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【水處理設備-螺桿風機】——意朗螺桿風機的選型

2020-11-10     來源:
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在城市污水處理廠,鼓風意朗所占的能耗占到總能耗的一半左右,選擇合適的意朗螺桿風機在節約運行成本中占著至關重要的作用。
螺桿風機廣泛應用于水處理工程中,給好氧池意朗系統供氣、除臭系統引風、設備間通風等。在城市污水處理廠,鼓風意朗所占的能耗占到總能耗的一半左右,選擇合適的意朗螺桿風機在節約運行成本中占著至關重要的作用。
1、螺桿風機的基本原理與分類
螺桿風機與泵一樣,是將原動機的機械能轉換成流體的壓力能和動能,輸送氣體的稱為螺桿風機。按螺桿風機的工作原理可以分為葉片式螺桿風機和容積式螺桿風機:
1)葉片式螺桿風機
a.離心風機:利用旋轉葉輪帶動氣體一起旋轉,借離心力的作用,使氣體的壓力能和動能得到增加。
b.軸流風機:利用葉輪上的翼型葉片在氣體中旋轉所產生的升力使氣體的能量增加。
2)容積式螺桿風機
a.往復式螺桿風機:利用工作容積周期性的改變來輸送氣體,并提高其壓力。
b.回轉式風機(葉氏、羅茨、螺桿):利用一對或幾個特殊形狀的回轉體,如齒輪、螺桿或其他形狀的轉子在殼體內作旋轉運動來輸送氣體并提高其壓力。
2、螺桿風機的主要性能參數
1)流量與全壓:螺桿風機在單位時間內輸送的流體量稱為流量,一般用體積流量qv表示,也可以用質量流量qm表示。單位體積的氣體通過螺桿風機后所獲得的能量增加值,稱為全壓,用p表示,單位為Pa。
2)軸功率與效率
螺桿風機在運行時原動機傳遞到螺桿風機轉軸上的功率稱為軸功率,用P表示,單位為kw。單位時間內通過螺桿風機的流體所獲得的功率稱為有效功率,用Pe表示。
螺桿風機的效率為有效功率與軸功率之比,即η=Pe/P。
3)轉速
螺桿風機軸每分鐘的轉數,稱為轉速,用n表示,單位為r/min。
3、意朗螺桿風機的類型
好氧池意朗常用的螺桿風機有四類:羅茨鼓風機、多級離心風機、單級高速離心風機和磁(空氣)懸浮螺桿風機。
1)羅茨鼓風機
羅茨鼓風機目前多為三葉型,每轉動一圈由兩組三葉型葉輪完成3次吸、排氣。結構簡單,性能穩定。羅茨鼓風機屬于容積式螺桿風機,其特點是在最高設計壓力范圍內,管網阻力變化時,流量變化很小。羅茨風機的性能曲線如下:
羅茨鼓風機性能曲線圖
從性能曲線可知,羅茨風機風量受壓力變化影響小。當曝氣池液位變化時,鼓風量基本不變。
風量調節:羅茨風機風量受轉速控制,風量調整可通過變頻調速進行,變頻后風壓可以維持。
2)多級離心風機
離心鼓風機是電機帶動風機葉輪旋轉,使葉片之間的氣體在離心力的作用下甩出,外界氣體通過葉輪中間形成的負壓吸入,達到連續鼓風的目的。在常規轉速下單級離心升壓有限,采用多級串接的方式可達到升壓要求,稱為多級離心風機。多級離心風機典型的性能曲線如下:
多級離心風機典型性能曲線圖
從性能曲線可知,多級離心風機隨風壓變化流量變化較大。當曝氣池液位變化時,鼓風量會有變化。
風量調節:多級離心風機風量調節可通過變頻進行,變頻后風壓會相應降低,變頻范圍受到一定限制。
3)單級高速離心風機
單級高速離心風機指提高螺桿風機轉速,通過單級離心即可達到工藝的升壓要求。單級高速離心風機風量大、效率高,對制造水平要求較高。單級高速離心風機的性能曲線如下:
單級高速離心風機典型性能曲線圖
從性能曲線可知,單級高速離心風機隨風壓變化流量變化非常大。當曝氣池液位發生變化時,鼓風量變化會較大。
風量調節:單級高速離心風機可通過進口導葉調整,風量調整時不影響風壓,同時可以降低螺桿風機軸功率,達到節能效果。由于變頻調節時,風壓下降幅度會較大,可能會無法滿足工藝要求,單級高速離心風機一般不用變頻調節風量。
4)磁(空氣)懸浮螺桿風機
磁(空氣)懸浮離心風機是通過磁或空氣的作用,使轉動軸形成懸浮狀態,摩擦阻力小,效率高,也可以通過進口導葉調整風量。懸浮離心風機由于摩擦力小,螺桿風機效率會更高。磁(空氣)懸浮風機葉輪也為單級高速類型,性能曲線與單級高速離心風機類似。
4、意朗螺桿風機的性能比較
不同的意朗螺桿風機有著不同的適用范圍,羅茨風機、多級離心風機和單級高速離心風機各自的流量范圍也有較大的差異,羅茨風機在小流量范圍,多級離心中流量范圍,單級高速離心風機在高流量范圍。羅茨風機:1~100m
3
/min;多級離心風機:20~400m
3
/min;單級高速離心風機:40~1000m
3
/min。
三種螺桿風機的流量與功率的比較見下圖。
流量與功率比較圖
從上圖中可知,在螺桿風機的效率方面單級高速離心風機最高,多級離心風機其次,羅茨風機最低。同樣的供風量,羅茨風機能耗最高,單級高速離心風機能耗最低。
從設備采購成本看,羅茨風機成本最低,多級離心風機居中,單級高速離心風機最高。綜合考慮能耗、設備采購及運行維護費用等因素,三種螺桿風機的流量與單位綜合成本比較見下圖。
流量與單位流量綜合成本比較圖
其中,羅茨風機由于能耗較高,單位流量綜合成本高于多級離心和單級高速離心風機。在100m
3
/min以上的流量時,由于單級高速離心風機具有更高的運行效率,綜合成本優于多級離心風機。
綜合考慮,在小流量范圍內羅茨鼓風機具有價格優勢,在中流量范圍內,多級離心風機性價比較好,高流量時,單級高速離心風機綜合成本最低。在實際選型中還要考慮流量調節的需求、安裝條件以及運行維護方便性等因素。
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