摘 要：闡述了雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)與磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的性能進(jìn)行了全面、客觀的分析和比較，發(fā)現(xiàn)雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中平均效率較高，受環(huán)境粉塵的影響較小;并從運(yùn)行穩(wěn)定性、供氣穩(wěn)定性、控制系統(tǒng)的功能、操作安全性、維護(hù)難度和維修成本等方面，論述了雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)的比較優(yōu)勢(shì)，對(duì)雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)的推廣應(yīng)用具有重要的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī);工業(yè)應(yīng)用;比較優(yōu)勢(shì)

0? ? 引言

近年來(lái)，隨著精密加工技術(shù)、精密裝配技術(shù)的發(fā)展，雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)的性能獲得大幅度提升，多家企業(yè)陸續(xù)發(fā)布了關(guān)于雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)優(yōu)越的性能深受廣大用戶的歡迎和認(rèn)可，在市政污水、水泥建材、火力發(fā)電、鋼鐵冶金、紡織印染、皮革造紙、化工、制藥、電子、釀造發(fā)酵、物料輸送等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)作為新興的節(jié)能產(chǎn)品，多年來(lái)在市場(chǎng)上占據(jù)一定的份額，為節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出了很大貢獻(xiàn)，但在使用中少數(shù)產(chǎn)品暴露出了一些值得重視的問(wèn)題。

現(xiàn)對(duì)雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)與磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的性能做一個(gè)全面、客觀的分析和比較。

1? ? 整機(jī)運(yùn)行效率

雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)屬于容積式氣體動(dòng)力裝置，它本質(zhì)上是旋轉(zhuǎn)活塞式機(jī)械，先天具有較高的工作效率。更可貴的是，它相對(duì)于壓力和流量的效率曲線比較平坦，對(duì)于壓力和流量在較大范圍變化的用戶的實(shí)際工況來(lái)說(shuō)，雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際的整機(jī)運(yùn)行效率相當(dāng)出色，也就是它的平均效率較高。

磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)屬于速度型機(jī)械，它相對(duì)于壓力和流量的效率曲線起伏較大。在特定的工況點(diǎn)有很高的工作效率，但偏離這個(gè)特定的工況點(diǎn)后，工作效率就會(huì)有所下降。

雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)、磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的流量—效率曲線如圖1所示。

在工業(yè)領(lǐng)域的各種應(yīng)用中，用戶的實(shí)際工況范圍變化都比較大，在這種情況下，雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)整機(jī)的實(shí)際平均效率比磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)整機(jī)的實(shí)際平均效率要高。當(dāng)用戶的工況變化范圍較大時(shí)，兩者效率的差別還會(huì)明顯增加。

2? ? 受環(huán)境粉塵的影響

在工業(yè)環(huán)境中，不少行業(yè)比如水泥行業(yè)、冶金行業(yè)、火電行業(yè)等的一個(gè)顯著特征是空氣中粉塵含量較大。無(wú)論是雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)，還是磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)，都設(shè)置有進(jìn)氣過(guò)濾裝置，并且在各自的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中都有明確規(guī)定，但它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中所受環(huán)境粉塵的影響還是各不相同的。

首先，進(jìn)氣過(guò)濾裝置能過(guò)濾絕大多數(shù)粉塵，但總有一定的細(xì)小的粉塵會(huì)穿透進(jìn)氣過(guò)濾裝置進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)部。

對(duì)于雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，螺桿與螺桿之間、螺桿與氣缸之間是存在間隙的，細(xì)小的粉塵可以從雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)的壓縮腔的間隙中順利通過(guò)，不會(huì)產(chǎn)生不良影響。

對(duì)于磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，情況就不同了。由于磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，細(xì)小的粉塵會(huì)對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)葉輪造成一定的沖擊和磨損，進(jìn)而使其失去平衡、振動(dòng)、損壞，或者細(xì)小的粉塵粘附在葉輪上，導(dǎo)致葉輪失去平衡、發(fā)生振動(dòng)、產(chǎn)生噪聲，影響性能。

其次，被進(jìn)氣過(guò)濾裝置阻擋的粉塵會(huì)積聚在進(jìn)氣過(guò)濾裝置的濾芯、濾網(wǎng)或?yàn)V袋上。積聚的厚度隨時(shí)間不斷增加，必然會(huì)引起進(jìn)氣阻力的增加。

