离心风机在污水处理中的喘振的原因研究

摘 要：为了使离心风机能够在污水处理厂中安全运行，避免离心风机在污水处理的过程中发生喘振现象，本文以离心风机的特点为着眼点，阐述了离心风机喘振的研究现状，分析了导致风机发生喘振现象的原因，并提出了相应的防止措施。

关键词：离心风机 污水处理 喘振 原因

随着我国城市化建设脚步的逐年加快，工农业也获得了较快的发展，与此同时产生的城市污水也随之增多，排放量呈现出逐年上升的趋势。根据相关的调查统计，发现我国城市的污水排放量截止至2009年时已经达到600亿吨，对于污水处理行业，这既是压力又是挑战。然而，我国污水处理厂的现状就是污水处理率普遍较低，跟世界上的发达国家无法进行比较，具有相当大的差距。所以，大力发展污水处理行业已经迫在眉睫。

其中，我国大多数污水处理厂采用生物曝气的方法来处理污水，曝气就需要离心风机，其是为生物接触氧化法处理工艺中通过采用风机曝气供微生物所需的空气量，这种处理工艺的特点是将填料充填于接触池内，在池底对污水进行曝气，从而使池内的污水以流动的状态存在，这样才可以使污水和污水中的填料进行充分的接触。从这个角度来看，风机属于关键设备，关系着污水处理厂的正常运行。风机运行的好坏不仅对处理后出水水质有影响，还关系着污水处理厂运行的安全性和经济性。通过调查，发现污水处理厂离心风机经常出现喘振的现象，为了使水厂正常运行，必须采取相应措施避免风机喘振的发生。

一、简单介绍离心风机的喘振现象

离心风机的工作原理是使气体通过高速旋转的叶轮获得加速，从而将机械能转变为压力能，其主要的部件有进气口、叶轮、螺旋形蜗壳、出气口以及扩散器等。气体在叶轮中的流动方式以及特点均是由叶轮的形状、大小以及转速决定的，并且风机的流量、压力以及它们之间存在的关系都和叶轮有关。目前，离心风机在各种冶炼高炉、洗煤厂以及污水处理厂等场所都得到了广泛地应用。

喘振现象对于离心式设备来说，属于经常性易发生的现象。在风机出现喘振现象的时候，风机的流量不稳定，一会儿大一会儿小，一会儿将气从负载排出，一会儿又从负载处吸气，另外，安装于设备之上的仪表，如压力表、流量计等表针都出现了大幅度地摆动，与此同时还有强烈地振动，从而导致装置以及管道的振动。

二、离心风机喘振的原因以及产生的危害

风机发生喘振的原因有很多种，其中外部原因是源于过大的系统管阻，从特性曲线上来看，在风机特性曲线的左下部，也就是压强和流量均上升的地方，其和管路阻力曲线存在相交点。

内部原因是因为进入到叶轮中的气流所形成的冲角变大，导致旋转脱离。在离心风机以正常工况运行的时候，以绕翼型形式存在的气流仍会以原来的流线形状流动，等到流量减小的时候，其中某几个叶片和其他的剩余叶片相比就会先出现绕流分离的现象，也就是说此时已经导致了很严重的气流旋转脱离现象，其实这就是发生喘振的前提。旋转脱离的现象出现时，由于流动造成的损失加大，静压升减小，相比管网中存在的压力来说，风机背压要小，从而导致管网中气流倒流，在刹那间满足了叶轮的流量；当叶轮运行重新恢复正常之后，再把倒流进来的气体排出去，从而降低叶轮的流量，接着又使压力再次猛然降低，这种状况反复发生，就形成了喘振。通过相关的试验研究，发现离心风机发生的喘振现象和处于叶道内气流脱流的现象有着紧密的联系，并且其中流量的降低关系着冲角的增大。

尽管有些污水处理厂在离心风机的控制系统当中设置了喘振预报警以及喘振停机的相应功能，但是由于喘振导致的停机仍然会停止生物池的曝气运行，从而给污水处理带来影响，使工艺无法正常运行，导致出水水质无法达标，对生产运行以及水厂管理不利。另外，若风机发生多次喘振现象，会加大风机机械系统的磨损，从而影响风机的使用寿命。因此，需要研究离心风机发生喘振的原因是刻不容缓的，根据原因提出预防措施是迫在眉睫的。

三、离心风机在污水处理厂预防喘振的措施

离心风机在污水处理厂运行的过程中，导致喘振发生的原因有很多，比如进气压力太小、出口处的压力太大、溶解氧升高的太快致使排气量瞬间下降、进气的温度太高、风机转速瞬间下降、处于进口风道的过滤器被堵住、生化池内的液位太高、曝气头发生堵塞以及安装在风机系统上的喘振报警装置不起作用等。针对这些导致风机喘振的原因，特提出了以下几点措施。

1.设置合适的需氧量

在通常情况下，对风机供气量进行计算的时候，都是依据污水处理工艺中最不利的工况点进行计算的，并且还要将一定的余量考虑进去。在计算时，必须保证供给量的计算准确无误，所选的余量合适，只有这样才能使机组的运行以及调节均处于高效区段。

2.找出喘振控制点的准确流量

通过上面的分析，喘振发生的因素之一就是通过叶轮的流量发生了变化。另外，安装于风机系统中的喘振报警装置的工作原理是经过对输出流量值进行判断，从而来决定是否需要报警的。在污水处理厂进行试运行的时候，比如将风机的喘振流量控制点设置为每小时2000立方米，那么当风机的输出流量小于这个数值的情况下，喘振报警装置就会自动进行喘振的预报警。

在实际操作中，喘振控制点的确定需要依据风机的性能曲线，还要经过现场的检测，通过对风机运行情况的观察，找出喘振的控制点，也只有这样，找出的点才是比较精确的。

3.降低风机出口的压力

从风机的特性曲线上可以看出，在风机出口压力下降的时候，风机的流量就会加大，此时风机运行的工况点也逐渐远离喘振点。所以，降低风机的出口压力，可以有效地降低喘振发生的概率。

4.设置进口导流器

通过前面的介绍，导致喘振发生的内部原因是因为进入到叶轮内的气流冲角变大致使的旋转脱离。根据这一因素，通过相应的研究和试验，在叶轮进口处安装导流器，可以有效地避免由于气流冲角的变化而导致的喘振现象。

四、总结

在离心风机等设备中，喘振是经常发生的故障，在运行时应加强预防措施。经过对污水处理厂风机运行状况的分析和研究，总结了导致喘振发生的原因，并提出了相应的预防措施，这样可以有效降低喘振发生的概率，延长设备的使用寿命，增加效益。

参考文献

[1]胡坚，蔡兰，刘孟.离心风机在污水处理中的喘振机理[J].排灌机械工程学报，2011（3）.

[2]刘利川.浅析污水处理中几种风机的工作原理及特点[J].大科技？科技天地，2011（3）.

[3]罗峰.污水处理中离心风机替代罗茨风机的可行性分析[J].中国科技纵横，2012（24）.