羅茨風(fēng)機的風(fēng)壓是不受風(fēng)機轉速限制的，不論轉速變(biàn)化如何其風(fēng)壓可以保持不變(biàn)。而風(fēng)量則與風(fēng)機轉速成正比的，即Q＝KN
Q：表示風(fēng)量 N：表示風(fēng)機(jī)轉速 K：爲系數
從公式可知，風量調節，完全由變(biàn)頻器改變(biàn)電機頻率達到無級變(biàn)速，起到調節風量的效果。根據現場應用工藝風機的最低頻15HZ，通常在35HZ左右，有個别時刻50HZ滿風量運行，由於(yú)立窯工藝基本是一緻的，因此在不同的立窯風量調節量是基本相同的，凡立窯應用變(biàn)頻技術都可以獲40%左右的節能效果。
羅茨鼓風機個恒轉矩負載，其節電率與轉速降成正比即N％=△N％，雖然不同於(yú)一般風機、水泵節電率更高，但因它的功率較大，而且隻要爐牆不壞，是連續24小時工作的，並(bìng)開動時間亦很長。因此節電潛力大，節電費用高。
羅茨鼓風機進行技術改造後，改變(biàn)瞭(le)過去以調節出口（進口）閥門開度方式來調節風壓或風量的生産方式，勞動強度減輕，調節的及時性好，提高瞭(le)産品的合格率，單耗明顯下降。
立窯卸料機節能
立窯卸料機是採(cǎi)用18.5～30KW的滑差調速電機，轉速通常控制在300－1000rpm，這是工藝上根據窯的情況，對卸料速度進行控制的。採(cǎi)用變(biàn)頻調速的方法取代滑差電機。經過多個廠家的應用結果表明，平均節能量40%左右、爲什麽對滑差電機進行變(biàn)頻改造會有如此大的節能效果呢，因爲利用滑差調速方法是的一種耗能的低效調速方法，
1、滑差電(diàn)機(jī)主電(diàn)機(jī)軸輸出功率：P0∝M0*N0
P0：表示軸輸出功率 M0：表示負(fù)載轉矩 N0：表示主電(diàn)機轉速
2、滑差頭(tóu)輸(shū)出功率：P1∝M0·N1
P1：表示輸(shū)出功率 N1：表示滑差頭(tóu)轉速
3、滑差頭(tóu)損(sǔn)耗功率：△P＝P0－P1∝M0（N0-N1）
由滑差頭損耗功率公式可以清楚看到，滑差電(diàn)機的轉速越低，浪費能源越大，然而卸料機的轉速通常在400rpm左右運行，因此改用變(biàn)頻調速的方式會有50～60％的節能效果。
在水泥廠中除瞭(le)立窯卸料機是採(cǎi)用滑率調速電機，還有很多設備同樣是採(cǎi)用滑差電機，要進一步挖潛應全面對低效耗能的滑差電機進行變頻改造，節能前景大有可爲。
離心式風機水泵節能
對於(yú)離心式風機、水泵的變(biàn)頻調速改造同樣有巨大的節能潛力。通過沸騰式鍋爐高壓離心式風機應用變(biàn)頻調速的方法調節風量，證明其節能效果在30～50％，水泵的變(biàn)頻改造節能效果高達70％。
離心式風(fēng)機、泵類設備(bèi)的流量與轉速成正比Q∝N，壓力與轉速平方成正比H∝N2，功率與轉速的立方成正比P∝N3（Q：表示流量 N：表示轉速 H：表示壓力 P：表示功率 ）
改變(biàn)轉速其流量線性變(biàn)化的而功耗則是立方關系變(biàn)化，因此在調節風量或流量時如降低20％的風量或流量，功耗則會下降50％。但是必須注意，轉速與壓力是平方關系，當(dāng)轉速下降20％壓力則會下降64％，因此必須要注意工藝要求壓力範圍不能象羅茨風機那樣，不用考慮轉速與風壓的關系。
離心風機、泵類設備(bèi)傳(chuán)統的風量、流量控制的，大量的能源耗在風門或截流閥的阻力上，風門或截流閥控制流量的功耗與流量關系：P＝P0＋K·Q Q：表示流量 K：爲系數 P：表示功耗 P0：表示基本功率。
