图1  自动控制系统图

在污水处理中，鼓风机是为曝气系统提供风源的最重要的设备。磁悬浮离心鼓风机的运行要根据工艺流程中溶解氧浓度的变化，在恒定压力条件下自动调节所需的风量。磁悬浮离心式鼓风机规范的维护保养能最大限度地延长使用寿命。

在污水处理中，鼓风曝气是将压缩空气通过管道送入曝气池的扩散设备，以气泡形式分散进入混合液，使气泡中的氧迅速扩散转移到混合液中，供给活性污泥中的微生物，因此鼓风机是为曝气系统提供风源的最重要设备，是生化处理系统的心脏，其运行状况的好坏对整个曝气系统起着至关重要的作用。下面以埌东污水处理厂二期工程为例，介绍磁悬浮离心鼓风机的应用和维护。

磁悬浮离心鼓风机的原理

广西南宁埌东污水处理厂二期工程处理能力为10万m3/d，采用微曝氧化沟工艺，鼓风机房内共安装4台磁悬浮离心式鼓风机，电机功率为240kW，单台额定风量为6000m3/h。鼓风机主要由整体化的叶轮和电机轴，即马达轴和涡轮增压式叶轮为一体实心轴，磁性轴承组、变频器（vacon）、磁性轴承控制器（AMB）、本地控制面板、强制冷却系统（FAC）、排气阀、逆止阀、进气过滤器、进口/出口消音器等组成。

空气经进气过滤器过滤后进入鼓风机，沿着叶轮的曲面从轴向流入，整体化的叶轮和电机轴高速旋转对气体做功，使气体的压力、速度、温度提高，然后通过扩压器使速度减慢，压力增加，经过出口风管，进入曝气管路。

图2  溶氧的变化

磁悬浮离心式鼓风机采用变频器控制电机转速来调节风量，冷却方式为进风自冷却。过滤后的空气经鼓风机压缩后排到集气总管，每台鼓风机根据流程要求自动控制其流量变化。

磁悬浮离心式鼓风机的控制

手动控制

通过鼓风机自带的控制面板，手动设置鼓风机的风量，并直接启动风机，鼓风机将以设定的风量运行。手动控制后，鼓风机风量将不受曝气池溶氧的影响，而曝气池的现场溶氧值可能大大超过设计值。

溶氧控制

磁悬浮离心鼓风机、氧化沟DO仪表、LCS站（现场自控）、压力变送器、MCU（总控制中心）以及空气调节阀共同组成埌东污水处理厂二期工程曝气系统，如图1。该曝气系统中各个部件均自动完成各自的工作。以表1为例，当氧化沟上的DO仪检测水中的溶解氧的浓度为1.5mg/L，将该数值反馈到LCS，与LCS上的设定值2.0mg/L比较，小于设定值，进而输出信号到氧化沟上的空气调节阀，将空气调节阀的阀门开度增大到100%，管道上的空气压力同时增大，检测总空气管压力的压力变送器将压力信号值175.8 kPa传输到MCU中，MCU内部的PID调节系统，根据接收到的压力信号自动提高鼓风机的运行风量到85%；当氧化沟DO仪上数值大于2.0时，MCU自动减少鼓风机的运行风量。所以整个调整过程均为自动调节，操作简单，无需手动控制。

图3  风量的变化

两种控制方式的电耗分析

污水处理中鼓风机的能耗占整个工艺流程能耗的70%左右，因而效率的高低至关重要。为到达节能效果，按照磁悬浮离心鼓风机的控制方式，在确保出水水质达标的情况下，提出了2种方案。

方案一：手动运行2台鼓风机，电机功率为240kW，设置风量为80%，即为4800m3/d。

方案二：将运行状态切换至自动运行，即根据溶氧控制，以下为磁悬浮离心式鼓风机在溶氧控制下，溶氧值、风量、风机运行数量的变化曲线。

电耗分析：按1天24h计算，采用方案一，1个月（30天）的电耗约为276480kWh，采用方案二，1个月（30天）的电耗约为226022.4kWh，按电费0.70元/度计算，采用溶解氧控制电耗较手动控制，每月节约12.8%。

