金江污水管理组织厂鼓风机技改方案.doc

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1、,金江污水厂鼓风机技改方案 2019年7月26日一 概述金江污水处理厂一、二期设计规模为3.0万m3/d，一期、二期为改良A/A/O污水处理工艺，处理后出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准。生物池均采用罗茨鼓风机曝气，一期共3台鼓风机，一用二备运行，二期共2台鼓风机，一用一备运行。单台风机工况风量 36 m3/min，风压49 Kpa，N=45KW，基本满足生物池的曝气量。但罗茨鼓风机技术落后，产生故障率高，维修复杂，长期运转效率低，设备在使用1-2年后，压缩部件磨损从而导致效率下降。罗茨鼓风机运行过程中，存在各种安全问题，如传动的机械伤害、高温烫伤，产生

2、的噪音110分贝以上造成员工的听力受损等，同时，还存在环保问题，如轴承部位漏油，更换齿轮油的二次污染环境、噪音污染等。针对以上情况，对现有的市场鼓风设备进行筛选综合多方面因素，特制订鼓风机技改方案。二、 各类鼓风机技术性能比较 目前，市场上主要鼓风设备有以下产品;罗茨鼓风机、齿轮增速离心鼓风机、多级离心鼓风机、磁轴承高速离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机。综合比较如下;1、各类鼓风设备比较：分 类 罗 茨 鼓 风 机 齿 轮 增 速 离 心 鼓 风 机 磁 轴 承 高速离心鼓风机 多 级 离 心 鼓 风 机 空气悬浮离心鼓风机 压缩方式 容积型 旋转型 旋转型 旋转型 旋转型 风量控制 固定(不可

3、变) 在IGV & VDV基础上调节风量 (10050%) 在逆变器基础上调节风量(10045%) 在IGV基础上调节风量 在逆变器基础上调节风量(10045%)轴承型式 Rolling Element BearingSliding & Rolling Element BearingMagnetic Bearing & Touchdown Bearing Rolling Element Bearing Airfoil Bearing性能变化 长时间运行的话，因转子磨损，效率急剧下降 没有变化，与时间没有关系。只须正常流量供给 没有变化，与时间没有关系，只须正常流量供给 没变化，与时间没有关系，

4、只须正常流量供给 没有变化，与时间没有关系，只须正常流量供给 发动机种类 感应发动机 感应发动机 高速感应发动机(AIM)感应发动机 永磁同步发动机(PMSM)轴承寿命 12 年 510 年 20 年以上(半永久型) 24 年 20 年以上(半永久型) 发动机启动 异步启动 启动电流 10倍以上 异步启动 启动电流 10倍以上 软启动(Soft Starting） 异步启动 启动电流 10倍以上 软启动(Soft Starting) A/S 便利性 国内 大部分能进行国内外 A/S 国外A/S需要 13个月 大部分能进行国内外A/S 因为构造简单能迅速进行A/S 主要使用模型 50马力以下 小

5、型机有优势 500马力以上 大型机有优势 150200马力 300马力以上机型有优势 50400马力 价 格 低价 稍高价 稍高价 中间价 中间价 2、原有的罗茨鼓风机和空气悬浮离心鼓风机比较：区分项目罗茨鼓风机空气悬浮离心鼓风机外观角度占地面积 体积大体积小 经济角度效率35-50%67-71%投资费用产品价格低产品价格较高但是产品效率高，节约电费的3-5年内回收投资成本维护费用1.2万/年（添加润滑油及保养）2000元/年（定期更换过滤棉）环境角度振动回应现象严重2.5 mm/s安装需要做地基及地脚螺栓等水平地基即可，无需地脚螺栓噪音110分贝80-85分贝润滑需要润滑油，二次污染100%

6、无油润滑管理角度故障率结构复杂，故障率高结构节能，故障率低设备管理需要专门的管理人员现场运行担当并行空气悬浮离心鼓风机采用单体转子与叶轮直连，简化了能量传递，最大限度地减少了能量损失。使用不需要油润滑的空气轴承，不需要定期维护，减少了维修故障点，从而大大减少了维修成本。传统风机结构复杂，能量在传递间逐渐消耗，效率低，并且故障率高。由于没有接触或摩擦磨损，空气悬浮离心鼓风机 不会随着时间的推移而失去效率。另一方面，由于传统鼓风机的磨损和漏气，效率会随着时间的推移 而恶化，并且在使用的过程中还需要对鼓风机进行重大检修，否则随时间的推移效率损失更为严重。3、空气悬浮和磁悬浮技术比较区别空气悬浮磁悬浮

