羅茨鼓風(fēng)機節能改造：羅茨風(fēng)機系統節能改造研究

　　山東錦工有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機、羅茨鼓風(fēng)機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱(chēng)的山東省章丘市相公鎮，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機、水冷羅茨鼓風(fēng)機、油驅羅茨鼓風(fēng)機、低噪音羅茨鼓風(fēng)機，贏(yíng)得了市場(chǎng)好評和認可。此類(lèi)產(chǎn)品已廣泛應用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業(yè)。產(chǎn)品和服務(wù)遠銷(xiāo)全國各地及東南亞，深受客戶(hù)好評。

　　1 羅茨風(fēng)機自動(dòng)調節功率問(wèn)題

　　對于羅茨風(fēng)機系統來(lái)說(shuō)，由于交流電動(dòng)機自身沒(méi)有功耗調節裝置，不能像鍋爐主機一樣自動(dòng)調節輸入輸出功率，當系統負荷下降以后，羅茨風(fēng)機系統仍不得不以最大轉速運行，造成實(shí)際耗電大量浪費的現象。如果安裝WG2008系列智能節電一體柜系統，就能根據實(shí)際負荷量的大小，動(dòng)態(tài)地自動(dòng)或手動(dòng)調節鼓風(fēng)引風(fēng)量和消耗功率，把系統不需要的那部分耗電節省下來(lái)。（一般節電率可達30%-70%左右）

　　2 電動(dòng)機輕載運行時(shí)的低效率問(wèn)題

　　由于電動(dòng)機的負載特性在負載發(fā)生變化時(shí)是由無(wú)數條負載特性U/I曲線(xiàn)組成的。因此，單純改變電動(dòng)機的電源頻率并不能最大限度達到節能的目的。

　　當電機負荷減小時(shí)，電流曲線(xiàn)的最低點(diǎn)會(huì )發(fā)生平移，此時(shí)如果不能及時(shí)找到電流曲線(xiàn)的最低工作點(diǎn)并輸出相應的電壓值，仍會(huì )有較大一部分電能被白白浪費掉（大致在7%―10%左右）

　　3 節電原理

　　羅茨風(fēng)機屬平方轉矩負載，根據流體力學(xué)的知識可知：

　?、倭_茨風(fēng)機的流量與水泵的轉速成正比；

　?、诹_茨鼓風(fēng)機的揚程與轉速的平方成正比；

　?、哿_茨風(fēng)機的軸功率與轉速的立方成正比。

　　也就是說(shuō)當羅茨風(fēng)機轉速下降20%時(shí)，流量也同比例下降了20%，但揚程卻下降了（h-ho）/h×100%=[h（1-0.64）]/h×100%=36%，軸功率下降了48.8%，這時(shí)的軸功率即為節電率。當轉速下降時(shí)揚程以轉速的平方形式下降，軸功率則以轉速的立方形式下降，而流量只是同比例下降（見(jiàn)表1）。

　　羅茨風(fēng)機的使用率比較高，造型容量都比較大，但在實(shí)際使用過(guò)程中時(shí)大時(shí)小甚至及小，而羅茨風(fēng)機仍舊按照額定的功率運行，故而造成了浪費?，F通過(guò)VF2000系列變頻器恒溫自動(dòng)控制來(lái)進(jìn)行節能改造，在按實(shí)際溫度需求量的情況下進(jìn)行節能，這樣既不影響生產(chǎn)又能達到更好的節能效果。

　　從流體力學(xué)的理論角度分析：

　　羅茨風(fēng)機的流量與轉速成一次方關(guān)系：Q11/n1∝Q2/n2

　　羅茨風(fēng)機的功率與轉速成三次方關(guān)系：P1/（n1）3∝P2/（n2）3

　　4 采用變頻節能裝置的優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)

　　4.1 矢量控制電機參數自動(dòng)調節

　　特點(diǎn)：內建動(dòng)態(tài)參數自動(dòng)調節功能，可自動(dòng)識別電機參數，確保系統的穩定性和精確性。變頻器運轉在無(wú)感矢量控制演算系統，提供額外的轉矩補償電壓，除了補償負載增加造成的轉差，并且增加電機低速運轉轉矩。

　　優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現參數可以用自動(dòng)調諧，低頻轉矩大，轉速精度高。采用先進(jìn)的可編程式端子，并且配合各種產(chǎn)業(yè)機械常用的預設功能，可讓用戶(hù)隨心所欲地發(fā)揮本產(chǎn)品的許多附加功值。

