双螺杆无油鼓风机的比较优势分析

摘 要：阐述了双螺杆无油鼓风机的发展和应用现状，对双螺杆无油鼓风机与磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机的性能进行了全面、客观的分析和比较，发现双螺杆无油鼓风机在实际应用中平均效率较高，受环境粉尘的影响较小;并从运行稳定性、供气稳定性、控制系统的功能、操作安全性、维护难度和维修成本等方面，论述了双螺杆无油鼓风机的比较优势，对双螺杆无油鼓风机的推广应用具有重要的实际意义。

关键词：双螺杆无油鼓风机;工业应用;比较优势

0    引言

近年来，随着精密加工技术、精密装配技术的发展，双螺杆无油鼓风机的性能获得大幅度提升，多家企业陆续发布了关于双螺杆无油鼓风机的企业标准。双螺杆无油鼓风机优越的性能深受广大用户的欢迎和认可，在市政污水、水泥建材、火力发电、钢铁冶金、纺织印染、皮革造纸、化工、制药、电子、酿造发酵、物料输送等各个领域得到了广泛的应用。

磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机作为新兴的节能产品，多年来在市场上占据一定的份额，为节能环保事业做出了很大贡献，但在使用中少数产品暴露出了一些值得重视的问题。

现对双螺杆无油鼓风机与磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机的性能做一个全面、客观的分析和比较。

1    整机运行效率

双螺杆无油鼓风机属于容积式气体动力装置，它本质上是旋转活塞式机械，先天具有较高的工作效率。更可贵的是，它相对于压力和流量的效率曲线比较平坦，对于压力和流量在较大范围变化的用户的实际工况来说，双螺杆无油鼓风机实际的整机运行效率相当出色，也就是它的平均效率较高。

磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机属于速度型机械，它相对于压力和流量的效率曲线起伏较大。在特定的工况点有很高的工作效率，但偏离这个特定的工况点后，工作效率就会有所下降。

双螺杆无油鼓风机、磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机的流量—效率曲线如图1所示。

在工业领域的各种应用中，用户的实际工况范围变化都比较大，在这种情况下，双螺杆无油鼓风机整机的实际平均效率比磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机整机的实际平均效率要高。当用户的工况变化范围较大时，两者效率的差别还会明显增加。

2    受环境粉尘的影响

在工业环境中，不少行业比如水泥行业、冶金行业、火电行业等的一个显著特征是空气中粉尘含量较大。无论是双螺杆无油鼓风机，还是磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机，都设置有进气过滤装置，并且在各自的技术标准中都有明确规定，但它们在实际应用中所受环境粉尘的影响还是各不相同的。

首先，进气过滤装置能过滤绝大多数粉尘，但总有一定的细小的粉尘会穿透进气过滤装置进入风机内部。

对于双螺杆无油鼓风机来说，螺杆与螺杆之间、螺杆与气缸之间是存在间隙的，细小的粉尘可以从双螺杆无油鼓风机的压缩腔的间隙中顺利通过，不会产生不良影响。

对于磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机来说，情况就不同了。由于磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机的转速很高，细小的粉尘会对高速旋转的风机叶轮造成一定的冲击和磨损，进而使其失去平衡、振动、损坏，或者细小的粉尘粘附在叶轮上，导致叶轮失去平衡、发生振动、产生噪声，影响性能。

其次，被进气过滤装置阻挡的粉尘会积聚在进气过滤装置的滤芯、滤网或滤袋上。积聚的厚度随时间不断增加，必然会引起进气阻力的增加。

对于双螺杆无油鼓风机来说，进气阻力的增加会影响风机的工作点，但由于双螺杆无油鼓风机的特性曲线比较平坦，因此运行效率不会发生明显变化。双螺杆无油鼓风机的转速较低，机械结构坚固，工作点的变化对风机的运行稳定性不会产生明显影响。

对于磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机来说，进气阻力增大、进气压力降低、进气量变小，都会引发一些问题：一是风机偏离最佳工作点，运行效率会有所降低;二是容易脱离高速运转的稳定区，发生抖动、喘振等现象，甚至会跳机，引发生产事故。

3    运行稳定性问题

工业环境的工况往往比较复杂，风道阻力、流量、压力变化范围大，对风机的稳定性——抗变能力、工况适应性要求很高。

双螺杆无油鼓风机属于低速运行机械，螺杆转速在3 000 r/min左右，最高6 000 r/min，稳定性很好。

磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机转速很高，叶轮转速达20 000～30 000 r/min，稳定性不容易保证，特别是在工况变化时、启停过程中都很容易发生喘振现象。

典型离心鼓风机的工况性能曲线如图2所示，可见稳定运行的工况范围比较窄。

从图中可以看到，此类鼓风机的有效稳定工作区域是一个类似扇形的区域，在该区域的左侧是“喘振区”，右侧是“低压危险区”。

4    供气稳定性问题

双螺杆无油鼓风机属于容积式气体动力装置，它的流量和转速成正比，供气刚度大，流量非常稳定，且调控也非常方便。

双螺杆无油鼓风机输出特性曲线如图3所示。

磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机属于速度型机械，当用户工况发生变化时，供气稳定性会受到很大影响，而供气稳定性则会直接或间接影响用户产品制造的生产效率、质量指标。

5    控制难度与操作安全性

双螺杆无油鼓风机、磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机都实现了智能化的网络控制功能，但有以下区别：

（1）双螺杆无油鼓风机转速低，机械性能好，控制系统简洁、安全可靠，用户的操作也非常简单。

（2）磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机转速高，运行过程的监测、调控难度大，特别是启停过程有特殊要求，必须有放空阀配合，对控制系统要求很高，对用户使用人员要求也很高。

（3）磁悬浮离心鼓风机，通常采用主动式磁悬浮轴承/控制器，这是磁悬浮离心鼓风机的技术核心，对器件质量、电磁环境、温度、湿度环境要求较高，复杂的控制系统一旦老化、失效，将会直接引发整机故障。

（4）磁悬浮离心鼓风机遇到突然停电的情况时，虽然有完善的轴承断电保护系统，但轴承断电保护系统毕竟增加了系统的复杂性和维护成本。轴承断电保护系统的可靠性，也是磁悬浮离心鼓风机的隐患之一。

（5）空氣悬浮离心鼓风机启停过程中，有一个起飞与着陆的过程，每次启停，轴承都会有磨损。

6    维护难度和维修成本

双螺杆无油鼓风机结构坚固，系统简洁，维护量小，故障排除比较容易。

磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机转速高，控制系统较为复杂，容易发生故障的隐患较多，某进口品牌的空气悬浮离心鼓风机这几年的故障率在20%以上。磁悬浮离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机的核心部件——轴承的维修费用很高，维修周期长。

7    结语

大量的应用案例证明，双螺杆无油鼓风机高效节能，环境适应性好，稳定，耐用，性价比高。

[参考文献]

[1] 兰运良.空气压缩机技术[M].西安：西北工业大学出版社，2008.

[2] 浙江伯飞节能科技有限公司企业标准.双螺杆无油鼓风机：Q/BOFEI 001—2019[S].

[3] 浙江珂勒曦动力设备有限公司企业标准.干式螺杆鼓风机：Q/KELEXI 001—2019[S].

[4] 螺杆空气压缩机机头 技术条件：JB/T 13341—2017[S].

收稿日期：2021-03-02

作者简介：孙芳（1980—），女，江苏南京人，工程师，从事标准化研究工作。