Yu.V. Gornev ( CEO Vistaros LLC)
Prilično je poznata činjenica da se 60 do 75 posto energije u kanalizaciji troši postrojenja za tretman(PPOV) gradova i velikih industrijskih preduzeća su zaduženi za dovod vazduha u sistem za aeraciju. U ovom članku se razmatraju pitanja mogućih ušteda u potrošnji energije u sistemu za aeraciju korištenjem energetski efikasnih elemenata sistema.
Rezerve za uštedu potrošnje energije u sistemu aeracije PPOV su ogromne, mogu biti 70% i više. Razmotrimo glavne elemente ovog sistema koji značajno utiču na potrošnju energije. Ako izostavimo pitanja kao što je potreba za održavanjem cjevovoda za dovod zraka, itd., u dobrom radnom stanju, onda to uključuje:
- Dostupnost primarnih taložnika na PPOV, koji omogućavaju smanjenje biološke potražnje za kiseonikom (BPK) i hemijske potrebe za kiseonikom (COD) otpadnih voda na ulazu u rezervoare za aeraciju. Po pravilu, primarni taložnici su već prisutni na većini velikih PPOV.
- Uvođenje procesa nitrifikacije-denitrifikacije koji omogućava povećanje količine rastvorenog kiseonika u povratnom aktivnom mulju. Ovaj proces sve više se uvodi prilikom izgradnje i rekonstrukcije PPOV.
- Pravovremeno održavanje i zamjena aeratora.
- Primjena upravljivih duvaljki optimalna snaga, implementacija jedinstvenog sistema upravljanja za sve duvaljke.
- Upotreba specijalizovanih kontrolisanih ventila u sistemu za distribuciju vazduha za rezervoare za vazduh.
- Uvođenje sistema upravljanja za svaki ventil i sve ventile na osnovu podataka sa senzora rastvorenog kiseonika instaliranih u aeracionim bazenima.
- Primena merača protoka vazduha za stabilizaciju procesa distribucije vazduha i optimizaciju podešavanja minimalnog nivoa rastvorenog kiseonika za sistem kontrole ventila.
- Uvođenje u upravljački sistem dodatne povratne informacije od amonijum senzora na izlazu iz rezervoara za aeraciju (koristi se u određenim slučajevima).
Prve dvije tačke (primarni taložnici i uvođenje nitrifikacije-denitrifikacije) se u velikoj mjeri odnose na pitanja kapitalne izgradnje na PPOV i nisu detaljno razmatrane u ovom članku. U nastavku se govori o implementaciji modernih visokotehnoloških modula i sistema koji omogućavaju značajno smanjenje potrošnje električne energije na PPOV. Ovi moduli i sistemi se mogu implementirati kako paralelno sa rješenjem prve dvije tačke, tako i nezavisno od njih.
Glavni potrošač električne energije u sistemu za dovod vazduha za aeraciju su duvaljke. Njihova pravi izbor je osnova uštede energije. Bez toga, svi ostali elementi sistema neće dati željeni efekat. Međutim, nećemo početi s duvaljkama, već ćemo slijediti redoslijed kojim je potrebno odabrati sve module.
Aeratori
Jedna od glavnih karakteristika aeratora je specifična efikasnost rastvaranja kiseonika, merena kao procenat po metru dubine uranjanja aeratora. Za moderne nove aeratore ova vrijednost je 6% pa čak 9%, a za stare može biti 2% ili niže. Dizajn aeratora i upotrijebljeni materijali određuju njihov vijek trajanja bez gubitka efikasnosti, što za savremeni sistemi kreće se od 6 do 10 godina ili više. Izbor dizajna, broja i lokacije aeratora vrši se prema parametrima kao što su BPK i COD otpadnih voda na ulazu u aeracioni sistem, zapremina dolazne otpadne vode po jedinici vremena i dizajn rezervoara za aeraciju. Ukoliko se radi o rekonstrukciji PPOV sa veoma starim aeratorima koji se nalaze u lošem stanju, onda će u nekim slučajevima samo zamjena aeratora i ugradnja ventilatora koji odgovaraju novim aeratorima smanjiti potrošnju energije za 60-70%!
Blowers
Kao što je već spomenuto, duvaljke su glavni element koji osigurava uštedu u potrošnji energije. Svi ostali elementi smanjuju potrebu za dovodom zraka ili smanjuju otpor protok vazduha. Ali ako ostavite stari nekontrolisani ventilator sa niskom efikasnošću, neće biti uštede. Ako se u aeracionoj stanici koristi više nekontrolisanih duvaljki, onda je, teoretski, optimizacijom ostalih elemenata sistema i postizanjem smanjenja potreba za dovodom vazduha moguće izbaciti iz pogona i prebaciti u rezervu nekoliko duvaljki od prethodno korišćenih i, na taj način, postići smanjenje potrošnje energije. Takođe možete pokušati da nadoknadite dnevne fluktuacije u potražnji za kiseonikom sistema za aeraciju jednostavnim uključivanjem ili isključivanjem rezervnog ventilatora.
Međutim, mnogo efikasnija je upotreba kontrolisanog ventilatora, tačnije bloka od nekoliko kontrolisanih kompresora. Ovo omogućava da se obezbedi snabdevanje vazduhom tačno u skladu sa potražnjom, koja značajno varira tokom dana, a takođe varira u zavisnosti od sezone i drugih faktora. Uobičajeno konstantno snabdevanje vazduhom iz nekontrolisanih ventilatora je uvek prekomerno i dovodi do prekomerne potrošnje energije, au nekim slučajevima i do poremećaja tehnološki proces nitrifikacija-denitrifikacija zbog viška kiseonika u aeracionim rezervoarima. Istovremeno, nedostatak dovoda zraka dovodi do toga da zagađivači na izlazu otpadnih voda PPOV prelaze maksimalno dozvoljene koncentracije (MAC), što je nedopustivo.
