隨著城市的高速發(fā)展，城市工業(yè)的技術(shù)得到顯著的提升。在城市污水處理工藝中，大多數(shù)采用活性污泥法，因其效率高、費用少、經(jīng)驗成熟等特點。

在使用中，污水的水質(zhì)、水量及環(huán)境等因素是變化著的，曝氣系統(tǒng)根據(jù)曝氣池溶解氧含量的變化及時調(diào)節(jié)供氣量，以保證處理效果，并不致浪費能源。因此，我們要高度重視鼓風機的調(diào)控方式的選擇。

鼓風機調(diào)控方式：

1 羅茨風機調(diào)控方式

圖1 鼓風機曝氣示意圖

羅茨風機是目前應(yīng)用最廣泛的風機，是風機節(jié)能的主要對象。目前風機運行中存在的主要問題是能源浪費嚴重。根據(jù)國家有關(guān)部門統(tǒng)計，風機與泵的用電量占全國用電總量的40％左右。造成風機能耗大的主要原因是由于運行中的風機大量采用檔板、閥門等調(diào)節(jié)方式。這種方式雖簡便易行，但在調(diào)節(jié)過程中將產(chǎn)生大量的能量損耗。因此，在污水處理工程中需經(jīng)常調(diào)節(jié)風量的鼓風機，應(yīng)選擇合適的調(diào)節(jié)方式，以降低能耗。

羅茨風機的工作原理是：葉輪每轉(zhuǎn)動一次由兩個葉輪進行三次吸氣、排氣。葉輪端面與風機前后端蓋之間及風機葉輪之間要始終保持微小的間隙，在同步齒輪的帶動下風從風機進風口沿著殼體內(nèi)壁輸送到排出的一側(cè)。風機內(nèi)腔無需潤滑油、運行平穩(wěn)、性能穩(wěn)定。
 

2 變頻調(diào)控

隨著科技的不斷發(fā)展，交流電機調(diào)速技術(shù)被廣泛采用。通過新一代全控型電子元件，用變頻器改變交流電機的轉(zhuǎn)速方式來進行風機流量的控制，可以大幅度減少以往機械方式調(diào)控流量造成的能量損耗。

圖2 變頻調(diào)節(jié)時風機的性能曲線

變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能原理：
　　圖2中曲線1和2表示調(diào)速時的壓力-流量曲線，曲線3和4表示節(jié)流調(diào)節(jié)時管路阻力特性曲線，曲線5表示恒速時功率-流量曲線，設(shè)A點為風機最大工況點。當風量需從Q1減少到Q2時，如果采用節(jié)流調(diào)節(jié)法，工況點由A到B，風壓增加到H2，由圖中可看出軸功率P2下降，但減少的不太多。如果采用變頻調(diào)節(jié)方式，風機工況點由A到C，可見在滿足同樣風量Q2情況下，風壓H3將大幅度下降，功率P3隨著顯著減少。節(jié)省的功率損耗△P＝△HQ2與圖中面積BH2H3C成正比。
以上可知，變頻調(diào)節(jié)是一種高效的調(diào)節(jié)方式。鼓風機采用變頻調(diào)節(jié)，不會產(chǎn)生附加壓力損失，節(jié)能效果顯著，調(diào)節(jié)風量范圍0％～100％，適合調(diào)節(jié)范圍寬，且經(jīng)常處于低負荷下運行的場合。但是，當風機轉(zhuǎn)速下降，風量減小時，風壓將發(fā)生很大變化，由風機比例定律：

　　Q1/Q2＝(n1/n2)，　H1/H2＝(n1/n2)2，　P1/P2＝(n1/n2)3

可知，當其轉(zhuǎn)速降低到原額定轉(zhuǎn)速的一半時，對應(yīng)工況點的流量、壓力、軸功率各下降到原來的1/2、1/4、1/8，這就是變頻調(diào)節(jié)方式可以大幅度節(jié)電的原因。
　根據(jù)變頻調(diào)節(jié)這一特性，對于在污水處理工藝中，曝氣池始終保持5 m正常液位(見圖1)，要求鼓風機在出口壓力恒定的條件下，進行大范圍的流量調(diào)節(jié)，當調(diào)節(jié)深度較大時，將會使風壓下降過大，不能滿足工藝要求。當調(diào)節(jié)深度較小時，則顯示不出其節(jié)能的優(yōu)勢，反而使裝置復雜，一次性投資增高。因此，對本工程的曝氣池需保持5m液位的工況條件下，采用變頻調(diào)節(jié)方式顯然是不合適的。
 

3 進口導葉調(diào)節(jié)

進口導葉調(diào)節(jié)裝置即在鼓風機吸風入口附近裝設(shè)一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的導葉-進口導葉，其作用是使氣流在進入葉輪之前發(fā)生旋轉(zhuǎn)，造成扭曲速度。導葉可繞自身軸轉(zhuǎn)動，葉片每轉(zhuǎn)動一個角度就意味著變換一個導葉安裝角，使進入風機葉輪的氣流方向相應(yīng)改變。
　　進口導葉調(diào)節(jié)風量原理是：當導葉安裝角θ＝0°時，導葉對進口氣流基本上無作用，氣流將以徑向流入葉輪葉片。當θ＞0°時，進口導葉將使氣流進口的絕對速度沿圓周速度方向偏轉(zhuǎn)θ角，同時對氣流進口的速度有一定的節(jié)流作用，這種預(yù)旋和節(jié)流作用將導致風機性能曲線下降，從而使運行工況點變化，實現(xiàn)風機流量調(diào)節(jié)。進口導葉調(diào)節(jié)的節(jié)能原理通過圖3說明。

圖3 進口導葉調(diào)節(jié)時風機性能曲線

圖3中曲線1為節(jié)流調(diào)節(jié)時功率-流量曲線，曲線2為進口導葉調(diào)節(jié)時的功率-流量曲線。當進口導葉安裝角由θ1＝0°增大為θ2或θ3時，運行工況點由M1移至M2或M3；流量由Q1減小至Q2或Q3；軸功率由P′1減少至P′2或P′3。圖中用剖面線表示的面積為進口導葉比節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)省的功率。
 

4 不同調(diào)控方式的比較

不同調(diào)控方式時風量和軸功率的關(guān)系。盡管變頻調(diào)節(jié)的羅茨鼓風機調(diào)節(jié)范圍很廣，在節(jié)能上有顯著效果，調(diào)節(jié)范圍僅為80%-100%，在相對流量變化不大時，變頻與導葉兩種調(diào)節(jié)方式消耗功率差別并不大，因此采用變頻調(diào)節(jié)方式，其節(jié)能特長顯示不出來，這就失去了選擇它的意義。而選擇導葉調(diào)節(jié)方式的鼓風機，在保持出口壓力恒定條件下可以較大范圍調(diào)節(jié)風量50%-100%，以保證污水中溶解氧含量穩(wěn)定，相對地節(jié)省了能源。所以應(yīng)選擇導葉調(diào)節(jié)方式的高速離心風機，作為本工程的設(shè)備選型。同時，為了更好地體現(xiàn)出節(jié)能效果，對于大功率的羅茨風機，還應(yīng)注意配套電機的選擇，有助于降低能耗。

鼓風機調(diào)控方式的選擇，不僅考慮節(jié)能，而且滿足曝氣工藝對風量、風壓要求前提下，從流量變化范圍、風機功率大小、調(diào)節(jié)裝置的技術(shù)復雜程度、可靠性及投資等方面綜合考慮，進行技術(shù)經(jīng)濟分析，作出合理的選擇。

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