摘要：为了进一步降低污水处理设施的能耗，分析了单级高速离心鼓风机变频及导叶方式调节风量的原理和特性。根据污水处理工艺对风机风压与风量的要求，提出鼓风机应采用进口导叶方式调节风量的观点。
关键词：鼓风机,曝气,变频调控
在城市污水处理工艺中，法具有投资少、处理效率高、运行经验成熟等特点而被广泛使用。其系统通常采用鼓风。实际运行中，污水的水质、水量及环境等因素总处在变化之中，系统应能根据池溶解氧含量的变化及时调节供气量，以保证处理效果，并不致浪费能源。因此，在项目设计阶段，业主和设计单位均高度重视鼓风机的选型及调控方式的选择。
太原市河西北中部污水处理厂工程的初步设计，鼓风设备采用了单级高速离心风机，变频控制调节风量的方案。为了满足污水处理工艺的要求，最大限度节能、降低建设投资，经考察，并多次组织专家进行技术经济分析和论证，认为针对本工程污水处理鼓风工艺特点，采用进口导叶是鼓风机合理的调控方式。
1 工程概况及鼓风机调控方案
1.1 工程概况
太原市河西北中部污水处理厂位于太原市汾河西岸，九院沙河入汾河口南岸，是国家投资的“双千亿”工程之一。设计规模为处理污水量150000 m3/d，采用A-B法生物处理工艺。工程分二期建设，一期工程按80000 m3/d实施，二期达到设计处理能力，目前正在实施中。
1.2 鼓风机调控方案
在初步设计中，鼓风装置，设计选用单级高速离心鼓风机。考虑到污水处理量的不均衡性，为了节约能源，保证风机出口压力不变及各工艺构筑物需气量的要求，设计采用变频调节的方式来控制鼓风机风量的变化。
主要设计参数如下：
出口相对风压：49 kPa
风量：150 m3/min·台（一期4台）
进气温度：25℃
进气压力：98 kPa
排气压力：147 kPa
变频器接受调节信号为4～20 MaDC
鼓风示意见图1。
2 离心风机调控方式的分析、选择
离心风机是目前应用最广泛的风机，是风机节能的主要对象。从调查中了解到，目前风机运行中存在的主要问题是能源浪费严重。根据国家有关部门统计，风机与泵的用电量占全国用电总量的40％左右[1]。造成风机能耗大的主要原因是由于运行中的风机大量采用档板、阀门等调节方式。这种方式虽简便易行，但在调节过程中将产生大量的能量损耗。因此，在污水处理工程中需经常调节风量的鼓风机，应选择合适的调节方式，以降低能耗。
2.1 离心风机的工作原理及特性
单级高速离心风机的工作原理是：原动机通过轴驱动叶轮高速旋转，气流由进口轴向进入高速旋转的叶轮后变成径向流动被加速，然后进入扩压腔，改变流动方向而减速，这种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能（势能），使风机出口保持稳定压力。
从理论上讲，离心鼓风机的压力-流量特性曲线是一条直线，但由于风机内部存在摩擦阻力等损失，实际的压力与流量特性曲线随流量的增大而平缓下降，对应的离心风机的功率-流量曲线随流量的增大而上升。当风机以恒速运行时，风机的工况点将沿压力-流量特性曲线移动。风机运行时的工况点，不仅取决于本身的性能，而且取决于系统的特性，当管网阻力增大时，管路性能曲线将变陡。
风机调节的基本原理就是通过改变风机本身的性能曲线或外部管网特性曲线，以得到所需工况。
2.2 变频调控原理与特性
随着科技的不断发展，交流电机调速技术被广泛采用。通过新一代全控型电子元件，用变频器改变交流电机的转速方式来进行风机流量的控制，可以大幅度减少以往机械方式调控流量造成的能量损耗。
变频调节的节能原理：
图2中曲线1和2表示调速时的压力-流量曲线，曲线3和4表示节流调节时管路阻力特性曲线，曲线5表示恒速时功率-流量曲线，设A点为风机最大工况点。当风量需从Q1减少到Q2时