Precizna kontrola dovoda vazduha uz stalno praćenje nivoa rastvorenog kiseonika u aeracionim rezervoarima (iu nekim slučajevima sa stalnom automatskom kontrolom koncentracije amonijuma i drugih zagađujućih materija u efluentu na izlazu iz rezervoara za aeraciju) obezbeđuje optimalan nivo potrošnja energije uz garantovanu usklađenost pročišćenih otpadnih voda sa postojećim standardima.
Potreba za više puhala u jedinici (na primjer, dva velika i dva mala) je zbog činjenice da je opseg upravljanja zračnim kompresorom vrlo ograničen. Ona se kreće, u najboljem slučaju, od 35% do 100% snage, češće od 45% do 100%. Zbog toga jedan kontrolisani ventilator ne može uvek da obezbedi optimalan dovod vazduha, uzimajući u obzir dnevne i sezonske promjene potrebe. Danas su najpoznatije tri vrste duvaljki: rotacioni, vijčani i turbo.
Odabir željenog tipa ventilatora vrši se uglavnom na osnovu sljedećih parametara:
- maksimalna i nominalna potrošnja vazduha - zavisi od parametara ugrađenih aeratora, koji se biraju na osnovu njihove efikasnosti i potrebe čitavog sistema aeracije za rastvorenim kiseonikom, kao što je gore opisano;
- potrebni maksimalni višak pritiska na izlazu iz duvaljke određen je maksimalnom mogućom dubinom drenaže aeracionog bazena, tačnije dubinom aeratora, kao i gubicima pritiska prilikom prolaska vazduha kroz cevovod i kroz sve elemente aeratora sistem, kao što su ventili itd.
Po pravilu, svaki kontrolisani ventilator ima svoju upravljačku jedinicu, takođe je važno imati zajednički blok kontrola svih duvaljki, osiguravajući optimalan rad. U većini slučajeva, kontrola se vrši na osnovu pritiska na izlazu iz ventilatorske jedinice.
Kontrolisani vazdušni ventili
Ako sistem ima jedan ventilator (ili grupu duvaljki) koji dovodi vazduh samo u jedan aeracioni bazen, onda može da radi bez vazdušnih ventila. Ali, u pravilu, na stanicama za aeraciju, jedinica za puhanje dovodi zrak u nekoliko rezervoara za aeraciju. U ovom slučaju, zračni ventili su potrebni na ulazu u svaki rezervoar za aeraciju kako bi se regulirala raspodjela protoka zraka. Dodatno, ventili se mogu koristiti na cijevima koje distribuiraju dovod zraka različite zone jedan rezervoar za vazduh. Ranije su se za ove svrhe koristile ručno upravljane leptir ventile. Međutim za efektivno upravljanje Sistem za aeraciju mora koristiti ventile na daljinsko upravljanje.
TO važne karakteristike kontrolirani ventili uključuju:
- Linearnost kontrolne karakteristike, tj. stepen usklađenosti promjena položaja pogona ventila (pokretača) s promjenama protoka zraka kroz ventil u cijelom rasponu upravljanja.
- Greška i ponovljivost pogona ventila koji radi specificiranu postavku protoka zraka. Određuje se kvalitetom ventila (linearnost kontrolne karakteristike), aktuatora i upravljačkog sistema aktuatora.
- Pad pritiska na ventilu u radnom opsegu otvaranja.
Pad pritiska na leptir ventilima kada su delimično otvoreni može biti prilično značajan i dostići 160-190 mbar, što dovodi do velikih dodatnih troškova energije.
Ako sistem koristi čak i najkvalitetnije, ali univerzalne ventile (dizajnirane i za vodu i za zrak), pad tlaka na takvim ventilima u opsegu radnog otvora (40-70%) je obično 60-90 mbar. Jednostavna zamjena takvog ventila specijaliziranim zračnim ventilom VACOMASS elliptic će dovesti do dodatnih ušteda energije od najmanje 10%! To je zbog činjenice da pad tlaka na VACOMASS eliptici u cijelom radnom rasponu ne prelazi 10-12 mbar. Još veći efekat se može postići upotrebom VACOMASS mlaznih ventila kod kojih pad pritiska u radnom opsegu ne prelazi 5-6 mbar.
Kontrolirani namjenski zračni ventili
VACOMASSkompanijeBinder GmbH, Njemačka.
Često se na mjestu ugradnje kontroliranog ventila cevovod sužava kako bi se koristio ventil optimalne veličine. Budući da se kontrakcija i širenje odvijaju u obliku Venturi cijevi, to ne dovodi do značajnog dodatnog pada tlaka u području ventila. Istovremeno, ventil manjeg promjera radi u optimalnom rasponu otvaranja, što osigurava linearnu kontrolu i minimizira pad tlaka na samom ventilu.
Senzori rastvorenog kiseonika i sistem upravljanja ventilima
BA1 – aeracioni bazen 1; BA2 – aeracioni bazen 2;
PLC – programski logički kontroler;
BV – blok ventilatora;
F – mjerač protoka zraka; P – senzor pritiska;
O2 – senzor rastvorenog kiseonika
M – pogon zračnog ventila (pogon)
CPS – sistem upravljanja ventilima
SUV – sistem upravljanja ventilatorom
Na slici je prikazana najčešća shema za kontrolu procesa dovoda zraka za nekoliko bazena za aeraciju. Kvaliteta prečišćavanja otpadnih voda u aeracionim rezervoarima određuje se prisustvom potrebne količine otopljenog kiseonika. Stoga se kao glavna kontrolirana vrijednost obično uzima koncentracija otopljenog kisika [mg/litar]. Jedan ili više senzora rastvorenog kiseonika ugrađeno je u svaki rezervoar za aeraciju. Upravljački sistem postavlja zadatu vrijednost (podešenu prosječnu vrijednost) za koncentraciju kisika, tako da minimalna stvarna koncentracija kisika garantuje nisku koncentraciju štetne materije(na primjer, amonijum) u efluentu na izlazu iz sistema za aeraciju - unutar MPC. Ako se ulazni volumen otpadne vode u određeni rezervoar za aeraciju smanji (ili se smanji njegov BPK i COD), onda se smanjuje i potreba za kisikom. Shodno tome, količina rastvorenog kiseonika u rezervoaru za aeraciju postaje veća od zadate vrednosti i na osnovu signala senzora kiseonika, sistem upravljanja ventilom (VCS) smanjuje otvaranje odgovarajućeg vazdušnog ventila, što dovodi do smanjenja dovod vazduha u rezervoar za aeraciju. U isto vrijeme, to dovodi do povećanja tlaka P na izlazu iz ventilatorske jedinice. Signal sa senzora pritiska šalje se upravljačkom sistemu ventilatora (BCS), koji smanjuje dovod vazduha. Kao rezultat toga, smanjuje se potrošnja energije puhača.