由上圖（右）比較風門或截流閥控制與變(biàn)頻調速調節，可以看到在流量變(biàn)化範圍，採(cǎi)用變(biàn)頻調速的方法具有很大的節能潛力，因此在水泥廠的供水泵或其它離心風機上進行變(biàn)頻改造同樣會取得很大的節能效果。
系統特點
變(biàn)頻節能技術在水泥廠應用後不但節省瞭(le)電費支出（節電率可達30％-50％），提高瞭(le)産品質量，也增加瞭(le)使用上的靈活性，對不同工藝性要求适應性更強。
避免電機啓動時電流沖擊大和 電網電壓降低，可明顯減少風機葉輪、機殼及軸承的磨損，延長(zhǎng)檢修換件周期和設備(bèi)使用壽命，節約維修費。
水泥廠亦是個耗電大戶，近幾年來應用變頻器的項目逐日擴大。主要是立窯的羅茨鼓風機、園盤給料機，予加水成球，螺旋輸送機、粉碎機、破碎機、皮帶輸送機，以及排風扇等。應用後不但節省瞭(le)電費支出，並(bìng)提高瞭(le)産品質量，亦增加瞭(le)使用上的靈活性，對不同工藝性要求适應性更強。因此不少立窯爐水泥廠都已選用變頻器對立窯尤其是羅茨鼓風機進行技術改造後，都收到瞭(le)十分顯著的經濟效果，節電率可達30％-50％，改變瞭(le)過去以調節出口（進口）閥門開度方式來調節風壓或風量的生産方式，勞動強度減輕，調節的及時性好，提高瞭(le)産品的合格率，單耗明顯下降，這是個成功的應用範例，值得向大家推薦的。
羅茨鼓風機個恒轉矩負載，其節電率與轉速降成正比即N％=△N％，雖然不同於(yú)一般風機、水泵節電率更高，但因它的功率較大，而且隻要爐牆不壞，是連續24小時工作的，並(bìng)開動時間亦很長。因此節電潛力大，節電費用高，值得向大家推廣使用變頻器，這一先進的技術成果，投資回收期亦短約在一年内。
國内中小城市及縣級水泥廠數以千計，大都是立窯生産(chǎn)水泥的，故大有市場(chǎng)潛在力，若再配上水泥微機配料自動裝置後，更是錦上添花的大好事。
關於(yú)先進的回轉爐亦可使用變頻器，例回轉速度的變頻調速系統，爐内尾風，引風的風機，以及其它輔機設備等都有效的採(cǎi)用變頻器這一新技術項目是無可非議的。
1、高效永磁伺服電機
永磁同步伺服電(diàn)機最高轉速可達(dá)10萬轉，具有95%以上的高效率，與其他一般電(diàn)機不同，具有良好的冷卻效果；
2、鋁合金葉輪
採(cǎi)用高強度航空鋁合金材質葉輪，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，採(cǎi)用先進的表面處(chù)理工藝在惡劣環境中保持高效率運行，鋁合金材料非常輕适合高速旋轉中運行。
3、懸浮軸承
100%純(chún)無油懸浮軸承，沒有機械性的摩擦，使用壽命可達(dá)半永久性，無機械性震動，單純(chún)輸送空氣，在高溫下能夠穩定啓動。
4、伺服驅動器
永磁高速電機採(cǎi)用經過驗證的最新型變(biàn)頻系統，
優化電(diàn)機冷卻控制器布線，專用散熱裝置，通過(guò)
伺服控制器産(chǎn)生的熱量不需機體内排出通過電(diàn)機
吸入排出。
5、控制系統
採(cǎi)用PLC控制系統，觸(chù)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(fēng)富的控制模式（定壓(yā)力、定流量、
定轉速、比例控制、手動(dòng)控制）滿足現場(chǎng)使用要求
摘要 : 通過對羅茨鼓風機變(biàn)轉速工作特性的分析,對系統進行瞭(le)變(biàn)頻調速改造。運行效果表明 , 變(biàn)頻調速改造後的節能效果顯著。
1 引言
羅茨鼓風機是均苯四甲酸二酐生産(chǎn)裝置中的關鍵設備(bèi) , 也是最大的耗電設備(bèi)。我院實訓基地均苯四甲酸二酐裝置中的羅茨鼓風機爲
