1、螺桿風(fēng)機(jī)的基本原理與分類

螺桿風(fēng)機(jī)與泵一樣，是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能和動(dòng)能，輸送氣體的稱為螺桿風(fēng)機(jī)。按螺桿風(fēng)機(jī)的工作原理可以分為葉片式螺桿風(fēng)機(jī)和容積式螺桿風(fēng)機(jī)：

1）葉片式螺桿風(fēng)機(jī)

a.離心風(fēng)機(jī)：利用旋轉(zhuǎn)葉輪帶動(dòng)氣體一起旋轉(zhuǎn)，借離心力的作用，使氣體的壓力能和動(dòng)能得到增加。

b.軸流風(fēng)機(jī)：利用葉輪上的翼型葉片在氣體中旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的升力使氣體的能量增加。

2）容積式螺桿風(fēng)機(jī)

a.往復(fù)式螺桿風(fēng)機(jī)：利用工作容積周期性的改變來輸送氣體，并提高其壓力。

b.回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)（葉氏、羅茨、螺桿）：利用一對(duì)或幾個(gè)特殊形狀的回轉(zhuǎn)體，如齒輪、螺桿或其他形狀的轉(zhuǎn)子在殼體內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來輸送氣體并提高其壓力。

2、螺桿風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)

1）流量與全壓：螺桿風(fēng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)輸送的流體量稱為流量，一般用體積流量qv表示，也可以用質(zhì)量流量qm表示。單位體積的氣體通過螺桿風(fēng)機(jī)后所獲得的能量增加值，稱為全壓，用p表示，單位為Pa。

2）軸功率與效率

螺桿風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)原動(dòng)機(jī)傳遞到螺桿風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的功率稱為軸功率，用P表示，單位為kw。單位時(shí)間內(nèi)通過螺桿風(fēng)機(jī)的流體所獲得的功率稱為有效功率，用Pe表示。

螺桿風(fēng)機(jī)的效率為有效功率與軸功率之比，即η=Pe/P。

3）轉(zhuǎn)速

螺桿風(fēng)機(jī)軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，稱為轉(zhuǎn)速，用n表示，單位為r/min。

3、意朗螺桿風(fēng)機(jī)的類型

好氧池意朗常用的螺桿風(fēng)機(jī)有四類：羅茨鼓風(fēng)機(jī)、多級(jí)離心風(fēng)機(jī)、單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)和磁（空氣）懸浮螺桿風(fēng)機(jī)。

1）羅茨鼓風(fēng)機(jī)

羅茨鼓風(fēng)機(jī)目前多為三葉型，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈由兩組三葉型葉輪完成3次吸、排氣。結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定。羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬于容積式螺桿風(fēng)機(jī)，其特點(diǎn)是在最高設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)，管網(wǎng)阻力變化時(shí)，流量變化很小。羅茨風(fēng)機(jī)的性能曲線如下：

羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能曲線圖

從性能曲線可知，羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量受壓力變化影響小。當(dāng)曝氣池液位變化時(shí)，鼓風(fēng)量基本不變。

風(fēng)量調(diào)節(jié)：羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量受轉(zhuǎn)速控制，風(fēng)量調(diào)整可通過變頻調(diào)速進(jìn)行，變頻后風(fēng)壓可以維持。

2）多級(jí)離心風(fēng)機(jī)

離心鼓風(fēng)機(jī)是電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，使葉片之間的氣體在離心力的作用下甩出，外界氣體通過葉輪中間形成的負(fù)壓吸入，達(dá)到連續(xù)鼓風(fēng)的目的。在常規(guī)轉(zhuǎn)速下單級(jí)離心升壓有限，采用多級(jí)串接的方式可達(dá)到升壓要求，稱為多級(jí)離心風(fēng)機(jī)。多級(jí)離心風(fēng)機(jī)典型的性能曲線如下：

