螺桿風(fēng)機廣泛應(yīng)用于水處理工程中，給好氧池意朗系統(tǒng)供氣、除臭系統(tǒng)引風(fēng)、設(shè)備間通風(fēng)等。在城市污水處理廠，鼓風(fēng)意朗所占的能耗占到總能耗的一半左右，選擇合適的意朗螺桿風(fēng)機在節(jié)約運行成本中占著至關(guān)重要的作用。
1、螺桿風(fēng)機的基本原理與分類
螺桿風(fēng)機與泵一樣，是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能和動能，輸送氣體的稱為螺桿風(fēng)機。按螺桿風(fēng)機的工作原理可以分為葉片式螺桿風(fēng)機和容積式螺桿風(fēng)機：
1）葉片式螺桿風(fēng)機
a.離心風(fēng)機：利用旋轉(zhuǎn)葉輪帶動氣體一起旋轉(zhuǎn)，借離心力的作用，使氣體的壓力能和動能得到增加。
b.軸流風(fēng)機：利用葉輪上的翼型葉片在氣體中旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的升力使氣體的能量增加。
2）容積式螺桿風(fēng)機
a.往復(fù)式螺桿風(fēng)機：利用工作容積周期性的改變來輸送氣體，并提高其壓力。
b.回轉(zhuǎn)式風(fēng)機（葉氏、羅茨、螺桿）：利用一對或幾個特殊形狀的回轉(zhuǎn)體，如齒輪、螺桿或其他形狀的轉(zhuǎn)子在殼體內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動來輸送氣體并提高其壓力。
2、螺桿風(fēng)機的主要性能參數(shù)
1）流量與全壓：螺桿風(fēng)機在單位時間內(nèi)輸送的流體量稱為流量，一般用體積流量qv表示，也可以用質(zhì)量流量qm表示。單位體積的氣體通過螺桿風(fēng)機后所獲得的能量增加值，稱為全壓，用p表示，單位為Pa。
2）軸功率與效率
螺桿風(fēng)機在運行時原動機傳遞到螺桿風(fēng)機轉(zhuǎn)軸上的功率稱為軸功率，用P表示，單位為kw。單位時間內(nèi)通過螺桿風(fēng)機的流體所獲得的功率稱為有效功率，用Pe表示。
螺桿風(fēng)機的效率為有效功率與軸功率之比，即η=Pe/P。
3）轉(zhuǎn)速
螺桿風(fēng)機軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，稱為轉(zhuǎn)速，用n表示，單位為r/min。
3、意朗螺桿風(fēng)機的類型
好氧池意朗常用的螺桿風(fēng)機有四類：羅茨鼓風(fēng)機、多級離心風(fēng)機、單級高速離心風(fēng)機和磁（空氣）懸浮螺桿風(fēng)機。
1）羅茨鼓風(fēng)機
羅茨鼓風(fēng)機目前多為三葉型，每轉(zhuǎn)動一圈由兩組三葉型葉輪完成3次吸、排氣。結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定。羅茨鼓風(fēng)機屬于容積式螺桿風(fēng)機，其特點是在最高設(shè)計壓力范圍內(nèi)，管網(wǎng)阻力變化時，流量變化很小。羅茨風(fēng)機的性能曲線如下：
羅茨鼓風(fēng)機性能曲線圖
從性能曲線可知，羅茨風(fēng)機風(fēng)量受壓力變化影響小。當(dāng)曝氣池液位變化時，鼓風(fēng)量基本不變。
風(fēng)量調(diào)節(jié)：羅茨風(fēng)機風(fēng)量受轉(zhuǎn)速控制，風(fēng)量調(diào)整可通過變頻調(diào)速進行，變頻后風(fēng)壓可以維持。
2）多級離心風(fēng)機
離心鼓風(fēng)機是電機帶動風(fēng)機葉輪旋轉(zhuǎn)，使葉片之間的氣體在離心力的作用下甩出，外界氣體通過葉輪中間形成的負壓吸入，達到連續(xù)鼓風(fēng)的目的。在常規(guī)轉(zhuǎn)速下單級離心升壓有限，采用多級串接的方式可達到升壓要求，稱為多級離心風(fēng)機。多級離心風(fēng)機典型的性能曲線如下：
