小型場合用羅茨鼓風機來說經濟成本更為合適的，羅茨風機屬于恒流量風機，工作的主參數是風量，輸出的壓力隨管道和負載的變化而變化，風量變化很小。離心風機，風壓不大。空氣的壓縮過程通常是經過幾個工作葉輪（或稱幾級）在離心力的作用下進行的。羅茨風機壓力要高于離心風機。污水處理需要壓力較高，一般選用羅茨風機，在水較深的情況下，壓力大的情況下能保證曝氣量，推薦錦工和錦工的羅茨風機，我們用了好多年還行，能用的住，普通離心風機達不到要求，高壓多級離心風機在大型污水處理項目可用。
水深10m以上就可以用羅茨鼓風機了，10米以下建議用高壓風機，經濟實惠，高效率，高性價比。
作者簡介排版保留：馮旭初 1975.11、男、漢族，中專學歷，助理工程師，從1995年起長期從事污水處理設備管理和技術改造工作。
摘要對幾種污水處理廠常用的不同類型的鼓風機性能特點進行分析比較，結合污水處理廠運行的實例，總結不同種類風機的適用場合。
關鍵詞污水處理廠鼓風機性能適用
國內污水處理廠大部分采用的是生物曝氣工藝，鼓風機是該工藝的核心設備，而且鼓風機是整個污水廠能耗最大的設備，它的性能和運行經濟性，對污水處理廠的正常運作、長期效益起著重要作用。本文結合一些污水處理廠運行的實例，對幾種不同類型的鼓風機的性能特點、適用范圍進行了對比概括，可為新建、擴建污水處理項目設備選型作借鑒。
1、污水處理廠常用的風機種類
污水處理廠應用的風機種類主要有：羅茨鼓風機（一般為三葉羅茨鼓風機）、多級離心鼓風機、單級離心鼓風機和空氣懸浮鼓風機。
2、四種風機的性能對比
2.1風量調節
鼓風機的的風量調節有出口節流調節、進氣節流調節、進出口導葉組合調節和變頻調節等方式。出口節流調節是人為的加大管網阻力的調節方法，會使整個裝置效率大大下降。進氣節流調節通過改變進氣閥門的開度來改變風機性能曲線達到調節目的，此方法簡便易行并可節約能耗。進出口導葉組合調節是根據入口溫度、壓縮機內的差分壓力、要求的流量變化通過程序調節導流系統和擴散系統，使風機運行在最佳工況。變頻調節是通過變頻技術改變風機轉速從而改變風量的調節方式。
羅茨鼓風機一般采用出口節流調節，還可采用變頻控制，調節的范圍較廣。
多級離心鼓風機一般采用進氣節流調節，但調節效果不大理想。它也可采用先進的變頻調速技術，功耗基本上與流量同步減小。流量調節范圍在70-100%之間，調節范圍較窄。
單級離心鼓風機無法采用變頻調速，流量是采用進風導葉和出風導葉的組合調節。在恒速運轉下，空氣流量能連續向下調節至45%。
空氣懸浮離心鼓風機采用直流電機及調速控制系統，調節葉輪轉速，從而調節流量，流量可調范圍20-100%，范圍廣。
2.2效率
不管是何種風機，其效率都是相對的，在實際運行中不可能總是保持最高效率，任何外部增加的阻力（如閥門、管道彎頭、曝氣器阻力、水位變化等）都會使效率降低。所以要保持鼓風機高效率運行，和工藝流程設計、風機的合理選用是密不可分的。
在同等條件下，四種鼓風機中，空氣懸浮鼓風機的效率最高，它采用直流電機，電機效率可高達97。其余三種鼓風機，在流量較小時，羅茨鼓風機、多級離心鼓風機、單級離心鼓風機效率差異不是很顯著；中等流量以上，由于羅茨式轉速無法提高，效率較低，另兩種離心風機差距較小；大流量時，單級離心鼓風機效率最高。
一般來說，進口鼓風機的效率比同類型的國產風機效率要高一些。
2.3維護保養
羅茨鼓風機屬簡單的回轉機械，易于控制和維護；多級離心鼓風機轉速低，不需要復雜的潤滑系統，一般采用全風冷式設計，無需用冷卻器，操作簡單，備件少，維護量不大；單級離心鼓風機構造復雜，運轉轉速高(一般超過15000r/ min) ，相對維護保養要求高，大修必須請制造原廠支援。控制系統、潤滑系統非常復雜，操作也相對復雜，需要特別訓練的操作人員；空氣懸浮鼓風機無齒輪箱、聯軸器、冷卻系統和油潤滑系統，長期無需維修保養，維護量極小。