Treba napomenuti da je za rješavanje problema uštede energije vrlo važno dobro osmišljeno optimalno podešavanje za datu minimalnu koncentraciju rastvorenog kiseonika u regulacionom sistemu.
Jednako je važno pravilno i opravdano podešavanje specificiranog pritiska P na izlazu iz ventilatorske jedinice.
Merači protoka vazduha
Glavni zadatak mjerača protoka zraka u sustavu aeracije sa stanovišta uštede energije je stabilizacija procesa dovoda zraka, što omogućava snižavanje postavke koncentracije rastvorenog kiseonika za kontrolni sistem.
Sustav za dovod zraka od jedinice za puhanje do nekoliko rezervoara za aeraciju prilično je složen sa kontrolne tačke gledišta. U njemu, kao iu svakom pneumatskom sistemu, postoji međusobni uticaj i kašnjenje u obradi upravljačkih radnji i signala sa senzora povratne sprege. Stoga, stvarna koncentracija rastvorenog kiseonika konstantno fluktuira oko zadate tačke (set point). Prisustvo mjerača protoka zraka i zajedničkog upravljačkog sistema za sve ventile može značajno smanjiti vrijeme odziva sistema i smanjiti fluktuacije. Što vam zauzvrat omogućava snižavanje zadane vrijednosti bez straha od prekoračenja maksimalno dozvoljene koncentracije amonijaka i drugih štetnih tvari u otpadnoj vodi na izlazu iz PPOV. Iz iskustva Binder GmbH, uvođenje podataka sa mjerača protoka u kontrolni sistem omogućava dodatnu uštedu energije od oko 10%.
Osim toga, ako je na CBS-u proces je u toku korak-po-korak rekonstrukciju sistema za aeraciju, u koju se prvo ugrađuju aeratori, ventili, sistem za kontrolu ventila i mjerači protoka zraka uz održavanje stare duvaljke, a zatim se prelazi na izbor novih kontrolisanih duvaljki, zatim podaci o stvarnim protok vazduha će pomoći u proizvodnji optimalan izbor duvaljke, što dovodi do značajnih ušteda u njihovoj kupovini i radu.
Posebnost VACOMASS mjerača protoka iz Binder GmbH je njihova sposobnost da rade na kratkim ravnim dionicama „prije” i „poslije” zbog posebnih tehnološka rješenja, a također se ugrađuje direktno u VACOMASS ventilski blok.
Amonijum senzor
Senzor koncentracije amonija može se ugraditi u kanal na izlazu otpadne vode iz sistema rezervoara za aeraciju radi kontrole kvaliteta tretmana. Pored toga, uvođenje očitavanja amonijum senzora u kontrolni sistem omogućava vam da dodatno stabilizujete sistem i ostvarite dodatnu uštedu energije daljim smanjenjem zadate vrednosti koncentracije rastvorenog kiseonika.
Primjer organiziranja kontrolnog sistema za dovod zraka u rezervoare za aeraciju s povratne informacije senzorom rastvorenog kiseonika (DO) i amonijum (NH4).
Slika. 8. Dizajn modula ventilatora prema shemi “dva u jednom”.
Blower je više žargonski izraz nego tehnički. Bilo bi ispravnije nazvati ove mašine superpunjačima. Međutim, s obzirom na to da je ovaj članak namijenjen širokom krugu čitatelja, koristit ćemo ovaj termin jer je češći. Puhač, kao i svaki kompresorski stroj, karakteriziraju dva glavna parametra: produktivnost i stvoreni višak tlaka.
U procesima aeracije, u pravilu se koriste rezervoari za aeraciju dubine od 1 do 7 m, što određuje raspon viška pritisaka koji stvaraju puhači: od 10 do 80 kPa. Što se tiče produktivnosti puhala, ona ovisi o količini vode koju obrađuje instalacija: što je veća zapremina, potrebno je više zraka. Na primjer, mogućnosti postrojenja za tretman otpadnih voda u malom turističkom naselju i veliki grad mogu se razlikovati za nekoliko redova veličine.
Shodno tome, opseg potrebnih performansi ventilatora kreće se od dva do tri kubna metra vazduha na sat do nekoliko desetina hiljada. Naravno, tako širok raspon parametara odgovara širokom rasponu veličina ventilatora - i po snazi i po dimenzijama. Međutim, postoji Opšti zahtjevi, obavezan za sve duvaljke koji aeriraju vodu. Prvo, ventilator mora biti „suh“, odnosno dovedeni zrak ne smije sadržavati masnoću i proizvode habanja.
Drugo, duvaljka mora biti pouzdana, laka za rukovanje i, ako je moguće, energetski učinkovita, s obzirom na gotovo neprekidan rad 24 sata dnevno. I treće, ventilator treba da bude tih, jer... često radi u neposrednoj blizini ljudskog stanovanja. Poslednji uslov je sada posebno relevantan, jer izgradnja postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda dobija tendenciju diferencijacije. Drugim riječima, izgradnja brojnih turističkih naselja, individualne vikendice, kafići pored puta itd. također podrazumijeva izgradnju malih postrojenja za tretman u neposrednoj blizini stambenih objekata.