　　4.2 諧波小

　　WG2008系列變頻器大功率都內置有直流電抗器減小了諧波，也提高了對電源動(dòng)態(tài)干擾的抵抗力。

　　設備在全電壓?jiǎn)?dòng)、運行、停止的過(guò)程中，由于無(wú)法及時(shí)有效地調節設備，會(huì )使機械產(chǎn)生嚴重震動(dòng)并且噪音增加等現象，這些現象都有極大的破壞性，并會(huì )增加進(jìn)線(xiàn)變壓器的負荷狀況。采用WG2008系列變頻智能控制系統后，可以通過(guò)延長(cháng)升、降速時(shí)間來(lái)延長(cháng)起動(dòng)或停機的過(guò)程，即使在運行過(guò)程中，也要通過(guò)對工作頻率點(diǎn)的選擇，跳過(guò)容易引起設備共振的工作點(diǎn)，從而使軸承的磨損減輕，設備的工作壽命延長(cháng)。

　　5 控制原理

　　由于羅茨鼓風(fēng)機系統中設備的設計和選用是根據系統在外部環(huán)境、溫度條件最差，設備的各支路滿(mǎn)負荷運行，再加上一定設計余量來(lái)確定的，但實(shí)際使用中，絕大多數時(shí)間羅茨風(fēng)機系統是在非滿(mǎn)負荷狀態(tài)下運行，這樣系統長(cháng)時(shí)間工作于低效率狀態(tài)，有時(shí)甚至出現風(fēng)門(mén)關(guān)閉而羅茨風(fēng)機仍不得不全速運行的現象，造成很大的能源浪費，因此，具有極大的節能潛力。

　　根據國際通行的“最低限度滿(mǎn)足使用”的原則，通過(guò)直接控制結果變量，對系統進(jìn)行運行工況實(shí)時(shí)跟蹤，自動(dòng)調節羅茨風(fēng)機的運行狀況，使系統始終保持在高效節能和最佳的運行狀態(tài)。

　　6 綜述

　　采用變頻器恒溫自動(dòng)控制來(lái)進(jìn)行節能改造，設立參數自動(dòng)調節功能，可自動(dòng)識別電機參數，確保系統的穩定性和精確性。變頻器運轉在無(wú)感矢量控制演算系統，提供額外的轉矩補償電壓，除了增加電機低速運轉轉矩之外，并且可以補償負載增加造成的轉差。

　　同時(shí)變頻器大功率都內置有直流電抗器減小了諧波，也提高了對電源動(dòng)態(tài)干擾的抵抗力，從而使軸承的磨損也大大減輕，設備的工作壽命將大大延長(cháng)。

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　　(來(lái)自：羅茨風(fēng)機，羅茨鼓風(fēng)機，羅茨真空泵，三葉羅茨鼓風(fēng)機，回轉式鼓風(fēng)機，回轉風(fēng)機

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　　上一篇: 羅茨風(fēng)機的震動(dòng)故障及運行保障措施

　　下一篇: 羅茨風(fēng)機變頻調速裝置的應用

羅茨鼓風(fēng)機節能改造：羅茨風(fēng)機（鼓風(fēng)機節能改造）

　　將原有羅茨式鼓風(fēng)機改造成由永磁伺服電機、伺服驅動(dòng)器、鋁合金葉輪、控制系統型鼓風(fēng)機。

　　1、高效永磁伺服電機

　　永磁同步伺服電機最高轉速可達10萬(wàn)轉，具有95%以上的高效率，與其他一般電機不同，具有良好的冷卻效果；

　　2、鋁合金葉輪

　　采用高強度航空鋁合金材質(zhì)葉輪，五軸加工中心高速銑削成型，設計精度可達到0.001毫米保證運行高效，采用先進(jìn)的表面處理工藝在惡劣環(huán)境中保持高效率運行，鋁合金材料非常輕適合高速旋轉中運行。

　　3、懸浮軸承

　　100%純無(wú)油懸浮軸承，沒(méi)有機械性的摩擦，使用壽命可達半永久性，無(wú)機械性震動(dòng)，單純輸送空氣，在高溫下能夠穩定啟動(dòng)。

　　4、伺服驅動(dòng)器

　　永磁高速電機采用經(jīng)過(guò)驗證的最新型變頻系統，

　　優(yōu)化電機冷卻控制器布線(xiàn)，專(zhuān)用散熱裝置，通過(guò)

