划时代的污水厂节能螺杆鼓风机

记阿特拉斯.科普柯在北京WaterEx水展上的新产品推介会

作者:潘玥 文章来源:PS《流程工业》 发布时间:2013-05-27
阿特拉斯.科普柯在工业压缩机领域一直占据市场占有率第一的位置.三年前开始在中国推广的低压风机业务也慢慢展露头脚.


“只要您有处理低压空气的要求,找阿特拉斯·科普柯肯定没错。”
——丁盛亚,阿特拉斯.科普柯(上海)贸易有限公司亚太区域低压业务发展经理

阿特拉斯.科普柯在工业压缩机领域一直占据市场占有率第一的位置。三年前开始在中国推广的低压风机业务也慢慢展露头脚。2013年3月11~12日,在北京国家会议中心举办的北京WaterEx水展上,阿特拉斯·科普柯用自己的实力带给了水处理行业用户全新的螺杆鼓风机节能体验。《流程工业》杂志水处理专刊为众读者记录下了这一盛况,并与您分享。

阿特拉斯.科普柯成立于1873年,总部位于瑞典的斯德哥尔摩,集团主要由四大业务部门组成:压缩机技术、工业技术、矿山与岩石开挖技术和建筑技术。业务范围遍及全球180多个国家和地区。2012年,阿特拉斯.科普柯拥有约39800名员工,营业额达到905亿瑞典克朗(105亿欧元)。

阿特拉斯·科普柯集团在全球实施“多品牌“策略。因此,为了更好地满足各类细分市场和客户的需求,阿特拉斯.科普柯压缩机技术部在中国拥有包括柳州富达、博莱特、昆西、凌格风等多个品牌。核心品牌“阿特拉斯.科普柯”拥有130多年的历史,是全球市场的领先者,其销售额占集团总销售的85%。

阿特拉斯·科普柯1959年在中国成立第一家公司——新宁股份有限公司,经过几十年在中国的发展,阿特拉斯·科普柯取得了突破性的发展,基本上每两到三年都有一个比较大的投资、收购,目前阿特拉斯·科普柯在无锡就有两个比较大的压缩机工厂,单厂年产压缩机接近2万台。在中国有超过5700名员工,23家公司中有16家是生产型企业。

螺杆鼓风机开启污水处理厂节能新时代

阿特拉斯.科普柯的螺杆鼓风机于2008年推出,至今在国内外有很多安装示例,其中有两个类型的螺杆设备应用在低压范围里:“ZA/ZE”系列单级螺杆压缩机,流量范围300~7000m3/h,压力范围1.0kg~4kg;在水处理领域应用更广的是2008年推出的“ZS”螺杆鼓风机,目前流量范围300~5000m3/h,并将进一步延伸至10000m3/h以上,压力范围可选两个类型的产品,标准产品可以实现1barG的压力,对于“ZS+”系列产品可以实现1.25barG的压力。此螺杆鼓风机有三种类型的产品可供用户选择:

“Basic”基础型。它是开放式的机型,无隔音罩,不带控制及电机启动装置。

“Standard”标准型。它是Basic型+隔音罩,同时还会安装更多的监测仪表,如果污水处理厂比较靠近市区,对降噪的要求比较高的话,比较适合选择标准型。

“ZS+”型,它可以实现“Standard”型号的全部功能,拥有效果更好的隔音罩,Elektronikon控制器以及一体化的VSD变频器或Y-D启动器。它是一台完全智能化的机器,机器到现场后,只要连接管道和电缆,按下按钮就可以投入使用。

螺杆鼓风机优化的部件详解

进气过滤器

空气首先通过过滤器进入设备,ZS采用的是干纸型过滤器,有别于传统罗茨鼓风机采用的过滤器,这种过滤器在螺杆压缩机和离心式压缩机上都有着广泛的应用。干纸型过滤器适用于各种恶劣的工作环境,使用寿命相当长,对于3μm的颗粒,它的过滤精度可以达到99.9%。过滤器上安装有一个小型的压差指示仪表,当过滤器压差达到50mbar时,就提醒客户需要更换过滤器了,同时,排气位置也安装了一个压力表,可以接入到控制器中,做出一个清楚的在线显示。

无油螺杆转子

无油螺杆转子被视为压缩机或鼓风机的心脏,目前阿特拉斯·科普柯推出了三档类型的转子,分别对应不同的产品范围:<18kw,22~30kw以及37~160kw。与传统罗茨鼓风机相一致的是,螺杆鼓风机仍然采用同步齿轮转动,转子间相互不接触。但螺杆鼓风机采用涂层保护并控制间隙,阿特拉斯.科普柯有超过40年的涂层经验,涂层主要用来减少转子间的间隙,可以提高运行效率,同时也提高了螺杆的使用寿命。螺杆转子的驱动端和非驱动端轴承都具有良好的润滑,螺杆鼓风机采用电动油泵,提供强制油润滑。
同时转子采用高效的空气和油封装置,保证转子中100%无油;此螺杆鼓风机转速更高,噪音更低。阿特拉斯·科普柯的无油转子,通过了德国TüV莱茵机构的认证,它采用国际上通行的ISO8573标准和测试方法,对进入空气和排出空气进行了严格的测试,测试证明排出的空气中不含有任何油,这点既保证了螺杆鼓风机运行的可靠性,又保证了用户系统工艺流程的安全性。

放空阀

在排气端,此螺杆鼓风机安装了一个小型的放空阀,对于“Basic”和“Standard”机型,采用的是机械触发方式,不需要任何电动控制,“ZS+”机型安装有电磁阀,主要是使设备能够空载启动,降低设备的启动电流,当压力过高的时候,可以释放空气,起到安全阀的作用。

