羅茨風機的變頻改造節(jié)能分析：變頻器在羅茨風機節(jié)能改造方案.

　　變頻器在羅茨風機節(jié)能改造方案 對多數(shù)企業(yè)而言，電費是未被企業(yè)控制的最后一項本錢，人們普遍以為電費開支是難以被控制的，交電費天經(jīng)地義，由于用電設備消耗多少電，是同其機電特性所決定的，主觀的控制無能為力。很顯然，此觀念是錯誤的。在全國上下用電形勢嚴重的情況下，作為我們的企業(yè)而言，應該注重能源的節(jié)約，注重先進節(jié)能機制的采取，先進技術的應用，把能耗降到最低 ，即保護環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益。實踐證實，通過一系列的技術和治理措施，企業(yè)至少可以減少20～60%的經(jīng)營本錢。 通常產(chǎn)業(yè)鍋爐上的鼓風、引風機，給水泵都是電機以定速運轉，再通過改變風機進口的檔板開度來調(diào)節(jié)風量或通過改變水泵出口管路上的調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)節(jié)給水量。而風機和水泵的最大特點是負載轉矩與轉速的平方成正比，而軸功率與轉速的立方成正比，因此如將電機的定速運轉改為根據(jù)需要的流量來調(diào)節(jié)電機的轉速就可節(jié)約大量的電能。 　　在中心空調(diào)、煉鋼廠、水泥制造、化纖等行業(yè)中都用到風機。在沒有調(diào)速控制之前，一般采用降壓起動，并且正常運行后，電動機全速運行，而風量的大小則通過風門來調(diào)節(jié)。一般情況下，風門的開度為50%～80%，電機只能是滿負荷運行，電動機的工作效率很低，造成很大浪費。 采用中衡國通變頻器對風機進行控制，屬于減少空氣動力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風門控制風量的方法比較，具有明顯的節(jié)電效果。 由圖可以說明其節(jié)電原理： 圖中，曲線（1）為風機在恒定轉速n1下的風壓一風量（H―Q）特性，曲線（2） 為管網(wǎng)風阻特性（風門全開）。假設風機工作在A點效率最高，此時風壓為H2，風量為Q1，軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比，在圖中可用面積AH2OQ1表示。假如生產(chǎn)工藝要求，風量需要從Q1減至Q2，這時用調(diào)節(jié)風門的方法相當于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線（3），系統(tǒng)由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出，風壓反而增加，軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然，軸功率下降不大。假如采用變頻器調(diào)速控制方式，風機轉速由n1降到 n2，根據(jù)風機參數(shù)的比例定律，畫出在轉速n2風量（Q―H）特性，如曲線（4）所示。可見在滿足同樣風量Q2的情況下，風壓H3大幅度降低，功率N3隨著明顯減少，用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面積BH1H3C表示。顯然，節(jié)能的經(jīng)濟效果是十分明顯的。 由流體力學可知，風量與轉速的一次方成正比，風壓H與轉速的平方成正比，軸功率N與轉速的三次方成正比。采用變頻器進行調(diào)速，當風量下降到80%時，轉速也下降到80%，而軸功率N將下降到額定功率的51.2%,假如風量下降到60%,軸功率N可下降到額定功率的21.6%,當然還需要考慮由于轉速降低會引起的效率降低及附加控制裝置的效率影響等.即使這樣,這個節(jié)能數(shù)字也是很可觀的,因此在裝有風機水泵的機械中,采用轉速控制方式來調(diào)節(jié)風量或流量,在節(jié)能上是個有效的方法。 使用中衡國通變頻器對風機實行節(jié)能改造后： 　　 1、進步功率因素，減少無功功率損耗 2、采用中衡國通系列變頻用具有自動節(jié)能控制功能，能根據(jù)負載情況自動調(diào)整電壓，使電機運行在最高效率狀態(tài)下　 3、中衡國通系列變頻器采用先進的磁通矢量控制，低頻輸出額定轉矩，能對螺茨風機實行強有力的控制 4、節(jié)約能源，運行本錢降低 5、延長螺茨風機的使用壽命 6、軟啟動、啟動時無大電流沖擊

羅茨風機的變頻改造節(jié)能分析：羅茨風機變頻改造節(jié)能效益分析

　　原標題：羅茨風機變頻改造節(jié)能效益分析

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。

　　泵與羅茨風機是把機械能轉換為流體壓力能和動能的通用流體機械，在石化、冶金、電廠中使用非常普遍，例如，在熱電廠中，泵與羅茨風機所消耗的電能幾乎占到廠用電的70～80%。提高泵與羅茨風機的效率，合理進行節(jié)能技術改造，是企業(yè)節(jié)能減排的重要途徑。

　　變速調(diào)節(jié)技術是泵類和羅茨風機普遍采用的一項重要的節(jié)能措施，變頻節(jié)能改造節(jié)能效益和節(jié)能量的計算是關系到項目是否具備改造可行性的關鍵因素。目前，對變頻調(diào)速技術節(jié)能效果的分析，多直接運用相似定律，與實測節(jié)能效果存在很大誤差。

