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1、金江污水厂鼓风机技改方案2019年7月26日一概述金江污水处理厂一、二期设计规模为3.0万m3/d，一期、二期为 改良A/A/0污水处理工艺，处理后出水达到城镇污水处理厂污染物 排放标准(GB18918-2002)级A标准。生物池均采用罗茨鼓风机曝 气，一期共3台鼓风机，一用二备运行，二期共2台鼓风机，一用一 备运行。单台风机工况风量36 m3/min，风压49 Kpa，N=45KW，基 本满足生物池的曝气量。但罗茨鼓风机技术落后，产生故障率高，维 修复杂，长期运转效率低，设备在使用1-2年后，压缩部件磨损从而 导致效率下降。罗茨鼓风机运行过程中，存在各种安全问题，如传动 的机械伤害、高温烫伤
2、，产生的噪音1 1 0分贝以上造成员工的听力受 损等，同时，还存在环保问题，如轴承部位漏油，更换齿轮油的二次 污染环境、噪音污染等。针对以上情况，对现有的市场鼓风设备进行 筛选综合多方面因素，特制订鼓风机技改方案。二、各类鼓风机技术性能比较目前，市场上主要鼓风设备有以下产品;罗茨鼓风机、齿轮增速离 心鼓风机、多级离心鼓风机、磁轴承高速离心鼓风机、空气悬浮离心 鼓风机。综合比较如下;1、各类鼓风设备比较：压缩方式风量控制轴承型式性能变化发动机种 类轴承寿命发动机启动A/S 性主要使用 模型容积型固定（不可变）RollingElementBearing长时间 运行的 话，因转 子磨损， 效率急 剧
3、下降感应发 动机12年异步启 动 启动电 流10倍 以上50马力 以下小型机 有优势低价旋转型在IGV & VDV基础 上调节风量 （10050%）Sliding Rolling Element Bearing没有变化，与时 间没有关系。只 须正常流量供 给感应发动机510 年异步启动启动电流10倍 以上大部分能进行 国外A/S500马力以上 大型机有优势稍咼价旋转型在逆变器基础上 调节风量 （10045%）MagneticBearingTouchdownBearing没有变化，与 时间没有关 系，只须正常 流量供给高速感应发动 机（AIM）20年以上（半 永久型）软启动(SoftStarti
4、ng)国外A/S需要13个月150200马力稍咼价旋转型在IGV基础上调节风量RollingElementBearing没变化，与时 间没有关系， 只须正常流 量供给感应发动机24年异步启动 启动电流 倍以上10大部分能进 行国外A/S300马力以上机型有优势中间价2、原有的罗茨鼓风机和空气悬浮离心鼓风机比较：空气悬浮离心鼓风机旋转型在逆变器基础上调节风量（10045%）Airfoil Bearing没有变化，与时间 没有关系，只须正 常流量供给永磁同步发动机 （PMSM）20年以上（半永 久型）软启动(SoftStarting)因为构造简单能 迅速进行A/S50400马力中间价区分项目罗茨鼓
5、风机空气悬浮离心鼓风机外观角度占地面积体积大体积小经济角度效率35-50%67-71%投资费用产品价格低产品价格较高但是产品效率高，节约电 费的3-5年回收投资成本维护费用1.2万/年（添加润 滑油及保养）2000元/年（定期更换过滤棉）环境 角度振动回应现象严重2.5 mm/s安装需要做地基及地脚 螺栓等水平地基即可，无需地脚螺栓噪音110分贝80-85分贝润滑需要润滑油，二次污 染100%无油润滑管理角度故障率结构复杂，故障率高结构节能，故障率低设备管理需要专门的管理人 员现场运行担当并行空气悬浮离心鼓风机采用单体转子与叶轮直连，简化了能量传 递，最大限度地减少了能量损失。使用不需要油润滑
6、的空气轴承，不 需要定期维护，减少了维修故障点，从而大大减少了维修成本。传统 风机结构复杂，能量在传递间逐渐消耗，效率低，并且故障率高。由 于没有接触或摩擦磨损，空气悬浮离心鼓风机不会随着时间的推移 而失去效率。另一方面，由于传统鼓风机的磨损和漏气，效率会随着 时间的推移而恶化，并且在使用的过程中还需要对鼓风机进行重大 检修，否则随时间的推移效率损失更为严重。 3、空气悬浮和磁悬浮技术比较区别空气悬浮磁悬浮轴承原理空气动力磁力结构结构简单；100%无油润滑结构简单；100%无油润滑无需其他配件控制器，感应器等配件体积小体积大外毂；涂层；箔片；转子电磁器；定位感测器；定位控制器；诊断 装置；不间
7、断电源承受温度-100C-200C-100C-180C特点可靠性较高效率：67%-71% 噪音：80-85分贝 免维护，只需定期更换过 滤棉需要复杂的结构来维持可靠性 效率：61%-70% （控制器需要消耗功率） 噪音：80-85分贝各种电子元件需要不间断的检查维护（控 制器，传感器等）价格较低较高寿命本体on/off测试：40000次实验需根据相应的电子元器件的寿命维修结构简单，故障率低，维 修费用少结构复杂，故障率高，维修费用多三、鼓风机配置方案 综合上表分析，根据金江污水厂生物池鼓风曝气气水比（为2160m3/h ）情况，使用的鼓风机相对较小，排除使用大功率的齿轮增速离心鼓风机、多级离心
