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(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)下，會在轉(zhuǎn)子與箔片軸承表面之間產(chǎn)生動壓效應，形成一個高壓氣膜而將轉(zhuǎn)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(fā)動機的技術(shù)上分離出來的產(chǎn)品，其研發(fā)人員多為設(shè)于韓國的“三星（國家）空氣動力技術(shù)研究所”（原來擔負著軍工航空航天技術(shù)研發(fā)的單位）。在東西方冷戰(zhàn)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(shù)及貿(mào)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(nèi)研發(fā)，以扶持韓國的軍工科研技術(shù)水平，其中的研發(fā)單位就包括這個負責航空航天方面的空氣動力技術(shù)研究的三星研究所。后來由于前蘇聯(lián)解體，東西方冷戰(zhàn)結(jié)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(shù)的科學家離開研究所后設(shè)立自己的生產(chǎn)企業(yè)，將原來的軍工技術(shù)民用化開發(fā)出先進的產(chǎn)品并商用?？諝鈶腋‰x心鼓風機就是這樣一個產(chǎn)品。

一、空氣懸浮鼓風機原理及組成

1、空氣懸浮鼓風機的組成與原理

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(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。電機主軸與風機葉輪同軸，高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由空氣懸浮軸承直接支撐。其主要核心技術(shù)是空氣懸浮軸承技術(shù)、高速永磁同步電動機及其控制技術(shù)?？諝鈶壹茌S承以空氣為工作介質(zhì)，以彈性平坦箔片為支撐面，以彈性波浪箔片為支撐構(gòu)件。

Z初，葉輪轉(zhuǎn)子與軸承接觸，但當轉(zhuǎn)子進入高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時，由于空氣的粘性和楔塊的作用，平面間會產(chǎn)生動壓效應。在箔片和轉(zhuǎn)子表面，使扁平箔和波紋箔發(fā)生彈性變形，將扁平箔推開，然后使轉(zhuǎn)子處于懸浮狀態(tài)。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(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)期間，在轉(zhuǎn)子和箔片之間形成高壓氣膜，從而提升轉(zhuǎn)子。

由上可知，盡管在空氣懸浮鼓風機正常運行之后，葉輪轉(zhuǎn)子沒有摩擦，但這并不意味著設(shè)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(zhuǎn)子。此時，箔軸承的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)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(zhì)量的潤滑涂層。

二、空氣懸浮離心風機技術(shù)特點

1、節(jié)能高效

采用懸浮軸承，無接觸損失和機械損失，實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)速無極變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，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(chǔ)，設(shè)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(tǒng)集成性高

鼓風機本身已集成了就地控制和變頻系統(tǒng)于一體，不需要單獨設(shè)立變頻柜及操作柜。通過風機自身的控制面板就可以實現(xiàn)各種功能的設(shè)定和對流體溫度、電機轉(zhuǎn)數(shù)、出風壓力、風量、消耗功率等進行參數(shù)的查詢，高效過濾器、冷卻系統(tǒng)、全自動防喘震系統(tǒng)、停電和故障保護系統(tǒng)等都集中安裝于風機機柜內(nèi)部，為操作工人帶來方便及減少操作事故的發(fā)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(lián)，無齒輪增速裝置，無任何機械接觸，無需潤滑油系統(tǒng)，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(zhì)，具有優(yōu)秀的耐磨、抗變形能力，使用壽命達30年以上。采用變頻器調(diào)速調(diào)節(jié)風量，比節(jié)流閥節(jié)能，且風量調(diào)節(jié)范圍廣泛，一般為50%-100%。

5、冷卻效率高

冷卻系統(tǒng)采用風冷和水冷結(jié)合的方式，能夠有效保護電機，可實現(xiàn)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(xiàn)故障，還可以實施遠程維修調(diào)試。

三、空氣懸浮風機的優(yōu)缺點

優(yōu)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(zhuǎn)速可達40 000r/min以上，故機械效率高，相比較傳統(tǒng)風機節(jié)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(lián)，無機械摩擦，噪音只有75分貝至80分貝（1米處）不需要設(shè)隔音罩。

空氣懸浮鼓風機結(jié)構(gòu)簡單，體積小，節(jié)省空間，便于移動和安裝，可采用遠程操作，監(jiān)測，無需到風機現(xiàn)場，便可以自行監(jiān)測馬達轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)所造成，傳統(tǒng)羅茨風機可以實現(xiàn)負軸真空使用，而空氣懸浮風機則不能，傳統(tǒng)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(guī)程

1、觸摸屏開機

（1）機箱側(cè)面斷路器旋轉(zhuǎn)為“ON”，則表示向設(shè)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(jié)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(tài)（狀態(tài)：就緒 ）。

2、開機前檢查與設(shè)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(cè)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(shè)置為遠程模式，則設(shè)備不能在現(xiàn)場直接“運行”或“操作”；若要在現(xiàn)場直接啟動設(shè)備，請選擇就地模式。

（4）更改：設(shè)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(shù)是否有異常。

（2）主界面下方目標值輸入欄里設(shè)置合適的運行速度（%）。

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

（4）確定放空閥是否關(guān)閉(聽聲音)、是否達到預設(shè)轉(zhuǎn)速。

4、工作點變更

（1）-1%，+1% 按鈕調(diào)節(jié)速度或者點擊數(shù)值顯示欄，直接輸入目標值（轉(zhuǎn)速百分比）。

（2）設(shè)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(diào)節(jié)速度或者點擊數(shù)值顯示欄，直接輸入目標值（轉(zhuǎn)速百分比）。

（3）排放壓力過高或運轉(zhuǎn)速度過低時，為了防止喘振現(xiàn)象造成設(shè)備損壞，設(shè)備會自動停機，因此設(shè)備運行時工作點應遠離喘振發(fā)生區(qū)域。

5、停機

（1）需要正常停機時，按下控制器的[停止]按鈕。“停止”按鈕燈將亮起、同時放空閥自動打開，降低排放壓力，并逐漸降低轉(zhuǎn)速。(狀態(tài)：“停止中”)。

（2）當設(shè)備正常停機后，停止按鈕燈將變暗。旋轉(zhuǎn)軸完全停止需要一段時間、因此30秒后方可重新啟動。(狀態(tài)：“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(cè)緊急停止按鈕，設(shè)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(shè)備可以極短時間內(nèi)停機，但會發(fā)生喘振現(xiàn)象可能損壞設(shè)備，因此盡量不要緊急停機。

（4）設(shè)備完全停機后，請順時針方向旋轉(zhuǎn)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(xiàn)場環(huán)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(nèi)部。因此需要定期清潔過濾器和機箱內(nèi)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Z多可清潔2-3次，之后請更換使用。模塊過濾棉的壽命視現(xiàn)場周圍環(huán)境使用周期可能會延長或縮短。

如果現(xiàn)場環(huán)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(shè)備故障發(fā)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(huán)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(guān)閉進、出氣閘閥。

2、風機的通風廊道內(nèi)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(huán)保工程師）