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空氣軸承在懸浮鼓風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)是空氣在鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)下，會(huì)在轉(zhuǎn)子與箔片軸承表面之間產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)，形成一個(gè)高壓氣膜而將轉(zhuǎn)子托浮起來(lái)的一種鼓風(fēng)機(jī)！

空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)起源于韓國(guó)，是從飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)上分離出來(lái)的產(chǎn)品，其研發(fā)人員多為設(shè)于韓國(guó)的“三星（國(guó)家）空氣動(dòng)力技術(shù)研究所”（原來(lái)?yè)?dān)負(fù)著軍工航空航天技術(shù)研發(fā)的單位）。在東西方冷戰(zhàn)時(shí)期，韓國(guó)作為位于亞洲屬于美國(guó)為首的西方陣營(yíng)里的一員，在技術(shù)及貿(mào)易上給予了韓國(guó)極大的支持，并將一些軍事方面的項(xiàng)目放在韓國(guó)國(guó)內(nèi)研發(fā)，以扶持韓國(guó)的軍工科研技術(shù)水平，其中的研發(fā)單位就包括這個(gè)負(fù)責(zé)航空航天方面的空氣動(dòng)力技術(shù)研究的三星研究所。后來(lái)由于前蘇聯(lián)解體，東西方冷戰(zhàn)結(jié)束，韓國(guó)的一些軍工科研項(xiàng)目也隨著下馬，一些掌握著專(zhuān)利技術(shù)的科學(xué)家離開(kāi)研究所后設(shè)立自己的生產(chǎn)企業(yè)，將原來(lái)的軍工技術(shù)民用化開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的產(chǎn)品并商用。空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)就是這樣一個(gè)產(chǎn)品。

一、空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)原理及組成

空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)主要包括葉輪、空氣懸浮軸承、變頻器、高速永磁電機(jī)及其結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。電機(jī)主軸與風(fēng)機(jī)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(dòng)機(jī)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。

最初，葉輪轉(zhuǎn)子與軸承接觸，但當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，由于空氣的粘性和楔塊的作用，平面間會(huì)產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)。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(kāi)，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?jiǎn)單地說(shuō)，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(fēng)機(jī)正常運(yùn)行之后，葉輪轉(zhuǎn)子沒(méi)有摩擦，但這并不意味著設(shè)備在整個(gè)過(guò)程中完全沒(méi)有摩擦。在箔軸承的啟動(dòng)和停止階段，當(dāng)速度低于臨界速度時(shí)，動(dòng)壓效應(yīng)不足以固定轉(zhuǎn)子。此時(shí)，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(shí)間很短，但是仍然有平的箔紙。薄膜的磨損問(wèn)題會(huì)縮短使用壽命，因此，在使用空氣懸架鼓風(fēng)機(jī)時(shí)，必須盡量減少頻繁的啟停操作。同時(shí)，為了提高動(dòng)壓軸承的使用壽命，還必須在軸承表面涂上高質(zhì)量的潤(rùn)滑涂層。

二、空氣懸浮離心風(fēng)機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

1、節(jié)能高效

采用懸浮軸承，無(wú)接觸損失和機(jī)械損失，實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)速無(wú)極變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使得風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率可高達(dá)95%左右。

2、噪音低，體積小，安裝方便

所有部件（高速電動(dòng)機(jī)、變頻器、懸浮式軸承）集成安裝在普通底座上，無(wú)需特殊固定基礎(chǔ)，設(shè)備體積小、重量輕、安裝操作方便，運(yùn)行時(shí)低噪聲和無(wú)振動(dòng)，噪聲等級(jí)＜80dB。

3、系統(tǒng)集成性高

鼓風(fēng)機(jī)本身已集成了就地控制和變頻系統(tǒng)于一體，不需要單獨(dú)設(shè)立變頻柜及操作柜。通過(guò)風(fēng)機(jī)自身的控制面板就可以實(shí)現(xiàn)各種功能的設(shè)定和對(duì)流體溫度、電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、出風(fēng)壓力、風(fēng)量、消耗功率等進(jìn)行參數(shù)的查詢(xún)，高效過(guò)濾器、冷卻系統(tǒng)、全自動(dòng)防喘震系統(tǒng)、停電和故障保護(hù)系統(tǒng)等都集中安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)柜內(nèi)部，為操作工人帶來(lái)方便及減少操作事故的發(fā)生。

