单级高速离心鼓风机的控制设计

作者：冯生华

用鼓风曝气处理污水，其鼓风机的容量较大，耗电量几乎占全厂的60%以上。为了节省电力，不少污水处理厂已改用带有可调导叶片的单级高速离心鼓风机，优点是:

a. 可根据曝气池的负荷来调节风量，设置溶解氧自动控制装置，以减少不必要的能量损耗。

b. 可适应全年气温有较大的变化，当空气容重改变时调节风量，避免电机超负荷运行。

c. 设备重量轻，易损部件少，壳体内不需要润滑，维修工作量小。

d. 与多级离心风机相比，在节能、防喘等方面更为有利。


这种鼓风机的运行涉及供油、防喘和进风量调节等系统，以投入运行的某污水处理厂的控制程序为例，说明其控制设计的要点，供参考。
高速风机的供油系统是设备安全运行的关键，在正常状态下，靠变速箱的低速轴上所带动的主油泵供给的，油泵由风机自身带动，不另需动力。所以，即使突然停电，只要风机转动，供油系统将继续工作，可避免一般风机突然停电后电动油泵停止供油，风机因惯性继续旋转而烧坏轴瓦之虞。

风机起动前，应先令供电系统投入运行，使油温油压达到一定值。同时要求将进风口可调导叶片全部关闭，进风管及出风管的所有阀门都开启，唯与外部风管相连的逆止阀除外。风机起动时，放空阀也应开启，起动后，放空阀即渐渐关闭，压缩空气将逐渐进入出风管经逆止阀入外部管道。导叶片也随后慢慢开启，使风量调节到需要位置上。风机的起动才告完成。
某污水处理厂鼓风机房的控制系统运行程序:




1 初启例程


高速离心鼓风机起动前四个先决条件:

a. 油箱内油温是否正常?油温过低指示灯应显示，同时打开电加热器。电加热器一般由人工操作。

b.检查停机程序是否完整?

c.应急停机是否正常?即鼓风机发生故障能否自动停车。

d.确认全部开机信号皆在关闭状态，否则指示灯应显示。

满足上述条件后，可选择鼓风机运行的控制方式:人工控制、现场自动控制或遥控。见图2。




2 主程序A段


主程序A段具有四个判断功能:

a.鼓风机的进出口阀门有否打开?已打开，则指示灯应显示；未打开，应在2min后执行程序C。

b.为防止喘振的发生，起动时应打开出风管道上的放空阀，如已打开，则指示灯应显示；未打开，应在2min后执行程序C。

c.鼓风机起动时，进风导叶片也应关闭，一般导叶片沿进风口圆周设置，用环形杠杆或齿圈进行同步传动。如已关闭，则指示灯应显示；未打开，应在2min后执行程序C。

d.鼓风机起动前，应先开动辅助油泵，油泵投入运行后，指示灯应显示。如油压不正常，则应在2min后执行程序C。同时指示灯显示。

为保证判断功能的执行时间，主程序A段设有时间继电器T1，其整定值为2min。程序还要求油过滤器差压应得到控制，过滤器前后压差超过整定值时，应发出警报。但起动时主油泵、辅助油泵将同时工作，故差压报警应暂停。




3 主程序B段


B段程序是控制鼓风机主马达起动的关键，程序要求，主马达起动器发出起动信号后，应接到信号的反馈，以证实风机已起动。如未接到反馈信号，则60s后即执行停机程序C。

鼓风机接到反馈信号后，应逐步加連至额定转速。加速时间最快不得<60s，即60s后系统才执行以下程序。此时，指示灯应显示。

鼓风机达到额定转速后，程序将判断出风管上的逆止阀有否打开?未打开，则20s后执行程序D；已打开，10s后出风管上的放空阀将回复到起始的关闭状态。

鼓风机达到额定转速后，进风导叶片回复到自动控制状态，其开启角度将由执行机构依据曝气池内溶解氧探头发回的信号决定。同时10min后辅助油泵即停止工作，润滑及冷却系统将由与主马达相联的主油泵供油。鼓风机进入正常运行状态，过滤器差压报警即恢复工作。

在B段程序中时间继电器T2整定值为60s，T3整定值为10min，T4整定值为10s，T5整定值为20s。




4 停机程序


程序C的执行条件为下列情况之一:

a.鼓风机起动时导叶片没有关闭；

b.放空阀没有打开；

c.鼓风机进出口阀门没有打开。

当主程序发出执行C程序的指令后，鼓风机主马达起动器即接到停机信号，同时辅助油泵也停止工作，鼓风机将逐渐减速，直到完全静止。

如操作人员按动紧急停机按钮，则主马达及辅助油泵也将停止工作。

当鼓风机达到额定转速后，逆止阀没有打开，系统即执行D程序时，辅助油泵将再次起动，而放空阀将打开，导叶片将关闭，风机进出口阀门也将关闭，同时系统将下达主马达停车的指令。为保证主机安全，设置继电器T6，整定值为60min，即60min后，辅助油泵再停止工作。当操作人员下达遥控停机指令或现场控制的停机指令时，系统也将执行D程序。实现停机，详见图2、3、4、。