　　伺服控制器產(chǎn)生的熱量不需機體內排出通過(guò)電機

　　吸入排出。

　　5、控制系統

　　采用PLC控制系統，觸摸屏上設置或顯示流量、

　　功率、轉速、出風(fēng)壓力、溫度等信息，可實(shí)現就地

　　、遠程控制，豐富的控制模式（定壓力、定流量、

　　定轉速、比例控制、手動(dòng)控制）滿(mǎn)足現場(chǎng)使用要求

羅茨鼓風(fēng)機節能改造：羅茨鼓風(fēng)機的節能改造.doc

　　羅茨鼓風(fēng)機的節能改造

　　摘要 : 通過(guò)對羅茨鼓風(fēng)機變轉速工作特性的分析,對系統進(jìn)行了變頻調速改造。運行效果表明 , 變頻調速改造后的節能效果顯著(zhù)。

　　1 引言

　　羅茨鼓風(fēng)機是均苯四甲酸二酐生產(chǎn)裝置中的關(guān)鍵設備 , 也是最大的耗電設備。我院實(shí)訓基地均苯四甲酸二酐裝置中的羅茨鼓風(fēng)機為

　　RF240型,其額定工況參數為流量Q=56m3/min,轉速n=800rPmin,功率N=75kW;驅動(dòng)電機為Y315S-6型三相異步電動(dòng)機。均苯四甲酸二酐裝置生產(chǎn)時(shí),需根據生產(chǎn)負荷、季節、反應情況隨時(shí)調節進(jìn)入裝置的風(fēng)量,裝置運行近兩年來(lái),一直工作在欠載狀態(tài),部分風(fēng)量經(jīng)旁路放空,造成能源嚴重浪費。根據本裝置的運行數據統計,羅茨鼓風(fēng)機工作時(shí)的流量一般為額定流量的70%～80%,即所消耗的電能有20%～30%通過(guò)放空被浪費掉了。同時(shí),在放空過(guò)程中噪聲很大,達到110dB

　　。對羅茨鼓風(fēng)機進(jìn)行節能改造有著(zhù)顯著(zhù)的經(jīng)濟和環(huán)境效應。

　　2 羅茨鼓風(fēng)機節能改造方法的確定

　　羅茨鼓風(fēng)機屬容積回轉式風(fēng)機 , 其工作特點(diǎn)是當轉速一定而壓力在允許范圍內加以調節時(shí) , 流量的變動(dòng)甚微 ;

　　轉速和流量之間保持正比的關(guān)系。采用旁路調節法不能改變羅茨鼓風(fēng)機的吸氣量 , 所以風(fēng)機始終在滿(mǎn)負荷下運行 , 無(wú)法節能。而改變轉速 , 使風(fēng)機吸氣量發(fā)生變化

　　, 其功率消耗也隨之改變。所以 , 對羅茨鼓風(fēng)機進(jìn)行變速調節就可達到節能的目的 , 而調速方法也較多。

　　經(jīng)過(guò)比較可知,在幾種調節方法中,變頻調速技術(shù)最為先進(jìn),它只需通過(guò)調節供電電源頻率大小,改變電機轉速,即可達到調節羅茨鼓風(fēng)機流量的目的,而且變頻調速效率高,調速性能好,調速改造方便。因此,決定采用變頻調速技術(shù)對羅茨鼓風(fēng)機進(jìn)行技術(shù)改造,不但可達到節能目的,同時(shí)也可提高裝置的自動(dòng)控制水平。

　　3、羅茨鼓風(fēng)機變頻調速改造

　　3.1羅茨鼓風(fēng)機變轉速工作特性

　　3.1.1流量特性

　　3.2 變頻調速的工作原理

　　變頻調速的主要工作原理是將三相交流工頻電源經(jīng)大功率整流元件整流 , 變成直流 , 再將直流電用正弦波脈寬調制技術(shù) ( SPWM)