To je ekonomski opravdano, jer Komunikacijski, građevinski i operativni troškovi su naglo smanjeni. Ovaj trend je nedavno odredio potražnju za duvaljkama malog kapaciteta. Uprkos velikoj raznolikosti postojeće vrste kompresorske mašine, izbor automobila koji zadovoljava sve navedene uslove je težak. Zahtjev za "suvošću" dovedenog zraka, pouzdanost i bešumnost oštro sužava ovaj izbor. Osim toga, cijena takvih kompresora, obično iz uvoza, je visoka.
Asortiman kompresora ove vrste koje nudi domaća industrija izuzetno je ograničen. Na primjer, mala postrojenja za prečišćavanje zahtijevaju duvaljke sa potisnim pritiskom od 20 do 80 kPa i kapacitetom od 5 do 1000 m3/h. Zahtjev za “suvošću” dovedenog zraka u navedenom rasponu parametara zadovoljavaju uglavnom dvije vrste duvaljki - volumetrijsko djelovanje (membranski, spiralni, rotacijski) i dinamičko djelovanje (turbo puhala).
Membranski puhači dizajniran za vrlo nisku produktivnost (5-10 m3/h). Na rusko tržište ih isporučuju uglavnom strane kompanije, posebno japanske. Mašine troše malo električne energije, kompaktne su i niske buke. Cijena takvih duvaljki je od 500 do 1300 USD. Vijek trajanja ovih strojeva određen je kvalitetom glavnog dijela - membrane. Prema autoru, vijek trajanja ove opreme je 2-3 godine. Pažnja prema ovim mašinama je jako porasla, jer... koriste se u individualnoj izgradnji vikendica objekata za tretman.
Scroll kompresori i dalje se mogu klasifikovati kao „egzotične“ na tržištu „suhih“ kompresora. Ovo je relativno nova tehnika koja se intenzivno savladava i kod nas i u inostranstvu. Dizajn mašine podrazumeva upotrebu visoke tehnologije tokom proizvodnje, tako da su kompresori i dalje veoma skupi. Na primjer, nudi švedska kompanija Atlas Copco scroll kompresori kapaciteta od 10 do 24 m3/h po cijeni do 6000 USD. Nivo nadpritiska - do 10 bara (100 m vodenog stupca).
U praksi, ove mašine, poput klipnih kompresora bez podmazivanja, još nisu našle primenu u sistemima za aeraciju.
Rotacioni puhači Proizvodi ga nekoliko kompanija iz bližeg i daljeg inostranstva. Raspon produktivnosti im je od 30 do 3000 m3/h. U praksi se ponekad nazivaju zupčastim ili RUTs tipom. Poznati domaći brend bili su duvaljke serije AF iz tvornice kompresora u Melitopolju (Ukrajina). Koristeći zapadne tehnologije, takve puhače sada proizvodi Venibe (Litvanija). Nekoliko evropskih kompanija isporučuje ovakve duvaljke na naše tržište.
Dizajnerska karakteristika rotacionih puhala je prisustvo dva sinhrono rotirajuća rotora. Za sinhronizaciju rotacije, zupčanici su spojeni i stoga podmazani. Prisutnost sklopa zupčanika za sinhronizaciju prirodno smanjuje pouzdanost stroja i povećava rizik od ulaska ulja u kompresijsku šupljinu kroz zaptivku vratila.
Iskreno rečeno, treba napomenuti da su zbog visokog tehnološkog nivoa proizvodnje automobili evropskih kompanija vrlo pouzdani, ali njihova cijena je nekoliko puta veća od onih iz Melitopolja. Na primer, duvaljka serije AF iz fabrike u Melitopolju sa najviše „radnih“ parametara (pritisak 50 kPa i produktivnost 400 m3/h) na našem tržištu košta 3000-4000 USD, dok duvaljka sličnih parametara evropske kompanije košta 8000 USD. -10000 USD e. Razlika u vijeku trajanja upoređene opreme je odgovarajuća.
U pogledu pouzdanosti, naravno, oni su poželjniji turbo duvaljke. Radni element mašine je jednostavan točak sa lopaticama, koji se okreće u kućištu na kugličnim ležajevima. Sa izuzetkom ležajeva, mašina nema frikcione jedinice, što određuje njenu pouzdanost. Prednosti turbo puhala uključuju relativno nizak nivo buka.
Glavni izvor buke kod svih razmatranih tipova duvaljki je gasnodinamička buka, odnosno buka koju emituje vazduh pri prolasku kroz protočni deo mašine. Kod rotacionih duvaljki ova buka je niske frekvencije, jer... vazduh se dovodi u “porcijama”, a kod turbo puhala je visokofrekventni, jer vazduh se dovodi neprekidno. Šum visoke frekvencije je lakše prigušiti. Dovoljno je reći da, unatoč ugradnji prigušivača, rotacijski puhači u pravilu zahtijevaju odvojene sobe zbog visoki nivo buka.
Istovremeno, turbomašine opremljene prigušivačima ne trebaju takve prostorije, jer njihov nivo buke je blizu sanitarnih standarda. Na sl. Na slici 1 prikazane su uporedne karakteristike buke dvaju ventilatora - rotacionog tipa serije AF (kriva 1) i turbo duvaljke vrtložnog tipa (kriva 2). Krivulja koja odgovara sanitarnim standardima PS-80 je posebno istaknuta. Slika pokazuje da je u većini oktavnih opsega višak sanitarnih normi za rotacijski tip puhala veći nego za vrtložni tip puhala.
Naravno, ova i naknadne komparativne analize nemaju za cilj da kritikuju neke mašine u korist drugih. Svrha analize je da istakne karakteristike svaki tip mašine, a pravo izbora je prepušteno čitaocu. U svakom konkretnom slučaju, kriteriji odabira mogu se radikalno razlikovati. Govoreći o turbo duvačima, treba odmah istaći opseg njihovih performansi.