多級離心風(fēng)機典型性能曲線圖
從性能曲線可知，多級離心風(fēng)機隨風(fēng)壓變化流量變化較大。當(dāng)曝氣池液位變化時，鼓風(fēng)量會有變化。
風(fēng)量調(diào)節(jié)：多級離心風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)可通過變頻進行，變頻后風(fēng)壓會相應(yīng)降低，變頻范圍受到一定限制。
3）單級高速離心風(fēng)機
單級高速離心風(fēng)機指提高螺桿風(fēng)機轉(zhuǎn)速，通過單級離心即可達到工藝的升壓要求。單級高速離心風(fēng)機風(fēng)量大、效率高，對制造水平要求較高。單級高速離心風(fēng)機的性能曲線如下：
單級高速離心風(fēng)機典型性能曲線圖
從性能曲線可知，單級高速離心風(fēng)機隨風(fēng)壓變化流量變化非常大。當(dāng)曝氣池液位發(fā)生變化時，鼓風(fēng)量變化會較大。
風(fēng)量調(diào)節(jié)：單級高速離心風(fēng)機可通過進口導(dǎo)葉調(diào)整，風(fēng)量調(diào)整時不影響風(fēng)壓，同時可以降低螺桿風(fēng)機軸功率，達到節(jié)能效果。由于變頻調(diào)節(jié)時，風(fēng)壓下降幅度會較大，可能會無法滿足工藝要求，單級高速離心風(fēng)機一般不用變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量。
4）磁（空氣）懸浮螺桿風(fēng)機
磁（空氣）懸浮離心風(fēng)機是通過磁或空氣的作用，使轉(zhuǎn)動軸形成懸浮狀態(tài)，摩擦阻力小，效率高，也可以通過進口導(dǎo)葉調(diào)整風(fēng)量。懸浮離心風(fēng)機由于摩擦力小，螺桿風(fēng)機效率會更高。磁（空氣）懸浮風(fēng)機葉輪也為單級高速類型，性能曲線與單級高速離心風(fēng)機類似。
4、意朗螺桿風(fēng)機的性能比較
不同的意朗螺桿風(fēng)機有著不同的適用范圍，羅茨風(fēng)機、多級離心風(fēng)機和單級高速離心風(fēng)機各自的流量范圍也有較大的差異，羅茨風(fēng)機在小流量范圍，多級離心中流量范圍，單級高速離心風(fēng)機在高流量范圍。羅茨風(fēng)機：1~100m
3
/min；多級離心風(fēng)機：20~400m
3
/min；單級高速離心風(fēng)機：40~1000m
3
/min。
三種螺桿風(fēng)機的流量與功率的比較見下圖。
流量與功率比較圖
從上圖中可知，在螺桿風(fēng)機的效率方面單級高速離心風(fēng)機最高，多級離心風(fēng)機其次，羅茨風(fēng)機最低。同樣的供風(fēng)量，羅茨風(fēng)機能耗最高，單級高速離心風(fēng)機能耗最低。
從設(shè)備采購成本看，羅茨風(fēng)機成本最低，多級離心風(fēng)機居中，單級高速離心風(fēng)機最高。綜合考慮能耗、設(shè)備采購及運行維護費用等因素，三種螺桿風(fēng)機的流量與單位綜合成本比較見下圖。
流量與單位流量綜合成本比較圖
其中，羅茨風(fēng)機由于能耗較高，單位流量綜合成本高于多級離心和單級高速離心風(fēng)機。在100m
3
/min以上的流量時，由于單級高速離心風(fēng)機具有更高的運行效率，綜合成本優(yōu)于多級離心風(fēng)機。
綜合考慮，在小流量范圍內(nèi)羅茨鼓風(fēng)機具有價格優(yōu)勢，在中流量范圍內(nèi)，多級離心風(fēng)機性價比較好，高流量時，單級高速離心風(fēng)機綜合成本最低。在實際選型中還要考慮流量調(diào)節(jié)的需求、安裝條件以及運行維護方便性等因素。