　　逆變?yōu)轭l率可調、幅度亦隨之改變的三相交流電 , 以此為電源供給電機使用 ( 圖 1) , 可以根據需要將電源頻率調節到一定的值。

　　式中　n ———電機轉速 ,r/min

　　f ———電源頻率 ,Hz

　　P ———電機的磁極對數

　　s ———電機轉差率 , 額定負載時(shí)一般為 1.5% ～6% 之間 , 對確定的電機可視為定值由式 (5) 可知 , 轉速 n 正比于電源頻率

　　f , 調節f 就可以達到調節 n 的目的。

　　3.3 羅茨鼓風(fēng)機變頻調速的控制方案

　　根據電機容量 , 選用 Schneider Altivar38 90kW變頻器。 Altivar 系列變頻器是一種靜止的變頻器

　　,適用于高速傳動(dòng)、風(fēng)機水泵類(lèi)負載和各種恒轉矩負載的傳動(dòng) , 在惡劣環(huán)境中使用也能保持良好性能。其最大的特點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)便 , 參數顯示清晰 , 性能優(yōu)越

　　( 具有自適應、自調整功能 ) , 堅固耐用 ( 電機傳動(dòng)裝置具有自動(dòng)保護 ) , 維護簡(jiǎn)單、方便 , 節能效果明顯。

　　變頻器控制接線(xiàn)如圖2,此變頻調速系統有兩個(gè)主要特點(diǎn)。

　　(1) 保留原有的降壓?jiǎn)?dòng)裝置 , 以備變頻器故障時(shí)使用。即羅茨鼓風(fēng)機可在工頻與變頻兩種狀態(tài)下運行。變頻柜面板上“工頻

　　/變頻”選擇開(kāi)關(guān)旋至工頻時(shí) , 羅茨鼓風(fēng)機將工作于原有的降壓?jiǎn)?dòng)運行回路 ; 當選擇開(kāi)關(guān)旋至變頻時(shí) ,

　　羅茨鼓風(fēng)機處于變頻運行狀態(tài),風(fēng)機的調速經(jīng)變頻器進(jìn)行控制。但應注意,在運行過(guò)程中,不得進(jìn)行工頻/變頻切換。

　　(2) 變頻調速器的控制可以是自動(dòng)的,也可以是手動(dòng)的。將總控室面板上的“手動(dòng)/自動(dòng)”選擇開(kāi)關(guān) (圖2中SA1) 旋至手動(dòng)時(shí)

　　,電機的調速將由多圈電位器來(lái)控制 ,

　　操作人員根據工藝或外界條件的變化,通過(guò)旋轉電位器來(lái)調整電機轉速；將選擇開(kāi)關(guān)旋至自動(dòng)時(shí),電機的調速將由溫控儀表進(jìn)行 PID控制,或由 DCS

　　系統進(jìn)行控制。溫控儀表進(jìn)行 PID控制與 DCS 系統控制可通過(guò)“儀表控制/DCS ”選擇開(kāi)關(guān) (圖2中SA2) 進(jìn)行轉換。

　　4、變頻調速的運行效果

　　4.1 節能

　　現將變頻調速改造前后的裝置耗能進(jìn)行比較( 以生產(chǎn)均四甲苯的負荷為30kg/h時(shí)) 。

　　(1)

　　改造前耗能(2003年4月)。羅茨鼓風(fēng)機電機電流為110～120A,日耗電量1320～1440kWh,月耗電量39600～43200kWh。4月份實(shí)際電費

　　4.1萬(wàn)元。

　　(2)改造后耗能(2003年5月)。羅茨鼓風(fēng)機電機電流為70～85A,日耗電量840～1020kWh,月耗電量25200～30600kWh。5月份實(shí)際電費3.49萬(wàn)元。

　　(3)節能效益。由以上數據可得:每月節約電量14400～12600kWh,取下限12600kWh,按電價(jià)0.55元/kWh計算,每月節約電費為.55元=6930元。實(shí)際(2003年5月)節約電費4.1-3.49=0.61萬(wàn)元。

　　(4) 投資回收時(shí)間。變頻調速系統技術(shù)改造總投資6萬(wàn)元,經(jīng)9～10個(gè)月運行,即可收回全部投資成本,經(jīng)濟效益顯著(zhù)。

　　4.2 提高控制精度

　　安裝變頻器后,引入流量反饋信號,采用變頻器的PID閉環(huán)控制或DCS控制,轉速自動(dòng)隨流量變化,轉速穩定即可獲得穩定的流量,從而可提高控制精度。

　　4.3 降低噪聲

　　采用變頻調速系統,避免了羅茨鼓風(fēng)機的旁路放空,噪聲從110dB 左右降低至60dB左右,大大降低了實(shí)訓基地的生產(chǎn)噪聲。

　　4.4 設備壽命

　　由于采用了變頻調速技術(shù) , 電機啟動(dòng)、調速平穩 , 不存在啟動(dòng)電流沖擊 , 減少了羅茨鼓風(fēng)機出口壓力瞬間提高對風(fēng)機的沖擊 ,