RF240型,其額定工況參(cān)數爲流量Q=56m3/min,轉速n=800rPmin,功率N=75kW;驅動電機爲Y315S-6型三相異步電動機。均苯四甲酸二酐裝置生産時,需根據生産負荷、季節、反應情況随時調節進入裝置的風量,裝置運行近兩年來,一直工作在欠載狀态,部分風量經旁路放空,造成能源嚴重浪費。根據本裝置的運行數據統計,羅茨鼓風機工作時的流量一般爲額定流量的70%～80%,即所消耗的電能有20%～30%通過放空被浪費掉瞭(le)。同時,在放空過程中噪聲很大,達到110dB
。對(duì)羅茨鼓風機進行節能改造有著(zhe)顯著的經濟和環境效應。
2 羅茨鼓風(fēng)機節能改造方法的確(què)定
羅茨鼓風機屬容積回轉式風機 , 其工作特點是當(dāng)轉速一定而壓力在允許範圍内加以調節時 , 流量的變(biàn)動甚微 ;
轉速和流量之間保持正比的關系。採(cǎi)用旁路調節法不能改變(biàn)羅茨鼓風機的吸氣量 , 所以風機始終在滿負荷下運行 , 無法節能。而改變(biàn)轉速 , 使風機吸氣量發生變(biàn)化
, 其功率消耗也随之改變(biàn)。所以 , 對羅茨鼓風機進行變(biàn)速調節就可達(dá)到節能的目的 , 而調速方法也較多。
經過比較可知,在幾種調節方法中,變(biàn)頻調速技術最爲先進,它隻需通過調節供電電源頻率大小,改變(biàn)電機轉速,即可達到調節羅茨鼓風機流量的目的,而且變(biàn)頻調速效率高,調速性能好,調速改造方便。因此,決定採(cǎi)用變(biàn)頻調速技術對羅茨鼓風機進行技術改造,不但可達到節能目的,同時也可提高裝置的自動控制水平。
3、羅茨鼓風機變(biàn)頻調(diào)速改造
3.1羅茨鼓風(fēng)機變(biàn)轉速工作特性
3.1.1流量特性
3.2 變(biàn)頻調(diào)速的工作原理
變(biàn)頻調速的主要工作原理是将三相交流工頻電(diàn)源經大功率整流元件整流 , 變(biàn)成直流 , 再将直流電(diàn)用正弦波脈寬調制技術 ( SPWM)
逆變(biàn)爲頻率可調、幅度亦随之改變(biàn)的三相交流電(diàn) , 以此爲電(diàn)源供給電(diàn)機使用 ( 圖 1) , 可以根據需要将電(diàn)源頻率調節到一定的值。
式中 n ———電(diàn)機(jī)轉速 ,r/min
f ———電(diàn)源頻(pín)率 ,Hz
P ———電(diàn)機的磁極對(duì)數
s ———電機轉差率 , 額定負載時一般爲 1.5% ～6% 之間 , 對確(què)定的電機可視爲定值由式 (5) 可知 , 轉速 n 正比於(yú)電源頻率
f , 調(diào)節f 就可以達(dá)到調(diào)節 n 的目的。
3.3 羅茨鼓風機變(biàn)頻調(diào)速的控制方案
根據電(diàn)機容量 , 選用 Schneider Altivar38 90kW變(biàn)頻器。 Altivar 系列變(biàn)頻器是一種靜止的變(biàn)頻器
,适用於(yú)高速傳動、風機水泵類負載和各種恒轉矩負載的傳動 , 在惡劣環境中使用也能保持良好性能。其最大的特點是安裝簡便 , 參(cān)數顯示清晰 , 性能優越
( 具有自适應、自調整功能 ) , 堅固耐用 ( 電機傳(chuán)動裝置具有自動保護 ) , 維護簡單(dān)、方便 , 節能效果明顯。
變(biàn)頻器控制接線如圖2,此變(biàn)頻調速系統有兩個主要特點(diǎn)。
(1) 保留原有的降壓啓動裝置 , 以備(bèi)變(biàn)頻器故障時使用。即羅茨鼓風機可在工頻與變(biàn)頻兩種狀态下運行。變(biàn)頻櫃面闆上“工頻
