引言
在水处理工艺中，配液系统能否正常运行直接影响供水的水质及水量。水六厂在投药环节中对混合液进行气搅，一直是由水环式真空泵提供气源来完成，但水环式真空泵在使用过程中存在许多问题，如功率过大，加大了水厂供电负荷。在控制方面，启动水环式真空泵，进、出气阀的设置使得工序复杂，操作不便。在运行维护方面，需工作人员现场对水环式真空泵手动加水，同时设备一旦出现故障，维护工作量也较大。因此，在满足制水工艺需求的情况下，我们采用罗茨鼓风机替换水环式真空泵，以提高气搅气源以及手、自动控制的稳定性和可靠性，同时提高整个投药环节的工作效率。
1. 气搅设备的改进
1.1 气搅设备的基本参数
我厂原使用 SZ-3 水环式真空泵作为混合液搅拌的气源设备。共两组，一用一备，为 PAC(聚合氯化铝)与水的混合提供搅拌气体。现采用 BK 型罗茨鼓风机替代水环式真空泵，BK 型罗茨鼓风机的气压一般比较小(通常不会超过1kg/cm2)，但它的流量比较足，因此常用于混合液的搅拌。针对我厂使用的气搅设备罗茨鼓风机和水环式真空泵，其型号及基本参数如下。
罗茨鼓风机的功率远小于水环式真空泵的功率，极大的减小了水厂供电负荷，同时水环真空泵还需消耗大量的水用于抽吸气体。
1.2 水环式真空泵使用现状
我厂配药系统采用的水环式真空泵功率为 37kW, 启动时电流可达到 400A 以上，对我厂一、二期电网波动较大，特别是在使用发电机供电时，容易使发电机输出电流过大导致发电机停机。近几年水环式真空泵的故障主要集中在轴承损坏或润滑不足，轴封填料失效，水环式真空泵漏水，排水孔堵塞，加水玻璃管上沿处漏气更换填料(石棉绳)，进、出气阀门自动状态下无动作以及叶轮的损坏。
1.3 水环式真空泵存在的问题
由水环式真空泵的结构特点(如图 1 所示)和工作原理，结合其故障分析，我们得到水环式真空泵在使用时存在如下问题 ：(1)由于泵内主轴以及通过键连接的叶轮较笨重，工作时损耗的功率较多，导致水环式真空泵的效率一般在 30% 左右，较好时可达50% ;(2)当泵内没有水或水量不足时，叶轮与泵体、泵部压盖之间的间隙过大时，水温过高时，均将导致泵抽速不够或无法抽气;(3)由于工作液为常温清水，长期运行后形成了水垢，致使真空泵吸气明显下降，真空度降低;(4)与效率有关，泵内水过多时，叶轮与泵体或压盖间隙过小时，均导致水环泵轴功率过大 ;(5)需采用进气阀以防止进气管回水 ;(6)由于受环境温度影响，真空泵工作液体经常发生汽化，加速了真空泵的磨损和叶片汽蚀，不仅对过流部件(如叶轮)会产生破坏作用，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，无法正常工作。
2. 气搅环节的自动控制
2.1 程序设计及改进
在配液过程中，程序将逐步进行配液流程，分别为加水，加药，气搅，以下针对更换设备着重讲述气搅过程设计。
改造前使用的水环式真空泵，在程序启动过程中，最先是开启配液池的出气阀门，避免水环式真空泵启动后，气管不通而产生爆裂。水环式真空泵的启动顺序是先执行开启水环式真空泵出气阀，由于出气阀门和进气阀门都是电动阀，所以需要计时一段时间，待阀门开到位信号到再启动水环式真空泵，启动后，再开启水环式真空泵进气阀门。在气搅完成后，水环式真空泵的关闭顺序和开启顺序完全相反，一旦颠倒顺序，将导致设备无法正常工作。在程序中，较为复杂的开启方式，增添许多前置条件，在现场操作中，工作人员不经意的误操作，将启动顺序颠倒，也将会带来设备故障问题。改造后，更换为鼓风机，在程序中，将繁琐的启动方式变得相对简洁，只需要启动或关闭鼓风机，不但节省了开启和关闭阀门的时间，而且避免了设备启动顺序而带来的不便，提高了设备运行的可靠性。
2.2 现场硬件的改造
在改造前使用的水环式真空泵在启动过程中，因为泵的自身机械设计比较复杂，要实现远程控制，需要的控制点位相对来说较多，有开泵，开进气阀和出气阀，由此三个控制点位又派生出很多需要检测的信号，如泵的运行信号，又如阀门的开到位信号和关到位信号，这些控制信号不但在程序中体现出了繁琐，而且占用了大量的 PLC 模块的点位，这降低了模块的使用率，而且给技术员的设备检修以及线路维护加大了难度。在更换为罗茨鼓风机后，需要的控制点位就只有鼓风机的启动和关闭，并且只占用一个点位，所需要采集的信号也只有运行信号和设备故障信号，这不但简化了现场线路的敷设，而且余留出了更多 PLC点位，供将来的设备更新做备用。这次的改造为将来的设备维修提供了便利，机械阀门的故障不再出现，线路也就只存在三条回路，对故障的判断也变得相对简洁。
3. 配药系统设备改进后的效果分析
我厂采用罗茨鼓风机替换水环式真空泵做气搅气源设备后，整个配药系统在以下几个方面得到了改善：
1. 机械性能及安装方面。鼓风机的效率可达70%~90%，提高了供气效率 ;功率上也从原来的37kW 降低至 7.5kW，大大减小了水厂供电负荷 ;由于磨损小，延长了设备的使用寿命 ;从安装上看，其占地面积较小，阀门使用个数少，节约了成本。
2. 运行维护方面。水环式真空泵由于要形成密闭的水环，需要运行人员定期手动加水，且一旦叶轮、轴承出现故障，需拆机进行检修更换，维修量大，而罗茨鼓风机的运行维护量较小，减小了运行及维护人员的工作量。
3. 控制方面。罗茨鼓风机在投药系统中的使用，有效地简化了复杂的的设备启停方式，提高了设备运行的可靠性，同时降低了运行人员的操作失误率。程序设计上减少了繁琐的梯级条件，同时省去了开闭阀门的计时，提高了生产效率。
4. 总结
本文简单介绍了水环式真空泵和罗茨鼓风机两类气搅设备的工作特点，分别从工作原理及自控方面，分析了后者较前者在投药环节中的应用优势。在现场硬件中，罗茨鼓风机的使用减少了线路的敷设、控制点位和检测信号，余留出更多的 PLC 模块点位，供将来新加设备使用，具有良好的远观性。同时罗茨鼓风机虽然原理、结构简单，性能稳定，便于管理和维护，但鼓风机的安全运行和工作寿命，最终还是取决于对设备规范的维护和保养，因此必须完善设备的巡视检查制度，发现异常或故障隐患应及时处理，确保风机的安全、可靠、稳定运行。