4、使用簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)便、費(fèi)用低，壽命長(zhǎng)

鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)與葉輪直聯(lián)，無(wú)齒輪增速裝置，無(wú)任何機(jī)械接觸，無(wú)需潤(rùn)滑油系統(tǒng)，沒(méi)有磨損及能量損耗，維護(hù)費(fèi)用低，動(dòng)力傳遞效率達(dá)到95%以上。葉輪選用高強(qiáng)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(dá)30年以上。采用變頻器調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，比節(jié)流閥節(jié)能，且風(fēng)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(fēng)冷和水冷結(jié)合的方式，能夠有效保護(hù)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的隨時(shí)啟停。

6、遠(yuǎn)程控制

采用了PLC+GPRS。不但可由中心控制室控制，若風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，還可以實(shí)施遠(yuǎn)程維修調(diào)試。

三、空氣懸浮風(fēng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

首先空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)采用高速永磁電機(jī)空氣懸浮軸承，鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速可達(dá)40 000r/min以上，故機(jī)械效率高，相比較傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)能率可以達(dá)35%-45%。

其次空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)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(wú)機(jī)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(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，節(jié)省空間，便于移動(dòng)和安裝，可采用遠(yuǎn)程操作，監(jiān)測(cè)，無(wú)需到風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)，便可以自行監(jiān)測(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)速，風(fēng)壓，風(fēng)量，電力，溫度，過(guò)濾器灰塵等等。

缺點(diǎn)：

首先，空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)價(jià)格貴、維護(hù)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(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)負(fù)軸真空使用，而空氣懸浮風(fēng)機(jī)則不能，傳統(tǒng)羅茨風(fēng)機(jī)可以頻繁啟停，而空氣懸浮風(fēng)機(jī)也不能，因?yàn)轭l繁啟停會(huì)對(duì)空氣軸承有摩擦，所以不可以頻繁啟停。

四、空氣懸浮離心風(fēng)機(jī)安全操作規(guī)程

1、觸摸屏開(kāi)機(jī)

（1）機(jī)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(dòng)，同時(shí)檢測(cè)所有傳感器和控制器本身，若檢測(cè)結(jié)果無(wú)異常觸摸屏將顯示主菜單界面，并在右上角標(biāo)有待機(jī)狀態(tài)（狀態(tài)：就緒）。

2、開(kāi)機(jī)前檢查與設(shè)置

（1）檢查管道閥門(mén)是否開(kāi)啟。

（2）檢查水箱水位是否在警戒線(xiàn)以上（看風(fēng)機(jī)側(cè)面水位計(jì)，空冷型無(wú)需檢查）。

（3）控制器畫(huà)面頂部中央位置顯示“就地”。若設(shè)置為遠(yuǎn)程模式，則設(shè)備不能在現(xiàn)場(chǎng)直接“運(yùn)行”或“操作”；若要在現(xiàn)場(chǎng)直接啟動(dòng)設(shè)備，請(qǐng)選擇就地模式。

（4）更改：設(shè)置-ok-控制模式，選擇就地，遠(yuǎn)程就選通訊。

3、啟動(dòng)

（1）主菜單界面中確認(rèn)傳感器參數(shù)是否有異常。

（2）主界面下方目標(biāo)值輸入欄里設(shè)置合適的運(yùn)行速度（%）。

（3）轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)放空閥關(guān)閉，運(yùn)行按鈕燈亮，并啟動(dòng)完成（右下角狀態(tài)：“運(yùn)行”）。

（4）確定放空閥是否關(guān)閉(聽(tīng)聲音)、是否達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速。

4、工作點(diǎn)變更

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

（2）設(shè)備運(yùn)行工況點(diǎn)可在曲線(xiàn)圖上看到。利用主菜單下方-1% , +1% 按鈕調(diào)節(jié)速度或者點(diǎn)擊數(shù)值顯示欄，直接輸入目標(biāo)值（轉(zhuǎn)速百分比）。