7、轴承原理空气动力磁力结构结构简单；100%无油润滑结构简单；100%无油润滑无需其他配件控制器，感应器等配件体积小体积大外毂；涂层；箔片；转子电磁器；定位感测器；定位控制器；诊断装置；不间断电源承受温度-100-200-100-180特点可靠性较高 效率：67%-71% 噪音：80-85分贝 免维护，只需定期更换过滤棉需要复杂的结构来维持可靠性 效率：61%-70%（控制器需要消耗功率） 噪音：80-85分贝 各种电子元件需要不间断的检查维护（控制器，传感器等）价格较低较高寿命本体 on/off 测试：40000次实验需根据相应的电子元器件的寿命维修结构简单，故障率低，维修费用少结构复杂，故障

8、率高，维修费用多三、鼓风机配置方案 综合上表分析，根据金江污水厂生物池鼓风曝气气水比（为2160 m3/h）情况，使用的鼓风机相对较小，排除使用大功率的齿轮增速离心鼓风机、多级离心鼓风机、磁轴承高速离心鼓风机，在性能、能耗、安全、环保、维修等方面优先选配空气悬浮离心鼓风机。选型/数量：空气悬浮离心鼓风机 共4台；单台风量：36 m3/min风压：60 kpa功率：45kw， 额定功率41kw 轴功率为：37.5kw每台鼓风机都采用变频实时控制，既能独立地根据设定的风量、风压值或功率自动调节风量和风压，也可由中控室集中协调控制，同一鼓风机房内配置的各鼓风机互为备用。四、空气悬浮离心鼓风机技术规格

9、及参数表名 称 内 容具体工况点Q=36 m3/min H=49KPa用途曝气形式单级高速空气悬浮离心鼓风机输送介质空气安装地点鼓风机房外形尺寸1200L * 600W *1120H单台鼓风机占地面积0.72 叶轮级数单级锥管出口端连接管径KS 10K 150A/FF出风口方向垂直方向机械密封类型迷宫密封轴承类型空气悬浮轴承整机设计使用寿命15年以上轴承设计寿命设计使用寿命为半永久性，10万小时以上驱动方式永磁高速电机直联驱动 PMSM风压风量调节方式变频调节叶轮端观察旋转方向逆时针机电组合形式变频器和控制系统与主机设计为一体最大起重件重量600KG平均工作环境（温、湿度）20-35/60%-

10、80%极端工作环境（温、湿度）Max60/90% 无下限主轴转速24，20036,000rpm出口升压70 KPa流量调节结构形式变频调节单机运行时流量可调范围50 100 %噪音等级 单机运行距鼓风机米处测定80db以下振动烈度0.25mm/s机箱喷漆钢板涡壳铝合金叶轮铝合金AL7075轴钛合金电源 380V 50Hz/3相电机型式高速直联电机(PMSM)型号JSTB 50防护等级IP 55绝缘等级H电机额定功率41 KW额定电压380V额定频率50/60Hz启动电流变频启动相数3（相）极数2（极）变频器的冷却方式空冷就地控制柜PLC controller + LCD screen 触摸屏远

11、程信号传输方式TB、MOD485、以太网TC/TIP远程控制信号设置值（4-20毫安）远程显示项目流量/压力/运行状态/告警/运行模式日常维护一般正常使用情况下，日常维护只需更换过滤棉，无需其它维护保养。防腐整机及各部件的设计、材质选用以及防腐措施等均充分考虑到污水处理厂的工作环境，完全适合污水处理厂应用。五、能耗比较及经济分析金江污水处理厂一、二期设计负荷3万吨/天，风机房现有罗茨风机共计5台，两用三备，变频控制运行，生物系统基本稳定运行，但是，由于罗茨风机过程中，噪声极大，且能耗和检修费用也在逐年增大。为了确保出水水质稳定达标的前提下，更换为单级高速空气悬浮离心鼓风机，提高效率，进一步节能

