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选择正确的流量计技术以实现废水处理系统的最佳性能

来源:上海自动化仪表作者:上海自动化仪表网址:http://www.shsaic.net

现代扩散曝气系统已经改变了废水处理设施的设计。这些系统能够在深水箱中运行,使操作员能够在更小的空间内处理更多的水。上海自动化仪表可以在非常少维护的情况下运行多年,并且通过正确的控制系统,它们可以管理许多市政和大型工业场所所经历的高度可变的需求。


为了实现这些好处,每个系统都需要可靠、高效的空气供应。用于供应空气的流量计系统在工业和商业空气处理设备的频谱中占有一席之地。它们在比 HVAC 应用中使用的风扇更高的压力下运行,但必须提供比典型工业压缩机更大的空气量。同时,为了不冒违反法规和许可要求的风险,他们需要提供高水平的可用性。他们需要高效工作,同时又要安静且易于控制。


容积式流量计


一些流量计设计使用体积原理运行。空气被吸入一个腔室,然后缩小腔室,压缩空气以提高其压力,然后将其释放到出口管道中。旋转叶片流量计,也称为罗茨流量计,通过两个互锁的转子以相反的方向旋转来实现这一点。


罗茨流量计技术是在 1800 年代引入的。直到今天它基本上没有改变,并且仍然广泛用于废水应用,特别是在欧洲。这些流量计简单、可靠且几乎不需要维护。它们的效率受限于没有内置的还原室,而是将空气推入排放口。


此外,由于所有体积设计的效率都因零件之间需要小间隙而受到阻碍,这意味着一些空气会逃回进气口,其中一些会通过密封件和一些已经加压的空气泄漏到外面可能会泄漏到压力较小的部分。该设计还产生空气脉冲,使这些流量计在操作中嘈杂并在排出管道和其部件中产生振动。


近年来流行的另一种容积压缩方法是旋转螺杆流量计。这使用互锁的公母螺旋转子旋转以减少它们之间的可用体积。在压缩循环开始时,入口空气充满凹槽空间并被困住。然后,随着公母组件每转一圈,空气被不断压缩,直到空气被推过排放口。


与传统的罗茨流量计相比,旋转螺杆流量计内部压缩空气的方式降低了30%的能耗。螺杆流量计的噪音水平通常低于传统的三叶罗茨流量计。由于输出是连续的而不是脉冲的,因此管道噪声有所降低。


动能流量计

压缩也可以通过改变空气的速度而不是它的体积来实现。离心流量计使用快速旋转的叶轮来做到这一点。空气被吸入叶轮中心附近,旋转 90 度并在被旋转叶片向外抛出时加速。美国污水处理厂常用的多级离心式流量计,将多个叶轮安装在同一轴上,空气从一个向另一个移动,从而增加其压力。


单级离心流量计的输出取决于叶轮的尺寸及其转速。为了避免大、重和昂贵的叶轮,这种类型的流量计通常包括一个齿轮箱来加速电机的旋转。然而,这也有不利之处,包括摩擦损失、大量易损件以及需要额外的维护和大修。


机械齿轮箱的替代方案是使用变频驱动器和高速电机以非常高的转速运行小叶轮。“涡轮流量计”设计,如苏尔寿的 HST,经过机械优化和高效,其设计利用专门的轴承来应对提高的速度。

苏尔寿 HST 涡轮流量计中使用的磁力轴承确保轴和轴承之间没有金属与金属的接触。这些系统消除了机械磨损,延长了流量计的使用寿命,并且它们从零速开始支撑轴的能力使 HST 通过频繁的开关循环保持高效和无磨损。


废水处理过程中的空气需求可能会因进入系统的水量而显着变化。非常佳性能需要能够随着条件的变化调整流量计输出。容积式流量计通常可以“调低”至其全部输出的 30%;降低电机的速度会降低流量计的输出和系统消耗的能量。多级离心式压缩机的工作范围更窄,在效率开始显着下降之前,允许调节至全输出的 60% 或 70%。在入口和/或出口处使用可调节叶片的单级离心流量计和使用变速操作的高速涡轮压缩机可以从非常大流量达到 30-50%的调节比,具体取决于压力。


对于需求变化超出单个压缩机调节能力的应用,运营商通常会安装多个单元,根据需求依次打开或关闭它们。这种方法优化了能源效率并提高了系统的整体可用性,因为如果流量计不可用,备用容量在高峰时间之外可用。


降低维护成本

不同类型的流量计将需要不同类型的维护。单级离心式流量计的齿轮箱需要根据严格的服务和维护计划进行定期保养。需要定期检查螺杆流量计的设计,以避免代价高昂的故障,并且通常可以预期在某些时候更换核心元件。


罗茨式流量计通常没有得到适当的维护,因此容易卡住。如果发生这种情况,它通常是可以修复的,但它可能会失去显着的体积密封性,因此效率会受到影响。带有磁轴承的高速设计没有易损件,HST 涡轮压缩机的独特之处在于不含任何液体。这将物理维护任务限制为检查和更换空气过滤器。


引入更高效、更可靠的流量计可以显着降低运营和维护预算。例如,在引入 HST 流量计的一个案例中,维护成本降低了 95%,而在另一个案例中,能源成本降低了 30%。一次安装为每台流量计节省了 12,000 欧元的年度维护成本。事实上,在欧洲的一个地点安装四台 HST 装置后,能源和维护成本的总和每年下降了 175,000 欧元。


在废水处理应用中,苏尔寿经常在一个地点安装 10 到15台HST涡轮流量计。非常近的一些大型项目涉及多达40个单位。在每种情况下,上海自动化仪表的效率和可靠性都超出了预期,处理厂在运营和维护成本方面节省了大量资金。