/變(biàn)頻”選擇開關旋至工頻時 , 羅茨鼓風機将工作於(yú)原有的降壓啓動運行回路 ; 當選擇開關旋至變(biàn)頻時 ,
羅茨鼓風機處於(yú)變(biàn)頻運行狀态,風機的調速經變(biàn)頻器進行控制。但應注意,在運行過程中,不得進行工頻/變(biàn)頻切換。
(2) 變(biàn)頻調(diào)速器的控制可以是自動的,也可以是手動的。将總控室面闆上的“手動/自動”選擇開關 (圖2中SA1) 旋至手動時
,電(diàn)機的調(diào)速将由多圈電(diàn)位器來控制 ,
操作人員根據工藝或外界條件的變(biàn)化,通過旋轉電(diàn)位器來調整電(diàn)機轉速；将選擇開關旋至自動時,電(diàn)機的調速将由溫控儀表進行 PID控制,或由 DCS
系統進行控制。溫控儀表進行 PID控制與 DCS 系統控制可通過(guò)“儀表控制/DCS ”選擇開關(guān) (圖2中SA2) 進行轉換。
4、變(biàn)頻調(diào)速的運行效果
4.1 節能
現将變頻調速改造前後的裝置耗能進
山東錦工有限公司是一家專業生産羅茨風機、羅茨鼓風機、回轉式鼓風機等機械設備公司，位於(yú)有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工緻力於(yú)新産品的研發，新産品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，赢得瞭(le)市場好評和認可。産品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。
一污水處(chù)理廠(chǎng)客戶對羅茨鼓風機進行技術改造後，跟我們交流節能改造技術經驗，下面錦工技術人員簡要總結一下，羅茨鼓風機節能改造的經驗，全是幹貨。
首先，客戶改變(biàn)瞭(le)過去以調節出口閥門大小方式來調節風壓或風量的生産方式，勞動強度減輕，調節的及時性好，單機能耗明顯下降。其次，客戶加裝瞭(le)錦工羅茨風機專用變(biàn)頻器，變(biàn)頻器對風機實行節能改造後具有以下幾點優點：
1、提高功率因素，減(jiǎn)少無功功率損(sǔn)耗 ；
2、採(cǎi)用變(biàn)頻器控制具有自動節能控制功能，能根據負載情況自動調整電壓和頻率，使電機運行在最高效率狀态下；
3、變(biàn)頻器具有先進的磁通矢量控制，低頻輸出額定轉矩，能對(duì)羅茨風機實行強有力的控制 ；
4、節(jié)約(yuē)能源，降低運行成本；
5、實現軟啓動、啓動時無大電(diàn)流沖(chōng)擊；
6、延長螺茨風機的使用壽命。最後，客戶總結，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，採(cǎi)用變頻器控制，來達到節能的目的，同時，在水泵安裝的時候，也要注意以下幾點來達到節能的目的。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、在進水能保持清潔的情況下，可去掉濾網。5、調整軸向間隙，防止葉輪口環和軸向間隙不恰當，使用時應根據水泵的出廠說明調整。6、及時消除管道堵塞物。異物留在進水管、葉輪或導流殼流道内，都将使出水量減少。7、防止水泵進氣。水泵進瞭(le)空氣，出水量會明顯減少，應對各密封部位檢查維護。8、採(cǎi)用聯軸器直接傳動代替平皮帶，可提高傳動效率。9、有些地方，能不用底閥的盡量不用底閥。
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