12、降耗、降低运行成本。根据污水处理厂目前的基本情况，需要更换四台单级高速空气悬浮离心鼓风机，在实际运行中使用两台备用两台，即可满足运行要求。1. 效能比较鼓风设备在机械能下会产生效能损耗，损耗主要来原设备运行过程中的变化，如变频调频的损耗、电机做功的损耗、轴承磨损的损耗、传动叶轮磨损的损耗等综合因素，造成机械效能损耗在一台设备做功过程中能效理论值可以达到100%的，但实际上会存在各种损耗，导致能耗上升。设备的损耗值也低，动能越好，使用能耗也少。由于空气悬浮离心鼓风机采用新技术（空气悬浮技术源自于航空飞机发动机技术领域），相比传统罗茨鼓风机会提高30%-50%能效，在这基础上会随着使用时间越长能效

13、距离也大。设备名称输入（%）变频耗损电机耗损轴承损耗Shaft trans loss叶轮损失总效率罗茨鼓风机1000611131230424262空气悬浮离心鼓风机10045510192267712、能耗比较在确保设计风量和风压满足的条件下，将现有大功率5台罗茨鼓风机更换成运行轴功率为37kw（理论值）的空气悬浮风机，有效降低运行能耗。两种风机参数对比如下：表2-1风机性能参数表性能参数罗茨风机空气悬浮风机风量Q=36m3/minQ=36m3/min单台功率45KW45KW风压50kpa60kpa风量调节范围50%100%45%100%噪音大小表2-2风量与功率对应表设备名称风量（m/h）风压

14、（kpa）轴功率（kw）罗茨鼓风机21604945空气悬浮风机21606037罗茨风机和空气悬浮风机相同的鼓风量的条件下，风量同在36m3/min下，空气浮风机较罗茨风机更加省电，节能效果明显。根据目前金江污水厂鼓风机的使用情况电耗会有所下降，效能有所提升。3、 日常运行维护比较源 罗茨鼓风机主要由电源、电机、滑轮、传动皮带、变速箱轴承、变速箱齿轮、压缩件组成。而空气悬浮风机由变频器、变速箱齿轮、压缩件组成。空气悬浮风机相比罗茨鼓风机而言，没有了传动部件和油路润滑，没有了机械的摩擦，所以从维护角度来讲几乎实现了免维护（仅需更换过滤棉），节约了大量的人力物力财力。空气悬浮风机采用风机自身风冷循环

15、冷却电机，这样就省去了冷却风扇，同时也能够将电机的热量通过出风口带走。从运行维护角度讲，风机防护罩内的温度和户外一致，不会高温而导致电器设备老化加快。从使用成本来讲，也省去了冷却风扇的电费。6、 安全方面比较, 罗茨鼓风机安装在预埋件上设备整体外部未安装防护罩，在运行情况下存在安全隐患系数较高，主要有传动件的机械伤害、高温烫伤，触电、噪音对人体的危害、设备使用过程中配件损坏飞溅伤害等。 空气悬浮风机主要采用集成设计，鼓风设备各类传动配件少，及部件安装在集成箱内，有效避免了产生机械伤害、高温烫伤、噪音对人体的危害等危害。7、 环境保护方面比较 1、危废危害目前，国家对危废管理查处也来越严格，每台

16、罗茨鼓风机在每年的每个季度保养过程中会产生5公斤左右的废齿轮油，那么每个季度四台鼓风机将换下5*5=25公斤废齿轮油，每年换下的齿轮油有100公斤左右，对金江污水厂危废处理会带来费用的增加，同时当设备发生损坏维修时会造成部分漏油，造成二次危害。由于空气悬浮风机无需添加油类保养，所以未产生危废及二次伤害。2、噪音危害罗茨鼓风机在运行过程中会产生110分贝的噪音，严重员工人体健康，同时对附近的居民造成噪音危害。110分贝在环境噪音防治法中超出国家规定的四类噪音标准70分贝标准（四类为最严重）。由于空气悬浮风机运行过程中会产生80分贝的噪音，设备本身集成在密封箱内，产生的噪音更小，不会对环境造成影响。