富源空气悬浮风机在污水处理节能降噪的实例说明
富源空气悬浮鼓风机与传统离心鼓风机和罗茨风机相比，空气悬浮离心鼓风机具有节能、低噪音、无油、运行可靠、无需配套辅助系统、占地及维护工作量小等优点；本文结合泰山玻璃纤维有限公司在空气悬浮风机替代普通离心风机用于玻纤污水处理的实际案例，充分验证空气悬浮离心鼓风机具有节能、降噪等优点。
1、污水处理站对于空气悬浮离心鼓风机需求背景
泰山玻璃纤维有限公司污水处理站三期项目，自2018年投产运行以来，使用一台90kw的曝气风机为生化系统曝气池提供溶解氧。使用过程中风机经常出现喘振，风量低，曝气不足等问题，并且风机故障多、噪音大、维修不方便。必须选择一台适合的风机替代现有风机，以解决目前面临的问题。
曝气风机在玻璃纤维污水处理生产过程中占有重要位置，其电耗占据整个污水处理站90%以上。在当前节能减排、新旧动能转换的背景下，做好风机节能降耗，对玻纤生产的节能降耗起到关键作用。空气悬浮风机为解决这一问题提供了方案，摒弃了传统鼓风机所必需的增速齿轮、联轴器、润滑和冷却风扇等系统，采用永磁同步高速电机、空气悬浮轴承、高效压气机离心叶轮、变频控制等先进技术，依据工况需求进行转速调整，保证设备高效运行从而有效降低能耗，避免噪音、振动以及废弃润滑油等对环境造成的二次污染，减少设备维护工作，节约设备维护成本。对玻纤行业高质量发展，提升玻纤企业竞争力具备实际意义。
2、空气悬浮离心鼓风机优势原理介绍
2.1工作原理：
空气悬浮离心鼓风机属于高速透平设备，一体化紧凑设计，撬装结构，采用空气悬浮轴承、永磁同步高速电机、高效压气机离心叶轮、变频控制和远程检测监控等核心技术。其基本原理是通过空气悬浮轴承支撑和变频器控制的永磁同步高速电机直接驱动同轴离心叶轮做功，空气从蜗壳的进气口吸入，在叶轮离心力作用下形成具有一定流速和压力的压缩气，从蜗壳出气口排出；离心叶轮的连续运转保证空气不间断吸入和排出，从而达到连续鼓风目的。高性能的变频控制技术，使风机控制策略更简单、运行更加平稳，可调节工作范围更宽。
2.2主要结构组成
（1）空气悬浮轴承
空气悬浮轴承是一种采用弹性箔片为支承的动压空气轴承，鼓风机启动前，转子轴颈与轴承之间有物理接触，启动时转子与轴承的作相对运动，转子转动时带动空气流动产生气体张力，使空气轴承的箔片张开与转子分离，箔片与转子之间在空气动力效应下形成一层完整的空气膜，轴承通过空气压力场使转子悬浮，转子高速运转时，回转轴和轴承之间没有物理接触点，无须润滑油，能量损耗极低。空气悬浮轴承表面采用了高温固体涂层，不需要维护，可以实现无故200000次以上启停，属于半永久的轴承。
（2）永磁同步高速电机
永磁同步电机采用世界先进的永磁同步电机技术，有高性能的变频器驱动和调速；转速一般在20000～45000转/分范围内工作45000转/分范围内工作，性能优越，电机效率≥97%，调速范围宽，低速性能好（启动转矩大），调速方便（无级调速），运行平稳，噪音低；电机体积小，结构简单，无转子损耗，寿命大大高于传统交流电机。
（3）高效压气机离心叶轮
富源空气悬浮风机设计的每一型叶轮都经过计算机三维模拟，根据不同需要进行叶轮型线设计，可以得到特定需要的工况范围，使鼓风机的流量可调节范围更宽；材料选用高强度航空铝，经五轴加工中心加工成形，抗耐磨、抗变形能力强；叶轮工作点的最高效率可到85%，使用寿命达30年以上。
（4）变频控制和检测监控技术
富源空气悬浮离心鼓风机采用PLC与无矢量变频调速控制，用调节频率的方法来控制永磁电机的转速，进而控制鼓风机的流量和输出压力，满足各种工况的需求。智能控制系统可以预测喘振和实现就地控制，设备安装了检测监控系统可以实现远程监控和数据传输。
