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        空氣軸承在懸浮鼓風機中的應用

        空氣懸浮鼓風機是空氣在鼓風機轉子高速旋轉下,會在轉子與箔片軸承表面之間產生動壓效應,形成一個高壓氣膜而將轉子托浮起來的一種鼓風機!


        空氣懸浮鼓風機起源于韓國,是從飛機渦輪發動機的技術上分離出來的產品,其研發人員多為設于韓國的“三星(國家)空氣動力技術研究所”(原來擔負著軍工航空航天技術研發的單位)。在東西方冷戰時期,韓國作為位于亞洲屬于美國為首的西方陣營里的一員,在技術及貿易上給予了韓國極大的支持,并將一些軍事方面的項目放在韓國國內研發,以扶持韓國的軍工科研技術水平,其中的研發單位就包括這個負責航空航天方面的空氣動力技術研究的三星研究所。后來由于前蘇聯解體,東西方冷戰結束,韓國的一些軍工科研項目也隨著下馬,一些掌握著專利技術的科學家離開研究所后設立自己的生產企業,將原來的軍工技術民用化開發出先進的產品并商用??諝鈶腋‰x心鼓風機就是這樣一個產品。


        一、空氣懸浮鼓風機原理及組成

        空氣懸浮鼓風機主要包括葉輪、空氣懸浮軸承、變頻器、高速永磁電機及其結構控制系統。電機主軸與風機葉輪同軸,高速轉子系統由空氣懸浮軸承直接支撐。其主要核心技術是空氣懸浮軸承技術、高速永磁同步電動機及其控制技術??諝鈶壹茌S承以空氣為工作介質,以彈性平坦箔片為支撐面,以彈性波浪箔片為支撐構件。

        最初,葉輪轉子與軸承接觸,但當轉子進入高速旋轉狀態時,由于空氣的粘性和楔塊的作用,平面間會產生動壓效應。在箔片和轉子表面,使扁平箔和波紋箔發生彈性變形,將扁平箔推開,然后使轉子處于懸浮狀態。不均勻的圓周氣壓使箔片軸承具有承受載荷的能力?;蛘吒唵蔚卣f,在轉子高速旋轉期間,在轉子和箔片之間形成高壓氣膜,從而提升轉子。

        由上可知,盡管在空氣懸浮鼓風機正常運行之后,葉輪轉子沒有摩擦,但這并不意味著設備在整個過程中完全沒有摩擦。在箔軸承的啟動和停止階段,當速度低于臨界速度時,動壓效應不足以固定轉子。此時,箔軸承的內表面和轉子之間仍將存在接觸摩擦。這段時間很短,但是仍然有平的箔紙。薄膜的磨損問題會縮短使用壽命,因此,在使用空氣懸架鼓風機時,必須盡量減少頻繁的啟停操作。同時,為了提高動壓軸承的使用壽命,還必須在軸承表面涂上高質量的潤滑涂層。


        二、空氣懸浮離心風機技術特點

        1、節能高效

        采用懸浮軸承,無接觸損失和機械損失,實現了高轉速無極變轉速調節,使得風機運行效率可高達95%左右。


        2、噪音低,體積小,安裝方便

        所有部件(高速電動機、變頻器、懸浮式軸承)集成安裝在普通底座上,無需特殊固定基礎,設備體積小、重量輕、安裝操作方便,運行時低噪聲和無振動,噪聲等級<80dB。


        3、系統集成性高

        鼓風機本身已集成了就地控制和變頻系統于一體,不需要單獨設立變頻柜及操作柜。通過風機自身的控制面板就可以實現各種功能的設定和對流體溫度、電機轉數、出風壓力、風量、消耗功率等進行參數的查詢,高效過濾器、冷卻系統、全自動防喘震系統、停電和故障保護系統等都集中安裝于風機機柜內部,為操作工人帶來方便及減少操作事故的發生。


        4、使用簡單、維護簡便、費用低,壽命長

        鼓風機電機與葉輪直聯,無齒輪增速裝置,無任何機械接觸,無需潤滑油系統,沒有磨損及能量損耗,維護費用低,動力傳遞效率達到95%以上。葉輪選用高強度航空鋁材、Ti 材質,具有優秀的耐磨、抗變形能力,使用壽命達30年以上。采用變頻器調速調節風量,比節流閥節能,且風量調節范圍廣泛,一般為50%-100%。


        5、冷卻效率高

        冷卻系統采用風冷和水冷結合的方式,能夠有效保護電機,可實現風機的隨時啟停。


        6、遠程控制

        采用了PLC+GPRS。不但可由中心控制室控制,若風機出現故障,還可以實施遠程維修調試。


        三、空氣懸浮風機的優缺點

        優點:

        首先空氣懸浮鼓風機采用高速永磁電機空氣懸浮軸承,鼓風機運行轉速可達40 000r/min以上,故機械效率高,相比較傳統風機節能率可以達35%-45%。


        其次空氣懸浮鼓風機采用三元流葉輪,渦殼采用航空鋁合金材料,采用空氣軸承直聯,無機械摩擦,噪音只有75分貝至80分貝(1米處)不需要設隔音罩。


        空氣懸浮鼓風機結構簡單,體積小,節省空間,便于移動和安裝,可采用遠程操作,監測,無需到風機現場,便可以自行監測馬達轉速,風壓,風量,電力,溫度,過濾器灰塵等等。


        缺點:

        首先,空氣懸浮鼓風機價格貴、維護維修成本高。


        其次是由于它的結構所造成,傳統羅茨風機可以實現負軸真空使用,而空氣懸浮風機則不能,傳統羅茨風機可以頻繁啟停,而空氣懸浮風機也不能,因為頻繁啟停會對空氣軸承有摩擦,所以不可以頻繁啟停。


        四、空氣懸浮離心風機安全操作規程

        1、觸摸屏開機

        (1)機箱側面斷路器旋轉為“ON”,則表示向設備供電。


        (2)按下控制面板“電源”按鈕(POWER),控制器將啟動,同時檢測所有傳感器和控制器本身,若檢測結果無異常觸摸屏將顯示主菜單界面,并在右上角標有待機狀態(狀態:就緒 )。


        2、開機前檢查與設置

        (1)檢查管道閥門是否開啟。


        (2)檢查水箱水位是否在警戒線以上(看風機側面水位計,空冷型無需檢查)。


        (3)控制器畫面頂部中央位置顯示“就地”。若設置為遠程模式,則設備不能在現場直接“運行”或“操作”;若要在現場直接啟動設備,請選擇就地模式。


        (4)更改:設置-ok-控制模式,選擇就地,遠程就選通訊。


        3、啟動

        (1)主菜單界面中確認傳感器參數是否有異常。


        (2)主界面下方目標值輸入欄里設置合適的運行速度(%)。


        (3)轉速達到目標轉速時放空閥關閉,運行按鈕燈亮,并啟動完成(右下角狀態:“運行”)。


        (4)確定放空閥是否關閉(聽聲音)、是否達到預設轉速。


        4、工作點變更

        (1)-1%,+1% 按鈕調節速度或者點擊數值顯示欄,直接輸入目標值(轉速百分比)。


        (2)設備運行工況點可在曲線圖上看到。利用主菜單下方-1% , +1% 按鈕調節速度或者點擊數值顯示欄,直接輸入目標值(轉速百分比)。


        (3)排放壓力過高或運轉速度過低時,為了防止喘振現象造成設備損壞,設備會自動停機,因此設備運行時工作點應遠離喘振發生區域。


        5、停機

        (1)需要正常停機時,按下控制器的[停止]按鈕?!巴V埂卑粹o燈將亮起、同時放空閥自動打開,降低排放壓力,并逐漸降低轉速。(狀態:“停止中”)。


        (2)當設備正常停機后,停止按鈕燈將變暗。旋轉軸完全停止需要一段時間、因此30秒后方可重新啟動。(狀態:“就緒”)。


        (3) 遇到火災、漏電等緊急情況需要緊急停機時,按下控制器面板右側緊急停止按鈕,設備將緊急強制停機。緊急停機時,放空閥被打開、電源被切斷、設備可以極短時間內停機,但會發生喘振現象可能損壞設備,因此盡量不要緊急停機。


        (4)設備完全停機后,請順時針方向旋轉緊急停止按鈕將其釋放。


        五、吸入過濾器的清潔與更換

        1、清潔過濾棉

        若吸入口為徽標式和百葉窗式,則松解吸入口上端螺絲,打開過濾箱,取下過濾器。分別取下安置在過濾箱后的前置過濾棉和模塊過濾棉。若為模塊式過濾棉,往前拉標有”Pull”的標簽;噴射壓縮空氣消除堆積灰塵。使用木棍用力敲打過濾器也可消除灰塵。這時徹底清潔過濾棉非常重要。


        每月至少清潔一次過濾棉。隨著現場環境狀況可能需要縮短清潔周期過濾器無法徹底隔離空氣中異物。隨著時間累積,粘附在過濾器表明的異物會慢慢通過過濾器滲入機器內部。因此需要定期清潔過濾器和機箱內部。


        當鼓風機運行一段時間后,觸摸屏屏幕上會顯示“清潔過濾器警告信息”,提醒操作人員及時清潔過濾器。當操作人員清潔過濾器后按下OK鍵,控制器將重新開始計時下次提醒時間。


        2、過濾器更換

        長時間使用或多次清潔后,過濾器清潔能力將有所下降。因此使用一段時間后請及時更換前置過濾棉最多可清潔2-3次,之后請更換使用。模塊過濾棉的壽命視現場周圍環境使用周期可能會延長或縮短。


        如果現場環境有很多灰塵或異物,請縮短更換周期。過濾器管理不到位直接影響設備故障發生頻率和使用壽命。


        特別注意,請勿用水清洗,這會導致過濾器損壞或性能下降。過濾器管理很重要,注重鼓風機機房環境管理也同樣非常重要。


        六、維護措施

        1、長期不使用的風機,應關閉進、出氣閘閥。


        2、風機的通風廊道內應保持清潔,嚴禁有任何物品。


        3、風機在運行中,操作人員應注意觀察風機風量、電流電壓等,并每二小時巡視一次。遇到異常情況不能排除時,應立即停機。

        (來源:環保工程師)



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