2.4運行穩定性
羅茨鼓風機結構簡單，葉輪磨損小，運轉平穩，性能穩定，可以長期連續運轉；多級離心鼓風機轉速低，在額定轉速范圍內及相對恒定供氣量和氣壓的場合可靠性高，但它抗外部壓力變化的自身調節能力差，容易出現喘振；單級離心鼓風機技術比較先進，也較為成熟，穩定性高，壓力基本保持恒定，可以長期連續運行，故障率不高；空氣懸浮離心鼓風機現階段均為進口產品，進入中國市場的時間不長，長期運行的穩定性、售后服務、零配件供應等方面問題有待驗證。
2.5適用場合
羅茨鼓風機采用皮帶傳動，轉速無法提高，不適用于大流量場合，一般低于150m3/h較為經濟。最適用于污水廠的曝氣沉砂池及處理規模1萬m3/d以下的小型污水廠，特別是壓力與流量隨時間變化而變化的工藝和場合。
多級離心風機對于中小型污水廠來說具有更好的性價比和良好的長短期效益，它只適用于相對恒定供氣量和氣壓的污水處理工藝，不適用于間歇曝氣工藝和管網壓力驟然升高、變化速率快的工藝，單機流量在100～400 m3/min時具有較好的性價比。
單級離心鼓風機單機流量大，壓力基本恒定，滿載效率高，適用于大中型污水廠，適應各種工藝調節。單級離心鼓風機單機流量在800 m3/min時性價比高。
空氣懸浮離心鼓風機單機功率和風量都做不大，不適合大型污水廠，用在小型污水廠投資又大，所以最適用于中型污水廠，并適應各種工藝調節。
3應用實例
1） 某一污水廠處理規模為5萬m3/日，采用UNITANK工藝，該廠采用了兩臺國際知名品牌的多級離心鼓風機進行鼓風曝氣，一用一備，電機功率為200KW。實際運行中鼓風機需維持在較高頻率（65～68 Hz）下運行，降低工作頻率鼓風機極易出現喘振甚至停機。出現上述問題的原因主要有以下兩個方面：一是UNITANK工藝生化池周期性間歇曝氣造成管網供氣量周期性變化，即管路壓力周期性驟然升高；二是多級離心鼓風機工作曲線窄，轉速低，自身調節抗外部壓力驟然升高的能力差。長期在高頻率下運行，會產生以下不利的影響：a、在該運行頻率下，鼓風機的流量達到6000 m3/ h以上，供給生化池的氣量過多，造成生化池溶解氧過高，工藝難以調控；b、鼓風機能耗高；c、該鼓風機配備的是普通電機，超頻使用，電機發熱嚴重，縮短壽命。
2） 另一污水廠處理規模為1.5萬m3/日，采用UNITANK工藝，該廠采用了三臺合資品牌的羅茨鼓風機進行鼓風曝氣，設計兩用一備，電機功率為90KW，兩臺配變頻電機，一臺定頻。實際運行中，由于水量不足，平均處理量約為4000m3/日，大部分時間只需開一臺風機，而且運行頻率在25～35Hz之間。從理論上講羅茨風機是可以在0Hz～50Hz范圍內使用的，但電機運行頻率長期過低時，會造成電流大，電機發燙，整體震動偏大，噪音高。轉速過低還會造成潤滑不良，齒輪容易磨損，影響風機壽命，而且效率也很低。
4結論
污水處理廠選擇鼓風機，應根據規模、工藝、投資目的、使用條件來有所側重的選擇：
對于處理規模1萬m3/d以下的小型污水處理廠，無論何種工藝，選擇簡單可靠的羅茨風機是最合適的，因為它投資成本和運行成本低，總體經濟效益佳。
對于中型污水處理廠，可以選擇多級離心鼓風機和空氣懸浮離心鼓風機，但多級離心鼓風機只適用于相對恒定供氣量和氣壓的污水處理工藝，如A2/O工藝。為方便調節流量，有必要配備變頻器進行調速，且要求配套變頻電機。而空氣懸浮離心鼓風機適合各種污水處理工藝，機房建造成本低，運行節能，綜合經濟效益好，推薦售后服務完善的地區應用。當然，如果不需多考慮投資成本的話，單級離心風機也是理想的選擇。
