空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)在水泥行業(yè)節(jié)能降噪的應(yīng)用研究

王新明    （濰坊富源增壓器有限公司，山東 濰坊 261205）

摘要：空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)是一種高效節(jié)能的新型環(huán)保離心鼓風(fēng)機(jī)，本文介紹了空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)行原理；與傳統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)相比,具有節(jié)能、低噪音、無油、運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)便和使用壽命長(zhǎng)，無需配套輔助系統(tǒng),占地及維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)；結(jié)合某水泥廠風(fēng)機(jī)節(jié)能改造的實(shí)際案例，證明空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)代替羅茨鼓風(fēng)機(jī)用于水泥企業(yè)回轉(zhuǎn)窯的煤粉輸送及送風(fēng)、生料庫(kù)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，節(jié)能效果顯著，噪聲明顯下降。

關(guān)鍵詞： 空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)，水泥，物料輸送,，氣體輸送 ，電耗，噪聲。

前言:

鼓風(fēng)機(jī)在水泥生產(chǎn)過程中占有重要位置。在當(dāng)前節(jié)能減排、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換、錯(cuò)峰生產(chǎn)常態(tài)化的背景下，水泥行業(yè)的環(huán)保形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，節(jié)能降耗勢(shì)在必行。在水泥生產(chǎn)中，風(fēng)機(jī)能耗巨大，約占總能耗的30%~35%。搞好鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗工作，對(duì)水泥生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗起到關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)在此遇到了瓶頸；空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)為解決這一問題提供了思路，摒棄了傳統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)所必需的增速齒輪、聯(lián)軸器、潤(rùn)滑和冷卻風(fēng)扇等系統(tǒng)，采用永磁同步高速電機(jī)、空氣動(dòng)壓箔片軸承、三元流離心葉輪、變頻控制等技術(shù)，可依據(jù)工況需求進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，以保證設(shè)備高效運(yùn)行從而有效的降低了能耗，避免了噪音、振動(dòng)以及廢棄潤(rùn)滑油等對(duì)環(huán)境造成的二次污染，減少了設(shè)備維護(hù)工作量，節(jié)約了設(shè)備維護(hù)成。對(duì)水泥行業(yè)高質(zhì)量的發(fā)展，提升水泥企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力具備關(guān)鍵實(shí)際意義。

1 空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)介紹

1.1 原理

空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)屬于高速透平設(shè)備，一體化緊湊設(shè)計(jì)，撬裝結(jié)構(gòu)，采用了空氣動(dòng)壓箔片軸承、永磁同步高速電機(jī)、三元流離心葉輪、變頻控制和檢測(cè)監(jiān)控等核心技術(shù)。其基本原理是通過空氣懸浮軸承支撐和變頻器控制的永磁同步高速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)同軸離心葉輪做功，空氣從蝸殼的進(jìn)氣口吸入，在葉輪離心力的作用下形成具有一定流速和壓力的壓縮空氣，從蝸殼的出氣口排出；離心葉輪的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)保證空氣不間斷的吸入和排出，從而達(dá)到連續(xù)鼓風(fēng)的目的。高性能的變頻控制技術(shù)，使鼓風(fēng)機(jī)的控制策略更簡(jiǎn)單、運(yùn)行更加平穩(wěn)，可調(diào)節(jié)的工作范圍更寬。

1.2 結(jié)構(gòu)組成

（1）空氣動(dòng)壓箔片軸承

空氣動(dòng)壓箔片軸承是一種采用彈性箔片為支承的動(dòng)壓空氣軸承，鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前，轉(zhuǎn)子軸頸與軸承之間有物理接觸，啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與軸承的作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)空氣的流動(dòng)產(chǎn)生氣體張力，使空氣軸承的箔片張開與轉(zhuǎn)子分離，箔片與轉(zhuǎn)子之間在空氣動(dòng)力效應(yīng)下形成一層完整的空氣膜，軸承通過空氣壓力場(chǎng)使轉(zhuǎn)子懸浮，轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)軸和軸承之間沒有物理接觸點(diǎn)，無須潤(rùn)滑油，能量損耗極低。空氣軸承箔片表面采用了高溫固體涂層，不需要維護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)無故障20000次以上啟停，按每天啟停一次計(jì)算，可運(yùn)行54.8年，屬于半永久的軸承。