弹性连接管道

螺杆鼓风机中采用了很多软管,这些软管首先保证了空气管路的连接。使用罗茨鼓风机时,大家都知道,各种辅助部件,如进、排气消音器和罗茨鼓风机主机之间,往往采用硬管连接,时间长了,空气所产生的震动往往会对机壳造成影响,严重情况下,很多壳体会出现破裂,而采用软管连接可以有效吸收震动,保证设备长期、安全、可靠的运行。

单向阀和消音器

排气消音器前内置了单向阀,单向阀所起到的作用是防止管网空气倒流入转子,设计人员充分考虑了单向阀和消音器所产生的压降,采用了低压降的设计。消音器采用不锈钢丝团作为缓冲材料,有效降低了转子产生的噪音和脉冲。

油泵系统

油泵系统采用强制油润滑,在设备启动前,可以让油泵先启动,把油温、油压提高到一定安全范围,这样保证齿轮和轴承都能得到良好的润滑。之后再启动设备,就会非常安全。同时,当机器停下来之后,可以让油泵继续运行一段时间,保证机器在停止之前保持良好的油润滑。油路系统安装了油过滤器,可以有效地去除油路中的杂质。

传动链

传动链由主电机、传动齿轮、集成齿轮箱、同步齿轮和压缩主机构成(如图1),相比较罗茨鼓风机而言,这个设备非常小巧,具有重量轻,尺寸紧凑等特点,这种集成的设计在压缩机上有着广泛的应用,所以阿特拉斯·科普柯在设计“ZS”无油螺杆鼓风机时,大量汲取了压缩机上的成功经验,这就是非常好的一个应用延伸。增速过程采用齿轮传动,效率上会比皮带传动高很多,同时齿轮传动解决了皮带传动的寿命短的问题,因为皮带一般半年至一年要做一次校正,有的时候国产皮带更需要频繁更换,对于此传动齿轮,5~10年不需要做任何维修。此传动齿轮跟电机是做成一体的,所以非常安全,可靠。

螺杆鼓风机相比罗茨鼓风机的明显优势

螺杆技术节能的原因

罗茨鼓风机在运转和输送空气的过程中,转子间的腔体不发生容积变化,压力来自于把大量的空气强制送入一个体积比较小的外部腔体中,如:管道或储气罐中,外部腔体中空气的密度不断提高,从而产生压力,通常称之为“外压缩”。

螺杆鼓风机的工作原理就跟罗茨鼓风机有些区别了,空气同样是吸进来,再排出去,吸气时,螺杆和螺杆之间的空腔是最大的,当气体排出去后,腔体容积会变得很小很小,也就是说,在旋转过程中,就相当于把2m3的气压缩成1m3的气,同时,压力就提高到1barG,也就是这个压力的提升不是来自于外围的管网,而是来自于压缩机内部容腔的变化。

由此可见螺杆鼓风机采用内压缩,而罗茨鼓风机采用的是外压缩。内压缩的功耗要远远低于外压缩。在此次展会的展馆外,阿特拉斯.科普柯特意放置了一台螺杆鼓风机和一台罗茨鼓风机,现场进行运行对比试验,大家可以清清楚楚从显示器上看到能耗的节约量(如图3)。

“FAD自由空气流量”

阿特拉斯.科普柯的风机采用“FAD自由空气流量”的概念替代了传统选型时所采用的“进口流量”概念,这两个概念的区别在于:“进口流量”缺乏严格的测试方法标准,通常测量进口处的流量,而管道、压缩机主机、消音器等每一个部件上都有可能产生泄漏,也就是说进口流量如果是100%,最终得到的流量有可能只有95%,甚至更低,而阿特拉斯.科普柯的风机严格遵守国际上ISO1217这一标准,这个标准原来是针对容积式压缩机的,现在阿特拉斯.科普柯也把这一标准延伸到鼓风机应用领域,即阿特拉斯.科普柯的风机是在出口位置测量空气流量,这样可以严格满足客户所需要的空气量。

第三方检测机构验证节能效果明显

阿特拉斯·科普柯邀请了德国TüV莱茵机构进行了第三方检测,检测过程中选用了阿特拉斯.科普柯自己生产的罗茨鼓风机和新推出的螺杆鼓风机,在同样气量和压力条件下,阿特拉斯·科普柯的螺杆鼓风机节能超过30%,这也是为什么阿特拉斯·科普柯淘汰生产罗茨鼓风机的原因。在中国,阿特拉斯.科普柯也同样邀请了国内最权威的机电产品检测机构合肥通用机械产品检测院,对中国知名厂家的罗茨鼓风机和阿特拉斯·科普柯自己生产的螺杆鼓风机进行对比检测。在同样的气量和压力条件下,阿特拉斯·科普柯的螺杆鼓风机节能效果明显,当运行压力达到1barG,节能超过60%。

据相关资料了解到,鼓风机基本占污水处理厂总耗能的70%,从设备生命周期成本(包括:采购、安装、运行能耗、维护保养等从设备采购第一天开始到报废这一段期间内所有的开支)这一角度考虑,能耗占了近80%,水处理行业用户需要考虑设备长期运行中的节能问题。

小结

阿特拉斯·科普柯拥有全系列的低压产品和技术,并致力于通过创新的产品与服务为用户实现可持续生产力提供各种解决方案。阿特拉斯·科普柯高效、节能、环保的产品理念会一直贯穿在产品各个环节中,未来一定会得到水处理行业用户的广泛认可。

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