對于大型污水處理廠,單級高速離心風機是最佳選擇，因為它單機流量大，壓力恒定，適合各種工藝，效率也高。
④ 對于處理規模設計超前的污水處理廠，更應考慮選擇流量調節范圍廣的風機。
1 概述
目前,國內的二級生物處理污水廠大多數采用鼓風曝氣工藝,而鼓風機是此工藝中最為關鍵的設備,鼓風機的能耗有時占污水廠的總能耗的60 %左
右,因此污水處理廠選用何種形式的風機是一個非常重要的問題。風機選擇正確與否與投資大小和運行理費用密切相關,涉及到投資是否合理、長期效
益高低問題。
風機的種類主要有羅茨風機,多級離心風機和單級離心風機,近年又出現了磁懸浮和氣懸浮風機。下面只針對目前污水廠應用得較多的羅茨風機、多級離心風機和單級離心風機進行比較說明。
2 各種風機的原理和基本特點
2. 1 羅茨風機
2. 1. 1 羅茨風機的工作原理
由于轉子的不斷旋轉,被抽氣體從進氣口吸入到轉子與殼之間的空間v0 內,再經排氣口排出。由于吸氣后v0 空間是全封閉狀態,所以在腔內氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉子頂部轉過排氣口邊緣,v0 空間與排氣側相通時,由于排氣側氣體壓強較高,則有一部分氣體返沖到空間v0 中去,使氣體壓強突然增高。當轉子繼續轉動時,氣體排出外。
2. 1. 2 羅茨風機的特點
①價格低;最簡單的回轉機械,易于控制和維護;
②壓力隨背壓變化; 小流量高速風機效率較高;
③效率一般低于多級、單級離心風機;
④流量大于120m3/ min 時占地面積大。
2. 2 多級離心風機
2. 2. 1 多級離心風機的工作原理
離心鼓風機依靠旋轉葉輪對氣體的作用把電機的機械能傳遞給液體。由于離心鼓風機的作用,氣體從葉輪進口流向出口的過程中, 其速度能(動能)和壓力能都得到增加,被葉輪排出的氣體經過壓出室,大部分速度能轉換成壓力能,然后沿排出路輸送出去,這時,葉輪進口處因氣體的排出而形成真空或低壓,氣體在大氣壓的作用下被壓入葉輪的進口,于是旋轉著的葉輪就連續不斷地吸入和排出氣體。
2. 2. 2 多級離心風機的特點
①低轉速機械,可靠性高,使用壽命長;
②購買成本較低;備件為標準件,費用低;不需要復雜的潤滑系統;
③易于采用全風冷式設計,無冷卻水相關故障和維保費用;
④操作維護簡單,不需要特別訓練的操作維修人員(這對于遠離大都市的工廠很重要) ;
⑤滿載效率高于羅茨風機,略低于單級離心風機;
⑥電機功率小于400kW的機型可選用變頻調速和直連驅動方式,可大大提高部分負載的工作效率。在大部分工況下,變頻調速的多級離心機效率會高于單級離心機,由于部分負載是污水處理廠最典型的工況,因此多級離心風機對于中小型污水處理廠來說具有更好的性能價格比和良好的長短期效益;
⑦噪音低于羅茨風機和單級離心風機;
⑧單機流量在100～400m3/ min 時具有最好的性能價格比。
2. 3 單級高速離心風機
2. 3. 1 單級離心風機的工作原理
基本原理與多級離心風機一樣。空氣從鼓風機吸入進入進口導葉調節器。主驅動電機借助聯軸器與增速齒輪聯接,增速齒輪驅動高速轉動的三元半開式葉輪對氣體進行作功,氣體再經擴壓器、蝸室、排氣消聲器、擴壓排出。
2. 3. 2 特點
①高轉速(一般超過20000r/ min) ,噪音高;
②滿載效率高,無法采用變頻調速,部分負載能耗高;
③大流量相對占地面積小;
④控制系統非常復雜;潤滑系統非常復雜;維護保養復雜,大修必須請制造原廠支援;
⑤需要特別訓練的操作人員;