（3）排放壓力過(guò)高或運(yùn)轉(zhuǎn)速度過(guò)低時(shí)，為了防止喘振現(xiàn)象造成設(shè)備損壞，設(shè)備會(huì)自動(dòng)停機(jī)，因此設(shè)備運(yùn)行時(shí)工作點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離喘振發(fā)生區(qū)域。

5、停機(jī)

（1）需要正常停機(jī)時(shí)，按下控制器的[停止]按鈕?！巴Ｖ埂卑粹o燈將亮起、同時(shí)放空閥自動(dòng)打開(kāi)，降低排放壓力，并逐漸降低轉(zhuǎn)速。(狀態(tài)：“停止中”)。

（2）當(dāng)設(shè)備正常停機(jī)后，停止按鈕燈將變暗。旋轉(zhuǎn)軸完全停止需要一段時(shí)間、因此30秒后方可重新啟動(dòng)。(狀態(tài)：“就緒”)。

（3）遇到火災(zāi)、漏電等緊急情況需要緊急停機(jī)時(shí)，按下控制器面板右側(cè)緊急停止按鈕，設(shè)備將緊急強(qiáng)制停機(jī)。緊急停機(jī)時(shí)，放空閥被打開(kāi)、電源被切斷、設(shè)備可以極短時(shí)間內(nèi)停機(jī)，但會(huì)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(jī)。

（4）設(shè)備完全停機(jī)后，請(qǐng)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)緊急停止按鈕將其釋放。

五、吸入過(guò)濾器的清潔與更換

1、清潔過(guò)濾棉

若吸入口為徽標(biāo)式和百葉窗式，則松解吸入口上端螺絲，打開(kāi)過(guò)濾箱，取下過(guò)濾器。分別取下安置在過(guò)濾箱后的前置過(guò)濾棉和模塊過(guò)濾棉。若為模塊式過(guò)濾棉，往前拉標(biāo)有”P(pán)ull”的標(biāo)簽；噴射壓縮空氣消除堆積灰塵。使用木棍用力敲打過(guò)濾器也可消除灰塵。這時(shí)徹底清潔過(guò)濾棉非常重要。

每月至少清潔一次過(guò)濾棉。隨著現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況可能需要縮短清潔周期過(guò)濾器無(wú)法徹底隔離空氣中異物。隨著時(shí)間累積，粘附在過(guò)濾器表明的異物會(huì)慢慢通過(guò)過(guò)濾器滲入機(jī)器內(nèi)部。因此需要定期清潔過(guò)濾器和機(jī)箱內(nèi)部。

當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，觸摸屏屏幕上會(huì)顯示“清潔過(guò)濾器警告信息”，提醒操作人員及時(shí)清潔過(guò)濾器。當(dāng)操作人員清潔過(guò)濾器后按下OK鍵，控制器將重新開(kāi)始計(jì)時(shí)下次提醒時(shí)間。

2、過(guò)濾器更換

長(zhǎng)時(shí)間使用或多次清潔后，過(guò)濾器清潔能力將有所下降。因此使用一段時(shí)間后請(qǐng)及時(shí)更換前置過(guò)濾棉最多可清潔2-3次，之后請(qǐng)更換使用。模塊過(guò)濾棉的壽命視現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境使用周期可能會(huì)延長(zhǎng)或縮短。

如果現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有很多灰塵或異物，請(qǐng)縮短更換周期。過(guò)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(qǐng)勿用水清洗，這會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾器損壞或性能下降。過(guò)濾器管理很重要，注重鼓風(fēng)機(jī)機(jī)房環(huán)境管理也同樣非常重要。

六、維護(hù)措施

1、長(zhǎng)期不使用的風(fēng)機(jī)，應(yīng)關(guān)閉進(jìn)、出氣閘閥。

2、風(fēng)機(jī)的通風(fēng)廊道內(nèi)應(yīng)保持清潔，嚴(yán)禁有任何物品。

3、風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中，操作人員應(yīng)注意觀(guān)察風(fēng)機(jī)風(fēng)量、電流電壓等，并每二小時(shí)巡視一次。遇到異常情況不能排除時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)。

（來(lái)源：環(huán)保工程師）