　　從而延長(cháng)了風(fēng)機及其它設備的使用壽命。而且 , 羅茨鼓風(fēng)機和驅動(dòng)電機都處于相對額定轉速較低的轉速上 , 因而其零部件的機械磨損減少 ,

　　延長(cháng)了使用壽命。

　　5、結論

　　均苯四甲酸二酐生產(chǎn)裝置中羅茨鼓風(fēng)機變頻調速系統的應用 , 實(shí)現了裝置的節能運行 , 提高了羅茨鼓風(fēng)機的使用壽命 ,

　　且大大降低了生產(chǎn)裝置的噪聲。變頻器對羅茨鼓風(fēng)機來(lái)說(shuō)是一種使用方便、故障率低、節能效果明顯的設備。變頻器的價(jià) 格較高 , 變頻調速系統的一次性投資較大

　　, 但其節能效果明顯 , 本裝置變頻調速系統投入使用 9 ～ 10個(gè)月便收回全部投資。

羅茨鼓風(fēng)機節能改造：羅茨鼓風(fēng)機節能改造經(jīng)驗

　　山東錦工有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機、羅茨鼓風(fēng)機、回轉式鼓風(fēng)機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱(chēng)的山東省章丘市相公鎮，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機、水冷羅茨鼓風(fēng)機、油驅羅茨鼓風(fēng)機、低噪音羅茨鼓風(fēng)機，贏(yíng)得了市場(chǎng)好評和認可。產(chǎn)品和服務(wù)遠銷(xiāo)全國各地及東南亞，深受客戶(hù)好評。

　　一污水處理廠(chǎng)客戶(hù)對羅茨鼓風(fēng)機進(jìn)行技術(shù)改造后，跟我們交流節能改造技術(shù)經(jīng)驗，下面錦工技術(shù)人員簡(jiǎn)要總結一下，羅茨鼓風(fēng)機節能改造的經(jīng)驗，全是干貨。

　　首先，客戶(hù)改變了過(guò)去以調節出口閥門(mén)大小方式來(lái)調節風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式，勞動(dòng)強度減輕，調節的及時(shí)性好，單機能耗明顯下降。

　　其次，客戶(hù)加裝了錦工羅茨風(fēng)機專(zhuān)用變頻器，變頻器對風(fēng)機實(shí)行節能改造后具有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

　　1、提高功率因素，減少無(wú)功功率損耗 ；

　　2、采用變頻器控制具有自動(dòng)節能控制功能，能根據負載情況自動(dòng)調整電壓和頻率，使電機運行在最高效率狀態(tài)下；

　　3、變頻器具有先進(jìn)的磁通矢量控制，低頻輸出額定轉矩，能對羅茨風(fēng)機實(shí)行強有力的控制 ；

　　4、節約能源，降低運行成本；

　　5、實(shí)現軟啟動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)無(wú)大電流沖擊；

　　6、延長(cháng)螺茨風(fēng)機的使用壽命。

　　最后，客戶(hù)總結，在污水處理系統中，各種水泵也需要節能，我們可以根據工藝的需要，采用變頻器控制，來(lái)達到節能的目的，同時(shí)，在水泵安裝的時(shí)候，也要注意以下幾點(diǎn)來(lái)達到節能的目的。

　　1、選擇合理的安裝位置，減少彎頭，使出水口正對水池。

　　2、縮短管路。

　　3、擴大出水管徑。

　　4、在進(jìn)水能保持清潔的情況下，可去掉濾網(wǎng)。

　　5、調整軸向間隙，防止葉輪口環(huán)和軸向間隙不恰當，使用時(shí)應根據水泵的出廠(chǎng)說(shuō)明調整。

　　6、及時(shí)消除管道堵塞物。異物留在進(jìn)水管、葉輪或導流殼流道內，都將使出水量減少。

　　7、防止水泵進(jìn)氣。水泵進(jìn)了空氣，出水量會(huì )明顯減少，應對各密封部位檢查維護。

　　8、采用聯(lián)軸器直接傳動(dòng)代替平皮帶，可提高傳動(dòng)效率。

　　9、有些地方，能不用底閥的盡量不用底閥。

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