国产磁悬浮风机污水处理厂的应用浅析

国产磁悬浮鼓风机污水处理厂的应用浅析Applicationofdomesticmagneticturboblowerinsewagetreatmentplant王士玉1胡志强2孙吉松3（亿昇（天津）科技有限公司天津300457）WangShiyu1HuZhiqiang2SunJisong3（Esurging(Tianjin)TechnologyCo,Ltd.）摘要：在某3万吨的污水处理厂提标改造中，由于需氧量的增加，需要加大鼓风机流量；同时为响应国家提出的污水处理节能减排的要求，经过污水厂筛选，采用一台国产磁悬浮高速离心式鼓风机替代高能耗的罗茨鼓风机，满足现场供氧量的需求。自运行到现在性能稳定可靠，节能效果明显，降低噪音。Summary:Insomeupgradingandreconstructionprogramof30Ktonssewagetreatment,blowerflowwillbeincreasebecauseofoxygendemands.Inordertoresponserequirementofenergyconservationandemissonreduction,afterrepeatedsiftings,onedomesticmagneticturboblowerhasbeenusedinsteadofonehighenergyconsumptionrootsblower.Theturboblowercanmeetoxygendemandsandrunningisstableandreliabletillnow.itcanreducenoisyandhasobviousenergysavingefficiency.关键词：国产磁悬浮鼓风机；污水处理厂；节能效果KeyWord：domesticmagneticturboblowersewagetreatmentplantenergysavingefficiency1、应用背景某市政污水处理厂建于2006年，2007年1月份投入运营，2010年扩建总规模达到6万吨，实际处理量5.5-6万吨。采用是A2O工艺，原采用是罗茨鼓风机，单机风量58m³/min,升压70KPa,功率132Kw，运行两用两备，电耗高，噪音大120dB，故障率大。原设计出水水质达国家一级B标，现要求出水水质要求达国家一级A标准，需要进行提标改造。2、改造需求改造前后的进出水水质：项目进水mg.l-1改造前改造后出水mg.l-1去除率%出水mg.l-1去除率%COD45010077.785088.89BOD520020901095SS30030901096.7NH3-N301066.7583.3TN402537.51562.5TP4.01750.587.5由于出水质要求提高，需氧量相应提高，风机流量要求110m³/min，而原有罗茨鼓风机已经应用多年，齿轮间隙增大，使叶轮间隙和侧间隙增大，效率下降很大，风量很不能满足要求，需要更换或开启三台才可以满足需求。改造前电耗成本占整个污水处理成本的75%，而风机用电占整个污水用电量的70%，也就是曝气风机的运行成本占污水处理成本的一半，因此选择节能的曝气风机迫在眉睫。3、风机的选型根据国家《城镇污水处理厂运营质量评价标准》的要求，对污水处理厂的用能提出来要求，必须降低能耗，降低噪音，不可造成二次污染。所以该污水处理厂在选择风机时首先关注的是新式高速离心式鼓风机，并对风量、升压、轴功率相同的进口磁悬浮鼓风机、进口空气悬浮鼓风机和国产磁悬浮鼓风机进行了选型比较,具体如下。项目进口磁悬浮鼓风机进口空气悬浮鼓风机国产磁悬浮鼓风机轴承控制电磁力控制，每秒超过万次的检测，校正5000rpm以上悬浮，低速时机械轴承支承电磁力控制，每秒超过万次的检测，校正压力范围0到110%额定压力30KPA-110%额定压力0到110%额定压力空气质量要求一般极高一般易损件过滤器核心部件轴承等过滤器寿命半永久性取决于轴承半永久性故障率低高低对操作人员要求低高低服务依靠国外支持，服务时间长依靠国外支持，服务时间长服务及时配件进口进口国产价格非常高高一般品牌ABS、PillerK-TURBO、NUROS亿昇通过以上的综合对比，该污水厂选择了亿昇（天津）科技有限公司生产的国产磁悬浮鼓风机。4、国产磁悬浮鼓风机介绍亿昇磁悬浮高速离心式鼓风机采用拥有自主知识产权的飞旋TM5自由度磁悬浮轴承支承的高速永磁同步电动机主轴与高效三元流叶轮直接连接，省却了机械传动损失，实现无接触、无摩擦转动，免除润滑系统。