（2）永磁同步高速電機(jī)

電機(jī)采用世界先進(jìn)的永磁同步電機(jī)技術(shù)，由高性能的變頻器驅(qū)動(dòng)和調(diào)速；電機(jī)的轉(zhuǎn)速可達(dá)到150000轉(zhuǎn)/min，效率達(dá)到97%以上；電機(jī)轉(zhuǎn)子與葉輪直接連接，無動(dòng)力傳輸損失，傳輸效率可達(dá)100%。

（3）三元流離心葉輪

      葉輪為半開式，采用三元流動(dòng)理論設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化，效率高和流量范圍寬；材料選用高強(qiáng)度鍛鋁，經(jīng)五軸加工中心加工成形，抗變形能力強(qiáng)；葉輪工作點(diǎn)的Z高效率可到85%，使用壽命達(dá)30年以上。

（4）變頻控制和檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)

      鼓風(fēng)機(jī)采用PLC與無矢量變頻調(diào)速控制，用調(diào)節(jié)頻率的方法來控制永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制鼓風(fēng)機(jī)的流量和輸出壓力，滿足各種工況的需求。智能控制系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)喘振和實(shí)現(xiàn)就地控制，設(shè)備安裝了檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。

1.3 主要性能優(yōu)點(diǎn)

（1）高效率、節(jié)能

空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)采用了高效離心葉輪，空氣動(dòng)壓箔片軸承，永磁同步高速電機(jī)直驅(qū)和無接觸式空氣動(dòng)壓軸承等先進(jìn)技術(shù)，工作時(shí)可根據(jù)需求的風(fēng)量自動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，保證了設(shè)備運(yùn)行的高效率。與傳統(tǒng)羅茨風(fēng)機(jī)相比，可節(jié)能 20%-30%；與傳統(tǒng)的多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)相比，可節(jié)能15%-20%；與齒輪增速單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)相比，可節(jié)能10%-15%。

（2）無振動(dòng)，低噪音

空氣動(dòng)壓軸承技術(shù)使轉(zhuǎn)動(dòng)部件和機(jī)械系統(tǒng)無接觸，無機(jī)械摩擦，運(yùn)行平穩(wěn)，無振動(dòng)，距離設(shè)備1m處的整機(jī)噪音小于80dB，不需要設(shè)置隔音裝置。

（3）無潤(rùn)滑油、無機(jī)械保養(yǎng)、易維護(hù)

空氣動(dòng)壓軸承技術(shù)和直驅(qū)結(jié)構(gòu)，省去了傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)所必需復(fù)雜齒輪箱及油性軸承系統(tǒng)，系統(tǒng)不需要潤(rùn)滑油系統(tǒng)，做到了完全不需要潤(rùn)滑油，不需要機(jī)械保養(yǎng)，日常維護(hù)僅僅是更換空氣過濾器，有效降低了用戶的維護(hù)成本。

（4）系統(tǒng)集成性高

      就地控制和變頻系統(tǒng)集成于一體，通過控制面板就可以實(shí)現(xiàn)各種功能的設(shè)定和對(duì)設(shè)備轉(zhuǎn)速、溫度、壓力、流量、消耗功率等數(shù)據(jù)的查詢。高效過濾器、冷卻系統(tǒng)、防喘振系統(tǒng)、意外停電和故障保護(hù)模式、實(shí)時(shí)觸摸屏等，提高了操作的便利性的同時(shí)減少操作事故的發(fā)生。

（5）易安裝

整機(jī)布置采用一體化緊湊設(shè)計(jì)，撬裝結(jié)構(gòu)，體積小，安裝操作簡(jiǎn)便。