U području relativno malih kapaciteta (od 10 do 3000 m3/h), turbomašine poznatih tradicionalnih tipova (centrifugalne, aksijalne) su, iako kompaktne, vrlo brze. Brzina rotacije, npr. kućni usisivač dostiže 16000-20000 min-1. Kolektorski elektromotor takvog usisivača nije u stanju da radi 24 sata, kako to zahtijevaju uvjeti rada postrojenja za tretman.
Moguće je koristiti množitelj, tj. overdrive transmisija omjer prijenosa, na primjer, zupčanik ili klinasti remen. Tada je pogon moguć od konvencionalnog asinhronog elektromotora. Međutim, u ovom slučaju dizajn postaje znatno složeniji, što znači da se smanjuje pouzdanost. Moguće je koristiti beskontaktne elektromotore velike brzine.
Trenutno je domaća industrija stvorila i proizvodi prototipove takvih jedinica. Na primjer, centrifugalni kompresor koji se koristi u domaćim postrojenjima za ozoniranje opremljen je multiplikatorom, čija se osovina velike brzine, s nalijepljenim impelerom kompresora, okreće brzinom od preko 50.000 min-1.
Zupčasti dvostepeni multiplikator je podmazan uljem. Još jedan kompresor, dizajniran i proizveden za pneumatske transportne sisteme, izrađen je u obliku radnog kola sa lopaticama konzolno postavljenim na osovinu brzog elektromotora. Radnih revolucija - više od sto hiljada. Specijalni elektromotor, specijalni latica gasnodinamički ležajevi, precizna montaža i izrada. O cijeni takve jedinice ne treba govoriti - prilično je velika. Još nema podataka o vremenu rada po resursu.
Imajući to na umu, veoma je interesantno za poređenje novi tip turbomašine - vortex. Zbog specifičnosti mehanizma kompresije vazduha u protočnom delu ovih mašina, opseg njihovih performansi i pritiska je sličan rasponu rotacionih mašina. Istovremeno, vrtložne mašine su oslobođene nedostataka rotacionih mašina: imaju mnogo veću pouzdanost i manje su bučne.
Frekvencija rotacije vrtložnih turbomašina je 3000-5000 min-1, što pojednostavljuje njihov pogon. U MSTU. Bauman je razvio i trenutno komercijalno proizvodi čitav niz domaćih vrtložnih turbo puhača. Dizajni su originalni i zaštićeni patentima iz Rusije, SAD-a i niza evropskih zemalja.
Po svojim karakteristikama, mašine nisu inferiorne od najboljih stranih analoga. Već je stečeno dosta iskustva u radu s takvim mašinama, uključujući i postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda. To su prvenstveno automobili EF-100. Raspon performansi im je od 200 do 800 m3/h, a pritisci su do 80 kPa. Na sl. Na slici 2 prikazan je vrtložni ventilator iz serije EF-100. Mašina je ugrađena na isti okvir sa elektromotorom i sa njim je povezana klinastim remenom.
Odabirom remenica i snage elektromotora na gotovo jednoj mašini dobija se čitava mreža različitih karakteristika. Na sl. Slika 3 prikazuje karakteristike performansi turbo puhala EF-100 šesnaest standardnih veličina. Imajte na umu da su karakteristike gotovo suprotne proporcionalna zavisnost pritisak od produktivnosti, što je vrlo pogodno za automatizaciju i regulaciju.
Takođe je važno da, za razliku od karakteristika centrifugalnih turbomašina, ove karakteristike nemaju zone prenapona, tj. U praksi, mašina stalno radi iznad nazivnog pritiska, dok troši samo dodatnu snagu. U isto vrijeme, potrošnja energije opada s povećanjem produktivnosti. Kod centrifugalnih turbomašina je suprotno.
Zbog toga se vrtložni turbomašine ne boje uslova za pokretanje. Odabir remenica i električnih motora, kao što je u seriji EF-100, je najjednostavniji i najjeftiniji način da se dobije mreža karakteristika performansi na jednoj vrtložnoj mašini. Međutim, to je nezgodno sa stanovišta regulacije kao procesa automatske promjene parametara. U sistemima za aeraciju potreba za vazduhom može značajno varirati, kako tokom dana (dan i noć), tako i u zavisnosti od godišnjeg doba (ljeto, zima).
U cilju uštede energije, a ta ušteda može doseći i do 40%, u posljednje vrijeme sve više koriste sistemi za automatsku kontrolu dovoda zraka promjenom brzine rotacije turbo puhala. Zahvaljujući postojećim uređajima za pretvaranje frekvencije koji su se pojavili na tržištu, sistem automatskog upravljanja postao je jednostavan i pristupačan.
U vrtložnom turbo puhaču, promjena brzine rotacije pomiče karakteristiku u jednom ili drugom smjeru, gotovo jednako udaljenom od originalne. Drugim riječima, polje karakteristika prikazano na Sl. 3 se može dobiti na gotovo jednoj mašini promjenom brzine rotacije pomoću frekventnog pretvarača. Takva mašina je razvijena. Vrtložni vakum kompresor VVK-3(Sl. 4) izrađen je u obliku monobloka, tj. radno kolo je montirano direktno na osovinu motora.
Nazivni parametri mašine: produktivnost - 700 m3/h, potisni pritisak - 40 kPa, brzina rotacije - 3000 min-1. Smanjenjem brzine vrtnje pomoću frekventnog pretvarača spojenog na strujni krug elektromotora, možete dobiti gotovo svaku radnu točku u polju karakteristika prikazanom na sl. 3. VVK-3 je najveća mašina iz VVK serije vrtložnih duvaljki.