该风机采用变频调速和智能化控制，调控范围广，适应于水位和水质的多变工况，并且可是实现就地和远程监控。4.1飞旋TM磁悬浮轴承飞旋TM5自由度磁悬浮轴承是借助电磁力使电机主轴悬浮，位移传感器监测主轴位置，将位移偏差信号反馈给轴承控制器，轴承控制器通过计算后通过调整电流调整磁轴承周边的磁力大小，促使主轴始终保持在轴承中心转动。磁悬浮控制原理示意图4.2高速永磁同步电机高速永磁电机的主轴上安装永磁铁，保证主轴磁性。电机的定子硅钢片缠绕的线圈，产生震荡磁力，在运转过程中转速和震荡磁场保持一致，实现同步。高速永磁同步电机具有效率高，转速高，易于控制的优点。4.3三元流叶轮三元流叶轮采用高强度铝合金材料，经过CAE有限元分析，保证强度的同时，最大限度的降低转动惯量。叶轮采用后弯式设计，采用CFD气动设计，效率高，工况范围广。叶轮CAE计算图CFD流场计算图4.4智能控制系统国产磁悬浮鼓风机采用无矢量变频控制，调节转速控制风机流量和升压，满足各种工况使用。智能控制系统可以预测喘振和实现就地控制。设备安装了GPRS系统可以实现远程监控和数据的传输。5、设备的安装磁悬浮鼓风机整体采用撬装结构，设备将风机本体、控制系统、过滤系统等集成到箱体结构中，安装简便。直接将鼓风机放置在污水处理厂房内备用风机平台上，连接排气管路就完成施工。总施工费用加材料费用不超过1万元，安装施工1天内完成。6、节能对比众所周知，对离心风机来讲风机的风量与风机的转速成正比，升压与风机转速平方成正比，功率与风机转速的立方成正比，提高风机转速对风量和压力都明显高于功率，因此高速离心式风机比普通的风机节能优势明显；由于磁悬浮风机本身无接触，无摩擦，没有传动损失，无多余功耗损失；永磁同步电机的效率比普通电机的效率高5-7%；还有磁悬浮风机本身变频调速，根据工况需求调节转速，来调节风量和压力，不会放空浪费。综上所述，磁悬浮鼓风机节能效果明显，比原有风机节能45%。以下是污水厂改造前后各选一周的风机运行耗电记录表，通过对比可以很清晰的得出。6月15日到6月21日，每12小时用实际用电量曲线图：改造前：经过计算6月15日到21日，平均每天耗电5385Kwh;（二）7月15日到7月21日，每12小时实际用电量曲线图：改造后：经过计算7月15到21日，平均每天耗电量为为3218Kwh;根据以上的测量结果可以得出：节电率：Ψ=5385−32185385=40.2%每年可以节约电量：W=(5385-3218)×365=790955KWh每度电工业用电按0.8元计算可节省电费：790955×0.8=632764元每年可减少碳排放量：Tec=790955×320÷106=253.1吨每年可减少二氧化碳排放量：TCO2=790955×0.75÷1000=593.2吨通过计算可以看出，国产磁悬浮鼓风机的节能效果明显，每年可节约253吨标准煤，可2566268926182773267426432703276926712743266127392629270524502500255026002650270027502800每12小时用电量（Kwh）每12小时用电量（Kw/h）16011670159616891603165215661633154015911520163915461658140014501500155016001650170017507月15日…7月16日…7月17日…7月18日…7月19日…7月20日…7月21日…每12小时用电量（Kwh）每12小时用电量（Kw/h）高速电机截面图减少593.2吨二氧化碳排放。如果国产磁悬浮鼓风机在全国污水厂推广应用，将大大减少二氧化碳排放量，提高空气质量，还大家蓝天白云。7、运转效果设备自7月份运转到现在，设备运转平稳，节能效果明显，现场噪音明显下降，设备1m处噪音83dB。经过两个月的运转证明，国产的磁悬浮鼓风机技术已经非常成熟，完全可以取代进口磁悬浮鼓风机，为污水处理厂降低采购成本和运行成本，节约维护成本。国产磁悬浮鼓风机的面世，将为污水处理行业带来革命性的变化，将为国家的节能减排事业做出更大的贡献。参考文献：［1］张克危等流体机械原理机械工业出版社，2000.5,［2］（瑞士）GerhardSchweitzer（美国）EricH.Maslen等著徐旸、张剀、赵雷译磁悬浮轴承—理论、设计及旋转机械应用机械工业出版社2012.3［3］［3］华东建筑设计研究院有限公司.给排水设计手册（第4册，第二版）［M］.北京：中国建筑出版社，2002.