螺桿風機的節(jié)能改造

梁恒偉

（科萊恩（天津）有限公司，天津 300400）

0 概述

科萊恩（天津）有限公司工藝水處理車間曝氣供氣系統(tǒng)采用一臺55KW（VML18R）的進口螺桿風機對其曝氣系統(tǒng)供氣，以維持其處理池內(nèi)生物處理所需氧的供給。螺桿風機電機采用工頻供電運行，供風壓低限在0.05MPa，高限在0.08MPa，且根據(jù)處理池內(nèi)含氧探測調(diào)節(jié)風量的大小[4]。

1 改造的背景

為了節(jié)能降耗，更合理地利用電能，最近對螺桿風機的運轉(zhuǎn)進行了能好測試并記錄了相應(yīng)數(shù)據(jù)以便更準確地核算。螺桿風機開機后加載到0.08MPa時停止，0.05MPa重新啟動，往復循環(huán)工作對處理池生物供氧。

整個往復工作期間有3個功率的平均值，一個是加載的均值約58.5KW，另一個是卸載期間的34.5KW，還有一個是風機工作平均的功率是49.0KW。對加載的工作滿負荷狀態(tài)時間及卸載負荷狀態(tài)時間進行了統(tǒng)計，每天24h運行，滿負荷加載只占2h，其余為載荷交替及減載運行時間，風機這樣低效運行為節(jié)約電能改造提供了很大的空間。經(jīng)過設(shè)備管理部門會同車間使用部門協(xié)商，決定完成節(jié)能降耗的改造，也是完成當年的節(jié)電指標的一個途徑。此臺風機用電量占工藝水處理車間用電量的15.54%，由于螺桿風機根據(jù)污水池含氧量來調(diào)節(jié)風量[4]，可采用變頻供電提高風機工作用電效率[1]，降低用電費用。

2 改造的具體方案及實施工程

根據(jù)螺桿風機所在車間所存在的浪費電能背景，提出的改造方案是變頻化改造節(jié)能辦法，首先是裝置的主要部件的選型及比價過程，以便在改造完成時經(jīng)濟合理性核算。其次是確定裝置的控制對象及控制對象提供信號的類別（4~20mA或是0~10V），最終根據(jù)經(jīng)濟合理性和公司內(nèi)庫存部件的情況選用了一臺通用型55KW變頻器[2]及輸出4~20mA信號的含氧儀和電接點壓力表。由調(diào)節(jié)模塊裝置完成含氧儀與變頻器之間的聯(lián)系，完成螺桿風機風量的調(diào)節(jié)，使螺桿風機根據(jù)含氧儀的設(shè)定值來合理運行。由變頻來控制螺桿風機轉(zhuǎn)速和頻率，通過電接點壓力表來控制風機在壓力范圍內(nèi)啟停。

螺桿風機節(jié)能改造完成后，保留了原操作方式，以防止控制裝置在發(fā)生問題時完成風量的調(diào)節(jié)，避免造成含氧不足帶來的損失。裝置在原有繼電器控制基礎(chǔ)上完成了自動節(jié)能改造。

3 改造后的情況

圖1 螺桿風機的調(diào)節(jié)控制圖Fig.1 Screw blower control

首先由于變頻改造避免沖擊電流給螺桿壓縮機帶來的機械沖擊損傷[1]，也從維護費用方面達到了節(jié)約的目的。

螺桿壓縮機作為旋轉(zhuǎn)機械，不僅有電器故障，也會存在機械方面常見的故障。例如常見的轉(zhuǎn)子類故障，螺桿轉(zhuǎn)子不平衡故障即轉(zhuǎn)子部件由于軸承損傷或制造的質(zhì)量問題引發(fā)的不均勻故障。另一種常見轉(zhuǎn)子故障是由于轉(zhuǎn)子驅(qū)動連接同軸度引起的對中故障[3]，此類故障在螺桿風機機械故障統(tǒng)計分類占到了60%，同時也是常見性和常發(fā)性故障之一。再有螺桿風機的震動以及溫升引發(fā)的連接件松動造成異常磨損帶來的故障，有時也是引發(fā)螺桿轉(zhuǎn)子抱死大故障的原因之一。

風機改造前原有的控制方式由于電流沖擊對風機主要部件影響隨著變頻改造得以避免，但是帶來了新的問題，在處理池含氧量達到要求而降低供氣壓力的同時電機運轉(zhuǎn)頻率也降到了10HZ以下，帶來電機轉(zhuǎn)速過低引發(fā)的溫升過高問題，設(shè)置在改造完的一個月后引發(fā)了一次較大的電器故障，導致電機異響，同時損壞了電機軸承。初步處理是打開風機的周圍消音擋板從而降低環(huán)境溫度以便改善情況，然而效果不是很好，尤其是在夏天環(huán)境溫度居高不下的時候。后經(jīng)過討論，給螺桿風機配備了一臺工業(yè)用空調(diào)扇，有了一定效果，但是增加了用電。最終給螺桿風機的電機安裝了獨立供電的軸伸軸流風扇，在不增加多少用電的情況下解決了螺桿風機低頻率溫升問題。

4 節(jié)電的效果

在改造結(jié)束后的3個月里對其用電進行了統(tǒng)計，由于用電在全天分段計費，從而使費用數(shù)據(jù)統(tǒng)計存在3個種類，有峰段、非峰非谷段、谷段。每一段的螺桿風機電費都有下降，保守估計節(jié)電30%以上，同時進一步調(diào)整了處理流程，使在滿足處理池含氧供給前提下盡量使風機避免峰段電費的開啟時間，降低峰段電費，總的統(tǒng)計，使年節(jié)電達到了39%，年節(jié)約費用3.22萬元（2014年電費標準統(tǒng)計）。

5 結(jié)束語

改造螺桿風機的供電控制方式不僅節(jié)省電耗，還一定程度上減少了維護費用，降低了工廠的運營成本，是值得做的一件事。

[1]孫傳森.變頻器技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2009,01.

[2]MICROMASTER440通用變頻器使用大全[Z].西門子股份有限公司.

[3]楊國安,機械設(shè)備故障診斷實用技術(shù)[M].北京:中國石化出版社,2007:88-137.

[4]彭曉彤,周懷陽.溶解氧傳感器探測技術(shù)及應(yīng)用中的若干問題[J].海洋科學,2003,27:8.