图4  风机的运行数量变化

磁悬浮离心式鼓风机的维护

磁悬浮离心式鼓风机虽然原理简单，性能稳定，采用磁性轴承后无需润滑，便于管理和维护，但是，鼓风机的安全运行和使用寿命，最终还是取决于对设备的正常使用和规范的维护保养，必须加强设备的巡视检查制度，发现异常或故障隐患及时处理，确保风机的安全、可靠、稳定地运行。现将磁悬浮离心式鼓风机在使用过程中的维护以及出现的问题总结如下。

首先，磁悬浮离心式鼓风机必须在所有阀门都畅通的情况下进行起动，开机前应先检查出气阀、泄压阀是否正常使用，出气管法兰处、接口处是否有漏气情况，起动后仔细检查泄压阀是否正常动作，若泄压阀未打开应立即停机，避免负载过大，导致转子损坏。当风量达到相对稳定值时，检查曝气池上是否正常曝气。因为磁悬浮离心式鼓风机靠通电后产生磁场，使转子悬浮，固定转子位置，所以不应在运行的情况下突然断电，避免转子失去磁场，在高速旋转的情况下触碰安全轴承，损坏转子。正常运行过程中，岗位人员每班应定时进行巡视检查，重点是检查各连接的螺栓是否有松动，是否有漏气现象，转子温度和风机壳体温度是否正常等，做好各项巡检记录。定期检查冷却系统、重点检查空气过滤器是否有堵塞情况，定期更换空气过滤器滤芯。仔细倾听鼓风机运行是否有杂音，以判断转子轴和叶轮的运行情况。

图5  2008~2009年鼓风机的故障情况

其次，磁悬浮离心式鼓风机的过载或异常运行均能在控制面板上反映出来，要随时通过控制面板监控风机的进气、排气压力，轴承的温升情况以及风机电动机的运行负荷电流。若上述参数发生较大波动，就要对风机进行全面的诊断检查，并及时处理，避免故障的进一步扩大。每年定期对鼓风机进行检查维护，及时更换空气过滤器滤芯，对电气柜进行除尘清理，及时检查、调整叶轮和壳体、叶轮和安全轴承之间的间隙，若间隙超出了允许的范围，应联系设备厂安排工程师到现场进行调整，禁止随意修改调整风机参数，确保风机的额定供风量及安全运行，最大限度地延长风机的使用寿命。磁悬浮离心鼓风机自2007年12月25日投产使用至今，基本稳定使用，期间因出现断电情况，导致1个安全轴承损坏。

2008~2009年鼓风机的故障情况如图5。从统计图表中发现磁性轴承控制器故障为使用中最常见的问题。

磁性轴承控制器故障，鼓风机立即停止运行，进行简单的重启处理后，鼓风机又可恢复使用，但是故障较为频繁。经厂家检查，导致轴承控制器频繁故障的原因是鼓风机长时间不间断运行后，转子位置出现偏移，偏移量已超出位置计测器调整的范围，导致显示报警，停机重新启动后，位置计测器重新定位转子，故障消除。目前仍出现磁性轴承控制器故障的情况。

结语

磁悬浮离心式鼓风机在埌东污水处理厂二期工程连续较平稳运行2年多，无较大异常情况，具有自动化程度高、操作方便、运行周期长、维修保养量小等特点；若能改善磁性轴承控制器的使用，将是污水处理装置理想的使用设备。

参考文献

［1］姜培正．过程流体机械[M]．北京：化学工业出版社，2001年
［2］赵雷等．磁悬浮轴承研究进展[M]．北京：原子能出版社，2005年
［3］韩立江．机器设备的装配与检修[M]．北京：化学工业出版社，2005