對(duì)于雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，進(jìn)氣阻力的增加會(huì)影響風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，但由于雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)的特性曲線比較平坦，因此運(yùn)行效率不會(huì)發(fā)生明顯變化。雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，機(jī)械結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，工作點(diǎn)的變化對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。

對(duì)于磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，進(jìn)氣阻力增大、進(jìn)氣壓力降低、進(jìn)氣量變小，都會(huì)引發(fā)一些問(wèn)題：一是風(fēng)機(jī)偏離最佳工作點(diǎn)，運(yùn)行效率會(huì)有所降低;二是容易脫離高速運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定區(qū)，發(fā)生抖動(dòng)、喘振等現(xiàn)象，甚至?xí)鴻C(jī)，引發(fā)生產(chǎn)事故。

3? ? 運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題

工業(yè)環(huán)境的工況往往比較復(fù)雜，風(fēng)道阻力、流量、壓力變化范圍大，對(duì)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性——抗變能力、工況適應(yīng)性要求很高。

雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)屬于低速運(yùn)行機(jī)械，螺桿轉(zhuǎn)速在3 000 r/min左右，最高6 000 r/min，穩(wěn)定性很好。

磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高，葉輪轉(zhuǎn)速達(dá)20 000～30 000 r/min，穩(wěn)定性不容易保證，特別是在工況變化時(shí)、啟停過(guò)程中都很容易發(fā)生喘振現(xiàn)象。

典型離心鼓風(fēng)機(jī)的工況性能曲線如圖2所示，可見(jiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的工況范圍比較窄。

從圖中可以看到，此類鼓風(fēng)機(jī)的有效穩(wěn)定工作區(qū)域是一個(gè)類似扇形的區(qū)域，在該區(qū)域的左側(cè)是“喘振區(qū)”，右側(cè)是“低壓危險(xiǎn)區(qū)”。

4? ? 供氣穩(wěn)定性問(wèn)題

雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)屬于容積式氣體動(dòng)力裝置，它的流量和轉(zhuǎn)速成正比，供氣剛度大，流量非常穩(wěn)定，且調(diào)控也非常方便。

雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)輸出特性曲線如圖3所示。

磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)屬于速度型機(jī)械，當(dāng)用戶工況發(fā)生變化時(shí)，供氣穩(wěn)定性會(huì)受到很大影響，而供氣穩(wěn)定性則會(huì)直接或間接影響用戶產(chǎn)品制造的生產(chǎn)效率、質(zhì)量指標(biāo)。

5? ? 控制難度與操作安全性

雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)、磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)都實(shí)現(xiàn)了智能化的網(wǎng)絡(luò)控制功能，但有以下區(qū)別：

（1）雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，機(jī)械性能好，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、安全可靠，用戶的操作也非常簡(jiǎn)單。

（2）磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)測(cè)、調(diào)控難度大，特別是啟停過(guò)程有特殊要求，必須有放空閥配合，對(duì)控制系統(tǒng)要求很高，對(duì)用戶使用人員要求也很高。

（3）磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)，通常采用主動(dòng)式磁懸浮軸承/控制器，這是磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的技術(shù)核心，對(duì)器件質(zhì)量、電磁環(huán)境、溫度、濕度環(huán)境要求較高，復(fù)雜的控制系統(tǒng)一旦老化、失效，將會(huì)直接引發(fā)整機(jī)故障。

（4）磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)遇到突然停電的情況時(shí)，雖然有完善的軸承斷電保護(hù)系統(tǒng)，但軸承斷電保護(hù)系統(tǒng)畢竟增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和維護(hù)成本。軸承斷電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，也是磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的隱患之一。

（5）空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)啟停過(guò)程中，有一個(gè)起飛與著陸的過(guò)程，每次啟停，軸承都會(huì)有磨損。

6? ? 維護(hù)難度和維修成本

雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，維護(hù)量小，故障排除比較容易。

磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，容易發(fā)生故障的隱患較多，某進(jìn)口品牌的空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)這幾年的故障率在20%以上。磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的核心部件——軸承的維修費(fèi)用很高，維修周期長(zhǎng)。

7? ? 結(jié)語(yǔ)

大量的應(yīng)用案例證明，雙螺桿無(wú)油鼓風(fēng)機(jī)高效節(jié)能，環(huán)境適應(yīng)性好，穩(wěn)定，耐用，性價(jià)比高。

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收稿日期：2021-03-02

作者簡(jiǎn)介：孫芳（1980—），女，江蘇南京人，工程師，從事標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。