⑥設備投資大;單機流量大于300m3/ min 的性能價格比高。
3 三種風機綜合對比
目前國內的市政污水廠的風機以進口產品居多,下面比較是建立在進口風機的各項參數上的:
①三種風機的能耗對比見:三種風機流量—功率曲線圖(見圖1) 。
②三種風機的投資成本對比見:三種風機流量—單位流量成本曲線圖(見圖2) 。
③離心風機的流量調節- 部分負載功耗(見圖3) 。
小結:
①在流量較小時,三種風機效率差異不是很顯著;
②對于大流量風機,由于羅茨式轉速無法提高,效率較低;另兩種離心風機差距較小。
小結:
從上面兩個曲線圖可以看出:
①小流量范圍:三種風機的能耗相差很小,但是羅茨鼓風機的成本最低,性價比最好。
②中流量范圍:雖然多級離心風機成本比羅茨鼓風機稍高,但是其能耗低、效率高,性價比最好。
③大流量范圍:單級離心成本最低,能耗也最低,性價比最好。
①部分負載:在進行風機選型時,流量和壓力會有一定的設計余量,特別是流量,一般會有20 %～30 %的余量;同時由于污水量和水質的波動,每時每刻所需的風量也在變化。所以嚴格地說,風機總是在部分負載而總是滿載,因而必須對風機的流量進行調節。
②單級離心風機流量調節:必須采用進口導葉和出口導葉調節,但當流量減小時,功耗并不是同比例減小(如圖3 示) ,因此部分負載的效率低,能耗大。
③多級離心風機流量調節:一般采用入口蝶閥手動或自動調節,但節能效果與單級一樣不理想。HIBON 公司對于中小功率( ≤400KW) 多級離心風機采用先進的變頻調速技術,功耗基本上與流量同步減小,部分負載的效率高。
4 結論
由上面的比較可見,三種風機各有優勢(這正是它們同時存在的理由) 。風機選型沒有最好的,只有最適合的。不同規模的污水處理廠,不同的工藝,不同的投資目的,不同的使用條件得出的最佳選擇可能不同。
①對于小型污水處理廠,選擇簡單可靠的羅茨風機是最好的,雖然效率差一些,但因價格低,總體價格經濟效益可能是最好的;
②對于中型污水處理廠,選擇經濟實用的多級離心機是最好的,特別是變頻調速多級離心機,具有極高的性能價格比,長期綜合經濟效益佳;
③對于大型污水處理廠,單級高速離心風機是最佳選擇。
參考文獻:
[1 ] 許玉望. 流體力學與風機[M] . 北京:中國建筑業出版社,1995
[2 ] 吳民強. 與風機節能技術問答[M] . 北京:中國電力出版社,1998
[3 ] 王洪臣. 城市污水處理廠運行控制與維護理[M] . 北京:科學出版社,1997
[4 ] 續魁昌. 風機手冊[M] . 機械出版社,1999 來源：谷騰水網
原標題：錦工風機關于污水處理廠選擇羅茨風機的一點建議
錦工風機關于污水處理廠選擇羅茨風機的一點建議
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錦工風機關于污水處理廠選擇羅茨風機的一點建議
山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨風機、回轉式鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。
近年來中國發展迅猛，城市化和工農業的發展也越來越快，這種情況導致了污水的排放量逐年上升，國家也制定的相應的政策來處理這一情況。在城市污水排放量增長的同時，也給污水處理行業帶來了挑戰和機遇。
目前我國城市污水處理率普遍偏低，和一些發達國家相比依然存在著極大的差距，因此，污水處理的發展已經迫在眉睫。根據環境保護部發布的《2021中國環境狀況公報》顯示，截止至2021年底，全國設市城市污水處理廠達1797座，污水處理能力為1.31億立方米/日。根據這種情況，山東錦工有限公司通過比較離心風機和羅茨風機各方面特點來分析在污水處理廠應如何合理使用離心風機以及羅茨風機。
