转轴由弹性箔片支撑，当转子转速超越2500转后，才会形成空气膜，将轴支撑悬浮。该轴承对污染物的耐受性较差，杏林污水厂曾因空气质量原因导致轴承故障。因此空气轴承对周边运行环境的湿度及空气质量要求较高。

（3）传统单级离心鼓风机由低速电机（3000rpm）、增速齿轮箱、滚动或滑动机械轴承、主轴、叶轮、机壳、进出口调节导叶等主要部件组成。电机输出轴通过齿轮箱、联轴器等中间传动装置与叶轮联接，叶轮转轴由轴承支撑，最终输出转速约16000rpm。

2.2 操作运行比较

2.2.1 开停机及调节范围

磁悬浮离心鼓风机及空气悬浮鼓风机开停机操作方便，通过变频器调节出口风量，其中磁悬浮鼓风机调节范围SV=45--100%，能满足水量水质变化的风量需求，无需频繁开停机。空气悬浮鼓风机调节范围SV=60--95%，在进水水量及水质波动时，需频繁开停机方能满足风量要求，空气轴承在开停机时损伤最大，故障总是发生在开停机时。

传统单级离心鼓风机通过调节变频器并配合调节进出口导叶角度来调节风量、风压，操作复杂，对操作人员技术要求较高。

2.2.2 并机操作

磁悬浮和空气悬浮鼓风机多台并联运行操作方便，只需调低在用鼓风机的SV值，新开鼓风机即能并入运行，由于该鼓风机空载转速达到15000rpm后才关闭放空阀，进入带负荷状态，有足够的压力顶开止回阀进入总管，不易发生喘振。

传统单级离心鼓风机多台并联运行时，操作复杂，需调节好进出口导叶的角度，否则易发生喘振。

2.2.3 输出空气质量

磁悬浮和空气悬浮鼓风机输出空气为无油空气，利于活性污泥系统微生物的生长。

传统单级离心鼓风机需要复杂的油润滑、轴密封系统，当密封失效时，空气中夹带油渍进入活性污泥系统，造成污染，不利于微生物生长。

2.2.4 高温季节的运行

磁悬浮离心鼓风机散热通风系统设计合理，在夏季35--37℃时仍能正常运行。

空气悬浮离心鼓风机电机及变频器产生的热量无法及时排出，在夏季35--37℃时故障率高。需外加通风机加强通风散热。

传统单级离心鼓风机夏季易发生油温过高报警停机，需采取强制通风降温措施（周围加冰块冷却等）才能保证设备正常运转。

2.3 设备安装

磁悬浮鼓风机及空气悬浮鼓风机占地面积小，无需基础预埋件，安装快捷，运行噪声不超过80分贝。传统单级离心鼓风机設备体积大，结构复杂，安装周期长，需基础预埋件。运行中振动及噪声均较大，约为95分贝，需增隔音罩。

3 运行成本分析

3.1 能耗分析

以下将杏林污水处理厂的磁悬浮鼓风机与前埔污水处理厂的传统离心鼓风机进行能耗方面的对比，空气悬浮与磁悬浮节能效果相当，不纳入比较。

磁悬浮鼓风机：型号HST9500，以下简称HST；

传统单级离心鼓风机：型号HV9000，以下简称HV。

下表为两种鼓风机的实际运行数据。

由于以上两种鼓风机所服务的工艺形式不同，运行场合不同，出口压力不同，因此无法直观比较其节能情况，将以上运行数据进一步处理，得出运行效率加以比较。

按理论公式：运行效率=流量*升压/功率

从上表可以推算，若以单台功率200kW的鼓风机全开（SV=100%时），全年按360日24小时连续运行，电费0.6元/kWh，磁悬浮鼓风机比单级离心鼓风机节能，全年平均可节约电费13.3万元，最高（SV=75%时 ）可节约电费约33万元。

3.2 运行维护成本分析

以下从设备自开始投运以来所进行的日常保养、中修、大修等方面进行比较。参照厦门杏林污水处理厂（磁悬浮＼空气悬浮）、厦门前埔污水处理厂和厦门海沧污水处理厂（传统单级）的鼓风机维护维修计划及实施情况。

由于空气悬浮鼓风机产品不成熟（2003年第1台推出），故障率较高，故维修成本较高。

传统单级离心鼓风机产品成熟，只要平时维护保养到位，故障率低，运行可靠，但维护成本高，工作量大。

磁悬浮鼓风机自1996年推出产品，中国河南南阳污水厂2000年购机运行至今，维护成本低。

3.3 购机成本

根据近年来厦门地区鼓风机采购结果分析，同等技术参数，同为原装进口，设备购置价：空气悬浮鼓风机<磁悬浮鼓风机<传统单离心鼓风机。

4 结语

综上所述，磁悬浮鼓风机节能效果明显，首次投资低，安装快捷，操作简单，维护成本低。在未来以创新节能型为主导的水处理工业市场中将得到广泛应用。