Svi automobili ove serije imaju zajednička karakteristika- ovo su monoblokovi. Prva mašina iz ove serije - VVK-1 (slika 5) razvijena je u MSTU. N.E. Baumana i serijski se proizvodila u NPO Energia od 1991. godine. Mašina je bila namijenjena za pneumatske sisteme za transport brašna u pekarama. Njegovi radni parametri:
- produktivnost - 120 m3/h;
- pritisak - 28-30 kPa;
- snaga elektromotora - 5,5 kW;
- težina - 80 kg;
- dimenzije - 500.500.500 mm.
Godine 1999. ove mašine su počele da se koriste u sistemima za aeraciju. Trenutno kreirano i masovno proizvedeno od strane domaćeg preduzeća LLC "ENGA" nova verzija— VVK-2 (slika 6). Za razliku od svog prethodnika (VVK-1), mnoge promjene dizajna su napravljene na VVK-2 kako bi se povećala pouzdanost tokom non-stop rada. VVK-2 je univerzalna mašina, jer omogućava, uz pomoć jednostavne transformacije, da se dobiju dva izvršenja i, shodno tome, dva različite karakteristike sa sledećim radnim tačkama (tabela 1).
Uzimajući u obzir trend širenja izgradnje malih postrojenja za tretman, koji je spomenut na početku članka, u MSTU. N.E. Bauman je trenutno razvio i kreirao prototipove vorteks mikropuhača kapaciteta 5 i 20 m3/h sa snagom elektromotora od 0,5 odnosno 1,5 kW.
Govoreći o vrtložnim turbo puhačima, bilo bi nepravedno prećutati njihov glavni nedostatak - relativno nisku efikasnost. Njegova vrijednost obično ne prelazi 35-40%. Zapravo, energetski intenzitet vrtložnih turbo puhača je 1,5-2 puta veći od intenziteta rotacionih puhala. Stoga, prilikom odabira vrste mašine, posebno ako radi non-stop, potrebno je uzeti u obzir ovu činjenicu.
Međutim, kada mi pričamo o tomeŠto se tiče mikromašina male snage, potrošnja energije nije najvažniji parametar. Mnogo važniji su pouzdanost, lakoća održavanja i nizak nivo buke, s obzirom na to da je postrojenje za prečišćavanje seoska vikendica trebao bi raditi gotovo bez održavanja i blizu kućišta. Za snažnije mašine, kao što je VVK-3, uštede su moguće kroz regulaciju, kao što je gore objašnjeno.
Nekoliko riječi o stranim analozima. Jedan od glavnih proizvođača vrtložnih duvaljki u Evropi je Siemens. Kompanija proizvodi čitav niz mašina serije ELMO-G (slika 7). Domaći vrtložni puhači inferiorni su od njih samo u dizajnu. Što se tiče tehničkih parametara, oni ni na koji način nisu inferiorni. Što se tiče cijena, naravno, razlika je velika.
Na primjer, domaći ventilator VVK-2 košta oko 1.900 USD, Siemens 92N jedinica sa sličnim parametrima košta oko 4.800 USD. Ako govorimo o rasponu produktivnosti od tri do nekoliko desetina hiljada kubnih metara na sat, onda nema konkurencije turbo duvaljke tradicionalni tipovi, posebno centrifugalni.
Stručnjaci su odavno upoznati sa centrifugalnim puhačima TV serije, koje proizvodi tvornica Chirchi (Uzbekistan). Snažne stacionarne jedinice dobre efikasnosti i visoke pouzdanosti. Trenutno, njihovu proizvodnju ovladalo je ukrajinsko preduzeće - Lugansk postrojenje za izgradnju mašina(duhalice serije BC).
Kao i svaka stacionarna jedinica sa velika masa(težina puhala dostiže nekoliko tona), potrebna je VC puhala dobra osnova. Međutim, operativno iskustvo pokazuje da nije uvijek moguće obezbijediti takvu osnovu. Tla na kojima se nalaze postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda ponekad su prilično nestabilna ovisno o godišnjem dobu.
U MSTU. N.E. Bauman, pokušano je da se stvori alternativa duvačima serije TV i VT. Programeri su krenuli putem stvaranja čitavog niza mašina koristeći metode objedinjavanja kao što su sekcija i spajanje, kada se izvedene jedinice proizvode skupom identičnih sekcija (modula).
Povezivanje ovih modula u seriju ili paralelno određuje ili ukupni pritisak ili ukupni kapacitet. Ova tehnika je omogućila dobijanje širokog spektra jedinica sa različitim tehnički parametri. Svaka sekcija (modul) može se izraditi u dvije varijante: ili je to stepen centrifugalne mašine, montiran na isti okvir sa elektromotorom i kinematički povezan sa njim remenskim pogonom, ili je to dva stepena centrifugalne mašine , čiji su impeleri fiksirani na dva kraja osovine elektromotora (šema "dva u jednom").
Dizajn modula prema shemi "dva u jednom" prikazan je na Sl. 8. Radno kolo i kućišta mašina su zavareni, od tankog čeličnog lima prema originalna tehnologija. Difuzori aksijalnog tipa smanjuju dimenzije modula i imaju dobre karakteristike protiv prenapona. Sastavljanjem modula možete dobiti širok spektar mašina.
U tabeli 2 i 3 prikazuju glavne parametre modula i njihove moguće kombinacije. Ove opcije su samo primjer i ne ograničavaju broj mogućih kombinacija modula. Osim objedinjavanja, modularni dizajn ima niz prednosti. Prvo, mala masa modula (350-600 kg) ne zahtijeva snažne temelje.
Drugo, iz istog razloga, moduli se mogu proizvoljno postaviti na raspoloživi prostor, povezujući ih samo cevovodom, što daje više mogućnosti za raspored jedinica. Treće, modul koristi konvencionalne kuglične ležajeve sa podmazivanjem masti kao nosače osovine, što pojednostavljuje rad (nema uljnih stanica koje se koriste u kliznim ležajevima, koje se koriste, na primjer, u nekim modifikacijama TV puhala).