2.3主要性能优点：
（1）高效率、高节能
空气悬浮离心鼓风机采用了高效离心叶轮，空气悬浮轴承，永磁同步高速电机直驱和无接触式空气动压轴承等先进技术，工作时可根据需求的风量自动调整电机转速，保证了设备运行的高效率。与传统罗茨风机相比，可节能 20%-30%。
（2）无振动，低噪音
空气动压轴承技术使转动部件和机械系统无接触，无机械摩擦，运行平稳，无振动，距离设备1m处的整机噪音小于80dB，不需要设置隔音装置。
（3）无润滑油、无机械保养、易维护
空气动压轴承技术和直驱结构，省去了传统风机所必需复杂齿轮箱及油性轴承系统，系统不需要润滑油系统，做到了完全不需要润滑油，不需要机械保养，日常维护仅仅是更换空气过滤器，有效降低了用户的维护成本。
（4）系统集成性高
就地控制和变频系统集成于一体，通过控制面板就可以实现各种功能的设定和对设备转速、温度、压力、流量、消耗功率等数据的查询。高效过滤器、冷却系统、防喘振系统、意外停电和故障保护模式、实时触摸屏等，提高了操作的便利性的同时减少操作事故的发生。
（5）易安装
整机布置采用一体化紧凑设计，撬装结构，体积小，安装操作简便。
3、玻璃纤维污水处理用空气悬浮鼓风机使用情况和性能分析
3.1风机选型：
根据该公司现场污水站工艺标准，我们选择国家工业和信息化部2021年度《国家工业节能技术装备推荐目录》的节能之星产品富源空气悬浮风机，风机参数前后对比如下表1：
在相同工艺参数下，普通离心风机装机功率90kw，而富源空气悬浮风机装机功率75kw，富源空气悬浮风机比普通离心风机装机功率少15kw，减幅17%。富源空气悬浮风机的体型比原来离心风机小，新增的空气悬浮风机直接安装在有风机基础之上，占地面积少1/3。空气悬浮风机完全实现网上自动监控，而普通离心风机的轴承需要循环水冷却降温、轴承加注润滑脂等定期作业，需要专人值守维护。见下图1：
3.2对比普通离心鼓风机于富源空气悬浮风机，参数差异如下表2：
3.3运行效果验证分析：
鼓风机改造前后的数据对比，如下表3：
(1) 原离心风机在满负荷运行状态下，运行流量只能达到28.2m3/min，实际运行功率67kw，曝气池溶解氧浓度1.5mg/l，不能满足我们2-4mg/l的曝气工艺要求。该风机存在出工不出力的现象。
(2) 新增富源空气悬浮风机在76%运行负荷下，运行流量为34.5m3/min，实际运行功率68kw，曝气池溶解氧浓度2.4mg/l，满足我们曝气工艺要求。
(3) 原离心风机受曝气头阻力、污泥浓度等指标变化影响，其空气流量变动比较大，对稳定溶解氧非常不利，而富源空气悬浮风机直接设定空气运行流量，自如调节风量大小，对稳定曝气池溶解氧工艺大有裨益；
(4) 原离心风机运行噪音在110dB，风机室噪音非常尖锐；富源空气悬浮风机运行噪音在85dB，现场环境明显改善；
(5) 经测算，原离心风机每输出一立方空气电耗为2.38kwh，而富源空气悬浮风机为1.97kwh。富源空气悬浮风机比原离心风机单位用电节约0.41kwh，节能率17%。
(6) 本项目虽然没有实现绝对的节电，但是在相同的用电基础上，输出空气流量增加，满足了该客户公司曝气工艺要求。
4、结论
（1）富源空气悬浮离心鼓风机具有节能环保、低噪音、低振动、无润滑油、免维护保养等优点；同时设备体积小、自动化程度高、便于安装和操作，非常适合在玻纤行业的污水处理工艺中应用或节能降耗改造；
（2）富源空气悬浮离心鼓风机的购置费用较比传统风机价格稍微高些，但每年节约能耗足以抵消该费用摊销，其节约的电耗成本在2-3年内足以收回设备投资