離心通風機工作原理及其優點
1離心風機工作原理
離心風機是根據動能轉換為勢能的原理，利用高速旋轉的葉輪將氣體加速，然后減速、改變流向，使動能轉換成勢能（壓力）。在單級離心風機中，氣體從軸向進入葉輪，氣體流經葉輪時改變成徑向，然后進入擴壓器。在擴壓器中，氣體改變了流動方向造成減速，這種減速作用將動能轉換成壓力能。壓力增高主要發生在葉輪中，其次發生在擴壓過程。在多級離心風機中，用回流器使氣流進入下一葉輪，產生更高壓力。
2離心風機的優點
相對于羅茨鼓風機，離心風機因具有較高的效率、運行成本較低而廣泛應用于大中型污水處理廠，其優點集中表現在：
（1）單級轉速高，大流量時體積小，占地面積小；
（2）滿負荷工作時效率高，三元流動理論設計的葉輪效率可達82%；
（3）流量調節范圍寬，可實現污水處理的變流量工況；
（4）多級離心風機轉速較低，運行平穩可靠，壽命長；
（5）易于采用全風冷式設計；
（6）操作維護方便，不需要專業培訓人員進行操作，減少后期成本。
羅茨風機工作原理及其特點
1 羅茨風機工作原理
就是靠一對葉輪將氣體從一端不停的往另一端強制輸送，達到輸風的目的。這個原理是由美國的羅茨兄弟提出的，所以叫做羅茨原理。使用羅茨原理制造的鼓風機就叫做羅茨鼓風機。最初羅茨風機的轉子是一對兩葉轉子，現在經過不斷的發展，羅茨鼓風機普遍上都已經是3葉羅茨轉子，在噪音、震動等各方面都有了很大的提高。
2 羅茨風機的特點
其最大的特點是使用時當壓力在允許范圍內加以調節時流量之變動甚微，壓力選擇范圍很寬，具有強制輸氣的特點。輸送時介質不含油。結構簡單、維修方便、使用壽命長、整機振動小。
但羅茨風機也存在以下缺點：
（1）無內壓縮過程，絕熱效率較低；
（2）氣流脈動和機械震動的存在使得羅茨鼓風機的噪聲較大。
我們知道羅茨風機的進氣流量與轉速成比例，當進氣溫度在-18℃變化到38℃時對羅茨鼓風機的流量影響較小，這樣即使在氣候溫度變化時也可以保證污水處理廠每天能有效處理相對固定的污水量。除此之外，羅茨風機的制造成本比較低，同時三葉轉子的應用一定程度上降低了羅茨風機的噪聲，因此比較多的羅茨風機應用于中小型污水處理廠。
羅茨風機與離心風機的比較
目前，國內污水處理廠較多的使用羅茨風機進行鼓風曝氣，主要因為其成本低、效率高，但也存在噪音大等缺點。國外在大型污水處理系統中較多地采用離心風機替代羅茨鼓風機，在中小型污水處理廠采用羅茨鼓風機。從羅茨風機、單級和多級離心風機的功耗隨流量變化的情況可以看出：三者消耗的功率均隨流量的增大而增大，當流量達到100m3/min時，羅茨風機消耗的功率明顯大于多級離心風機和單級離心風機，這對于污水處理量大于100m3/min且采用羅茨風機的污水處理廠而言，無疑是增大了企業的運行成本。 從羅茨鼓風機、單級和多級離心風機的單位流量成本隨流量的變化情況看，在小流量條件下羅茨鼓風機的單位流量的投資成本相比離心風機具有一定的經濟優勢；但隨著流量的不斷增大，當大于400m3/min時，其單位流量的投資成本大幅度攀升，遠大于多級離心風機和單級離心風機，這顯然不利于那些應用羅茨鼓風機進行鼓風曝氣的大中型污水處理廠的運營。
錦工風機工作人員通過多年對羅茨風機與離心風機的比較經驗，認為羅茨風機和離心風機由于其適用的流量條件不同，大型污水處理廠采用離心風機較為適宜，而中小型污水處理廠則更適合采用羅茨風機。
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