8、鼓风机、磁轴承高速离心鼓风机，在性能、 能耗、安全、环保、维修等方面优先选配空气悬浮离心鼓风机。选型/数量：空气悬浮离心鼓风机共4台；单台风量：36 m3/min风压：60 kpa功率：45kw， 额定功率41kw 轴功率为：37.5kw每台鼓风机都采用变频实时控制，既能独立地根据设定的风量、 风压值或功率自动调节风量和风压，也可由中控室集中协调控制，同 一鼓风机房配置的各鼓风机互为备用。四、空气悬浮离心鼓风机技术规格及参数表名称容具体工况点Q=36 m3/minH=49KPa用途曝气形式单级高速空气悬浮离心鼓风机输送介质空气安装地点鼓风机房外形尺寸1200L * 600W *1120H单台鼓
9、风机占地面积0.72 m叶轮级数单级锥管出口端连接管径KS 10K 150A/FF出风口方向垂直方向机械密封类型迷宫密封轴承类型空气悬浮轴承整机设计使用寿命15年以上轴承设计寿命设计使用寿命为半永久性，10万小时以上驱动方式永磁高速电机直联驱动PMSM风压风量调节方式变频调节叶轮端观察旋转方向逆时针机电组合形式变频器和控制系统与主机设计为一体最大起重件重量600KG平均工作环境（温、湿度）20-35C/60%-80%极端工作环境（温、湿度）Max60C/90% 无下限主轴转速24 ， 20036,000rpm出口升压70 KPa流量调节结构形式变频调节单机运行时流量可调围50 100 %噪音等
10、级单机运行距鼓风机1米处测定80db以下振动烈度0.25mm/s机箱喷漆钢板涡壳铝合金叶轮铝合金AL7075轴钛合金电源380V50Hz/3相电机型式高速直联电机（PMSM）型号JSTB 50防护等级IP 55绝缘等级H电机额定功率41 KW额定电压380V额定频率50/60Hz启动电流变频启动相数3 （相）极数2 （极）变频器的冷却方式空冷就地控制柜PLC controller + LCD screen 触摸屏远程信号传输方式TB、MOD485、以太网TC/TIP远程控制信号设置值（4-20毫安）远程显示项目流量/压力/运行状态/告警/运行模式日常维护一般正常使用情况下，日常维护只需更换过滤
11、棉， 无需其它维护保养。防腐整机及各部件的设计、材质选用以及防腐措施等均充分考虑到 污水处理厂的工作环境，完全适合污水处理厂应用。五、能耗比较及经济分析金江污水处理厂一、二期设计负荷3万吨/天，风机房现有罗茨 风机共计5 台，两用三备，变频控制运行，生物系统基本稳定运行， 但是，由于罗茨风机过程中，噪声极大，且能耗和检修费用也在逐年 增大。为了确保出水水质稳定达标的前提下，更换为单级高速空气悬 浮离心鼓风机，提高效率，进一步节能降耗、降低运行成本。根据污 水处理厂目前的基本情况，需要更换四台单级高速空气悬浮离心鼓风 机，在实际运行中使用两台备用两台，即可满足运行要求。1.效能比较鼓风设备在机械
12、能下会产生效能损耗，损耗主要来原设备运行过 程中的变化，如变频调频的损耗、电机做功的损耗、轴承磨损的损耗、 传动叶轮磨损的损耗等综合因素，造成机械效能损耗在一台设备做功 过程中能效理论值可以达到1 00%的，但实际上会存在各种损耗，导 致能耗上升。设备的损耗值也低，动能越好，使用能耗也少。由于空 气悬浮离心鼓风机采用新技术（空气悬浮技术源自于航空飞机发动机 技术领域），相比传统罗茨鼓风机会提高30%-50%能效，在这基础上 会随着使用时间越长能效距离也大。设备名 称输入（%）变频耗损电机耗 损轴承损 耗Shaft trans loss叶轮损失总效率罗茨鼓 风机10006111312304242
13、62空气悬 浮离心 鼓风机10045510192267712、能耗比较在确保设计风量和风压满足的条件下 将现有大功率5台罗茨鼓风机更换成运行轴功率为37kw （理论值）的空气悬浮风机，有效降低运行能耗。两种风机参数对比如下：表 2-1 风机性能参数表性能参数罗茨风机空气悬浮风机风量Q=36m3/minQ=36m3/min单台功率45KW45KW风压50kpa60kpa风量调节围50%100%45%100%噪音大小表 2-2 风量与功率对应表设备名称风量（m3/h）风压（kpa）轴功率（kw）罗茨鼓风机21604945空气悬浮风机21606037罗茨风机和空气悬浮风机相同的鼓风量的条件下，风量同在 36m3/min下，空气浮风机较罗茨风机更加省电，节能效果明显。根据 目前金江污水厂鼓风机的使用情况电耗会有所下降，效能有所提升。3、 日常运行维护比较罗茨鼓风机主要由电源、电机、滑轮、传动皮带、变速箱轴承、变速 箱齿轮、压缩件组成。而空气悬浮风机由变频器、变速箱齿轮、压缩 件组成。空气悬浮风机相比罗茨鼓风机而言，没有了传动部件和油路 润滑，没有了机械的摩擦，所以从维护角度来讲几乎实现了免维护（仅 需更换过滤棉），节约了大量的人力物力财力。空气悬浮风机