多級(jí)離心風(fēng)機(jī)典型性能曲線圖

從性能曲線可知，多級(jí)離心風(fēng)機(jī)隨風(fēng)壓變化流量變化較大。當(dāng)曝氣池液位變化時(shí)，鼓風(fēng)量會(huì)有變化。

風(fēng)量調(diào)節(jié)：多級(jí)離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)可通過變頻進(jìn)行，變頻后風(fēng)壓會(huì)相應(yīng)降低，變頻范圍受到一定限制。

3）單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)

單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)指提高螺桿風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通過單級(jí)離心即可達(dá)到工藝的升壓要求。單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量大、效率高，對(duì)制造水平要求較高。單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)的性能曲線如下：

單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)典型性能曲線圖

從性能曲線可知，單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)隨風(fēng)壓變化流量變化非常大。當(dāng)曝氣池液位發(fā)生變化時(shí)，鼓風(fēng)量變化會(huì)較大。

風(fēng)量調(diào)節(jié)：單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)可通過進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)整，風(fēng)量調(diào)整時(shí)不影響風(fēng)壓，同時(shí)可以降低螺桿風(fēng)機(jī)軸功率，達(dá)到節(jié)能效果。由于變頻調(diào)節(jié)時(shí)，風(fēng)壓下降幅度會(huì)較大，可能會(huì)無法滿足工藝要求，單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)一般不用變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量。

4）磁（空氣）懸浮螺桿風(fēng)機(jī)

磁（空氣）懸浮離心風(fēng)機(jī)是通過磁或空氣的作用，使轉(zhuǎn)動(dòng)軸形成懸浮狀態(tài)，摩擦阻力小，效率高，也可以通過進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)整風(fēng)量。懸浮離心風(fēng)機(jī)由于摩擦力小，螺桿風(fēng)機(jī)效率會(huì)更高。磁（空氣）懸浮風(fēng)機(jī)葉輪也為單級(jí)高速類型，性能曲線與單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)類似。

4、意朗螺桿風(fēng)機(jī)的性能比較

不同的意朗螺桿風(fēng)機(jī)有著不同的適用范圍，羅茨風(fēng)機(jī)、多級(jí)離心風(fēng)機(jī)和單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)各自的流量范圍也有較大的差異，羅茨風(fēng)機(jī)在小流量范圍，多級(jí)離心中流量范圍，單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)在高流量范圍。羅茨風(fēng)機(jī)：1~100m

3

/min；多級(jí)離心風(fēng)機(jī)：20~400m

3

/min；單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)：40~1000m

3

/min。

三種螺桿風(fēng)機(jī)的流量與功率的比較見下圖。

流量與功率比較圖

從上圖中可知，在螺桿風(fēng)機(jī)的效率方面單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)最高，多級(jí)離心風(fēng)機(jī)其次，羅茨風(fēng)機(jī)最低。同樣的供風(fēng)量，羅茨風(fēng)機(jī)能耗最高，單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)能耗最低。

從設(shè)備采購成本看，羅茨風(fēng)機(jī)成本最低，多級(jí)離心風(fēng)機(jī)居中，單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)最高。綜合考慮能耗、設(shè)備采購及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等因素，三種螺桿風(fēng)機(jī)的流量與單位綜合成本比較見下圖。

流量與單位流量綜合成本比較圖

其中，羅茨風(fēng)機(jī)由于能耗較高，單位流量綜合成本高于多級(jí)離心和單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)。在100m

3

/min以上的流量時(shí)，由于單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)具有更高的運(yùn)行效率，綜合成本優(yōu)于多級(jí)離心風(fēng)機(jī)。

綜合考慮，在小流量范圍內(nèi)羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有價(jià)格優(yōu)勢，在中流量范圍內(nèi)，多級(jí)離心風(fēng)機(jī)性價(jià)比較好，高流量時(shí)，單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)綜合成本最低。在實(shí)際選型中還要考慮流量調(diào)節(jié)的需求、安裝條件以及運(yùn)行維護(hù)方便性等因素。