Četvrto, uz istu potrošnju energije kao TV jedinice, modularna jedinica ne stvara tako moćna početna opterećenja na elektroenergetskoj mreži, jer Scenski moduli se mogu spajati serijski i nemaju uobičajenu instaliranu rezervu snage za TV jedinice. Za ilustraciju, dajmo primjer. U VTs 1-50/1.6 ventilator sa parametrima: V = 3000 m3/h; .r = 60 kPa koristi se elektromotor nazivne snage 160 kW.
Istovremeno, iste parametre mogu dobiti tri serijski spojena modula I (tabela 2) ukupne snage elektromotora: 30. 3 = 90 kW. I konačno, peto, ovo je cijena. Ona je takođe za modularnu opciju. Na primjer, isti ventilator VTs 1-50/1.6 košta oko 17.000 USD. , dok je cijena tri modula I oko 11.000 USD.
Trenutno u MSTU. N.E. Bauman nastavlja da razvija novu tehnologiju. Njegovi kupci su brojne domaće kompanije, posebno one koje se bave izgradnjom kompaktnih postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda. Brzorastuća sigurnosna industrija okruženje i osiguravanje da ljudski život stimuliše nove tehnički razvoj u kompresorskoj tehnici.
Trenutno naša komunalna preduzeća imaju određenih poteškoća. Komunikacije se pogoršavaju, kvalitet prečišćavanja industrijskih i kućnih otpadnih voda se pogoršava. Stoga je vrlo često potrebno izvršiti rekonstrukciju i modernizaciju postrojenja za prečišćavanje i komunalnih vodova na osnovu novih tehnologija.
Prilikom rekonstrukcije postojećih prečistača, osnovni uslov je optimizacija kapitalnih troškova, postizanje efikasnog rada svih tehnoloških delova i smanjenje operativnih troškova. Jedan od načina povećanja efikasnosti preduzeća je upotreba tehnologija za uštedu energije i visokokvalitetne opreme.
Nije tajna da su glavni operativni troškovi u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda troškovi energije, čiji lavovski dio čine troškovi aeracije.
Za postignuće maksimalna efikasnost i smanjenje troškova energije povezanih sa procesima aeracije, potrebno je mudro izabrati.
Zbog činjenice da otpadne vode neravnomjerno otiču do postrojenja za pročišćavanje, potrebno je smanjiti ili povećati dovod zraka za aeraciju, ovisno o koncentraciji kisika otopljenog u njoj. Kako bi se smanjili troškovi električne energije potrebne za rad duvaljke za postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda , potrebno je regulisati rad ventilatorskih jedinica u zavisnosti od potrebe za kiseonikom. Puhačka stanica mora imati prilično širok raspon upravljanja i opskrbljivati potrebnu količinu zraka u sustav uz minimalne troškove energije, čime se štedi mnogo novca na skupoj struji. To se može postići pravilnim odabirom KAESER duvaljke .
Brojna postrojenja za tretman imaju prosječne bazene koji osiguravaju ujednačenu opskrbu Otpadne vode za naknadno čišćenje, i čini se da u ovom slučaju nema potrebe za regulacijom dovoda zraka za aeraciju, ali postoji mnogo drugih faktora koji utiču na dovod potrebna količina zrak. Glavni faktor koji utiče na promene u snabdevanju vazduhom je temperatura.
Gustoća zraka i koncentracija kisika otopljenog u njemu značajno ovise o temperaturi. Uzimajući ovo u obzir, naime, prilagođavanje promjene dovoda zraka za aeraciju na osnovu temperature okoline, predstavlja snažan potencijal za uštedu energije.
Kompetentna selekcija duvaljke za postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda je ključ buduće uštede za preduzeće, visokoefikasna proizvodnja zbog značajnog smanjenja operativnih troškova. Konfiguracija pumpne stanice direktno zavisi od uslova rada. Prilikom odabira duvaljke za postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda mora se uzeti u obzir sve: vlažnost vazduha, nadmorska visina na mestu gde je ventilator postavljen, temperatura okolnog i usisnog vazduha, gubitak pritiska u vazdušnoj mreži.
Poseban softver pomaže vam da uzmete u obzir sve ove faktore i odaberete pravi ventilator.
Puhalice za postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda KAESER imaju drugačiji dizajn od ostalih duvaljki, što im omogućava da se ugrađuju blizu jedan drugom (servis se vrši s prednje strane jedinice), zbog čega jedinice zahtijevaju značajno manje površine za ugradnju.
Štaviše duvaljke za postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda može se proizvesti za upotrebu na otvorenom i postaviti direktno na ulicu, u blizini rezervoara za aeraciju. Dakle, nema potrebe za izgradnjom ili rekonstrukcijom prostorije za smještaj pumpne stanice, kao ni naknadnim troškovima vezanim za rad prostorije.
Instalacija duvaljke za vanjsku aeraciju, neposredno pored rezervoara za aeraciju, izbegava troškove ne samo izgradnje prostora za smeštaj jedinica, već i značajno smanjuje dužinu pneumatskog voda. U ovom slučaju duvaljke za aeraciju rade još efikasnije, jer praktično nema gubitka pritiska na liniji i potrebno je manje pogonske snage za snabdevanje potrebne količine vazduha.
Primjena sistematskog pristupa selekciji duvaljke za postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda , uzimajući u obzir sve faktore koji utiču na proces dovoda vazduha, možete postići željeni rezultat, značajno smanjiti operativne troškove i povećati energetsku efikasnost objekta.
Aeracija otpadnih voda je zasićenje tekućine kisikom, što daje život bakterijama koje prerađuju toksine i organske tvari, stvarajući mulj. Mjehurasti tokovi stvaraju difuzori instalirani na dnu bazena za tretman.
Za kontinuirani rad opreme potrebne su velike količine komprimiranog zraka, što se može osigurati pomoću ventilatora za aeraciju.
zahtjevi za opremom
Kompresori za postrojenja za prečišćavanje biraju se na osnovu sledećih uslova:
- Prva stvar na koju treba obratiti pažnju pri odabiru kompresora je dubina rezervoara. Svakih 10 m stupca tečnosti stvara pritisak od 1 bar. Shodno tome, duvaljka za postrojenja za tretman mora stvoriti radni pritisak dovoljan da pumpa vazduh do donjeg nivoa. Dubina postrojenja za prečišćavanje u pravilu ne prelazi 7 metara (0,7 bara - 70 kPa), tako da je većina modela centrifugalnih i HRMT duvaljki proizvođača Thermomechanika doo pogodna za aeraciju.
- Performanse, koje se izračunavaju na osnovu veličine rezervoara, broja i karakteristika difuzora. Potrebna zapremina vazduha može biti od 100 do 50 hiljada kubnih metara na sat.
- "čistoća". Zrak ne bi trebao sadržavati nečistoće rashladnih sredstava za podmazivanje, što će negativno utjecati na život bakterija.
- Jednostavnost i pouzdanost. Kompresor nizak pritisak moraće raditi bez prestanka. Za aeraciju vode prikladne su mašine sa direktnim pogonom od osovine motora, bez menjača i klinastih pogona. Centrifugalne duvaljke iz pogona Tremomechanika imaju vijek trajanja od preko 100 hiljada sati neprekidnog rada.
- Niska buka. Mala postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda koja opslužuju naselja privatnih domaćinstava i komercijalna preduzeća postaju sve češća. Blizina stanovanja, eliminiše upotrebu opreme prekoračenje sanitarni standardi po nivou buke. Akustički pokazatelji vrtložnih i centrifugalnih duvaljki Termomehanike su u rasponu od 50-75 dB, što u potpunosti odgovara zahtjevima SanPiN-a.
- Ekonomičan. Potrošnja energije direktno zavisi od efikasnosti i snage motora kompresora. Rotacione puhalice za aeraciju imaju veću efikasnost, međutim, „proždrljive“ vrtložne puhalice imaju prednosti u buci, pouzdanosti i čistoći dizanog vazduha
Da ne biste preplatili struju, potreban vam je tačan proračun dovoljne količine zraka po jedinici vremena, znajući što, odabire se ventilator određenog kapaciteta.
Korišćenje sistema automatska kontrola, također vam omogućava da smanjite vrijeme rada motora i, shodno tome, račune za struju.
Kako odabrati
Da biste kupili optimalan tip i model ventilatora, da biste minimizirali troškove aeracije otpadnih voda, pozovite prodajni odjel termomehaničkog pogona ili zatražite povratni poziv u pogodno vrijeme.
Servisni inženjer će izvršiti preliminarne proračune protoka zraka i predložiti opremu najprikladniju za određenu situaciju.
Cijene proizvoda se objavljuju na zahtjev klijenta, nakon dogovora o modelu duvaljke, odn projektni zadatak za dizajn instalacije.
U Rusiji su postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda jedan od glavnih potrošača električne energije, od čega većina ide na turbo puhače. Tipično, višestepeni turbokompresori se koriste za dovod zraka za tretman kućnih, atmosferskih i industrijskih otpadnih voda. Ali praksa pokazuje da je isplativije instalirati lako upravljane industrijske puhalice, koje štede do 50% energije, a njihova kupovina se isplati za 3 godine.
Ove uštede se postižu zahvaljujući činjenici da varijabilni turbo punjači dovode zrak u potrebnim količinama biološki tretman otpadne vode u zavisnosti od sezonskih promjena temperature. Štaviše, efikasnost takve opreme je više od 80%. Imajte na umu da održavanje i popravka turbo puhala ne traje više od 1% godišnje ukupni troškovi jedinice.
Posebnost industrijskih puhala je prisustvo podesivih vodećih lopatica na usisu i pražnjenju. Opseg podešavanja vazduha je maksimalan (od 45 do 100%), a efikasnost se smanjuje za samo 3-4%. Postoji oprema za puhanje sa rotacionim lopaticama koje vam omogućavaju da regulišete količinu vazdušne mase koja se dovodi u rezervoare za aeraciju, tako da možete podesiti stepen aeracije.
Kontrolisane industrijske puhalice imaju sljedeće tehničke karakteristike:
- produktivnost – od 1000 do 120000 m3/h;
- opseg podešavanja – od 45 do 100%;
- snaga – od 34 do 3300 kW;
- Efikasnost – od 88 do 92%.
Vrste duvaljki
Postoji različite vrste industrijske puhalice koje se ugrađuju u velika postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda i industrijska preduzeća. Razmotrimo svaku vrstu posebno.
Rotacioni puhači
Ovi puhači koriste metodu komprimiranja i dovoda zraka bez ulja. Princip rada takve opreme je sljedeći: dva rotora s tri zupca (tri traka), koji su smješteni paralelno s motorom, okreću se u kućištu u različitim smjerovima, obavljajući funkciju klipa. Dakle, beskontaktno kretanje rotora ne zahtijeva podmazivanje.
Rotacioni puhači
Ova oprema spada u jedinice sa vertikalnim protokom vazduha. Duvaljke sadrže element za puhanje sa trozubim rotorima sa remenskim pogonom, buke i usisne prigušivače, sigurnosni ventili, nepovratni ventili kompenzatora, dva manometra ili indikator začepljenja filtera. Okvir oscilirajućeg motora automatski zateže pojaseve, osiguravajući efikasan rad vozite bez posebnog osoblja za održavanje.
Centrifugalna
Po principu rada ova oprema pripada dinamičkim radijalnim kompresorima. Pritisak i kompresija vazduha se stvaraju radom stepena rotora, ubrzavajući medij, a zatim ga usporavajući visoko efikasnim difuzorima velikog radijusa, uz stvaranje određenog pada pritiska na izlazu.