　　本文擬分析相似定律的適用范圍，探討切合實際的節(jié)能量計算方法，最后通過相關改造項目檢驗其準確性。

　　2 泵與羅茨風機的相似定律

　　根據(jù)流體力學原理，對同一臺泵與羅茨風機，相似工況之間的性能參數(shù)關系為：

　　（1）

　　式中Q為流量;n為轉速;H對于泵為揚程，對于羅茨風機為壓頭;N為功率。

　　如圖1，A1點的流量和揚程己知為QA1和HA1，任一與A1點相似的工況點參數(shù)為Q和H，則：

　　（2）

　　顯然這是一條過原點的拋物線，稱為相似曲線，與A1相似的工況全在這條線上。

　　相似定律的前提是調(diào)節(jié)前后工況必須相似，但泵運行時，大多存在靜揚程或背壓。此時，兩種轉速下的工況點不直接滿足相似定律。如圖1所示，管路特性曲線為h=hp+SQ2，原工況為A1，對應的轉速為n1。轉速改變?yōu)閚2之后，泵與羅茨風機的工況點為E2，而轉速為n2時，與A1所對應的相似工況為A2，顯然A2≠ E2。

　　該負荷下的節(jié)能率通過計算可表示為：

　　（3）

　　該方法在計算節(jié)能量時要知道泵與羅茨風機的性能曲線、管路特性曲線，但這些數(shù)據(jù)在現(xiàn)場很難得到，因此，在實際改造項目中難以采用。

　　4 基于額定流量和額定功率的計算法

　　對羅茨風機、水泵原采用閥門、擋板進行節(jié)流調(diào)節(jié)，后采用變頻調(diào)節(jié)，《泵與羅茨風機節(jié)能技術》給出了一個節(jié)能量計算公式：

　　（4）

　　式中：PL、Q為水泵、羅茨風機采用擋板調(diào)節(jié)流量時的電機輸入功率和流量;Pe為水泵、羅茨風機額定功率，kW;Qe為水泵、羅茨風機額定流量，m3/s。

　　當流量的調(diào)節(jié)范圍在（0.5-1）Qe時，電機變頻調(diào)節(jié)相比節(jié)流調(diào)節(jié)的節(jié)電率k為：

　　（5）

　　式中ηb為調(diào)速機構效率。

　　將式（4）帶入式（5），即可得到基于電機功率PL、Pe的變頻調(diào)速相對于節(jié)流調(diào)節(jié)的節(jié)電率計算公式：

　　（8）

　　5 實例計算

　　某熱電公司一次羅茨鼓風機參數(shù)為：額定風量m?/h，電機額定功率2400kW，風門開度30～40%。

　　5.1 節(jié)電量計算

　　風門開度為30%，羅茨風機運行電流為107A，電機的功率為：

　　PL=1.732×10000×107×0.88=1630.85 kW;

　　羅茨風機的額定功率與電機的額定功率差別較大，因為在設計時電機一般會根據(jù)軸功率考慮1.05～1.30的安全系數(shù)確定，所以用電機的額定功率除以安全系數(shù)作為風門全開時的軸功率，這里取安全系數(shù)為1.25，則：Pe=2400/1.25=1920 kW

　　將PL和Pe帶入式（3-13），節(jié)電率為： k=27.14%。

　　節(jié)電量： ΔP=PL×k=1630.85 ×27.14%=442.61 kW

　　羅茨風機在不同風門開度下的節(jié)電情況統(tǒng)計如表1。

　　5.2 節(jié)電量計算結果驗證

　　表2和表3分別為工頻和變頻的實際抄表數(shù)值及平均每小時耗電量。

　　變頻后實際節(jié)電率=（1494-1162）/1494=22.22%

　　由實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算一次羅茨風機變頻后的節(jié)電率為22.22%，與理論節(jié)能量計算結果（23.14%）大致相符，證明所提出的節(jié)能量計算方法是適用的。

　　6 總結

　　本文研究了泵與羅茨鼓風機相似定律的適用性，提出了適用于實際項目節(jié)能評價的計算方法，并對項目實施后的節(jié)能情況進行統(tǒng)計，初步驗證了計算方法的可靠性，還需在后續(xù)類似項目中進一步驗證。

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羅茨風機的變頻改造節(jié)能分析：羅茨風機變頻調(diào)速的優(yōu)點與特性

　　羅茨風機在冶金、建材、化工、紡織等行業(yè)有著廣泛應用，目前不使用變頻器的羅茨風機控制系統(tǒng)主要是讓電機恒轉速運轉，采用羅茨風機的進出風閥門調(diào)節(jié)，將壓力控制在一定范圍，從而實現(xiàn)流量控制。這種方式不僅操作且浪費大量電能，在能源日趨緊張的局勢下，勢必要對其進行變頻改造。

　　一、變頻調(diào)速優(yōu)點

　　羅茨風機交流變頻調(diào)速技術是降低風機運轉能耗有效方式，其主要優(yōu)點如下：

　　1、可實現(xiàn)平滑的無級調(diào)速、精度高，范圍寬（0-100%），效率可達95%以上；

　　2、啟動轉矩大，可限定在額定值的1-1.25倍，啟動電流小，電動機的轉矩脈動小，可實現(xiàn)軟啟動且運行平穩(wěn)。

　　3、安裝容易，調(diào)速方便，操作簡單，容易與可編程邏輯控制器、分布式控制系統(tǒng)銜接；

　　4、可靠性高，且有過流、過壓、欠壓、過載等多種保護功能。

　　二、風機特性

　　羅茨風機為容積式風機，輸送的風量與轉數(shù)成比例，三葉型葉輪每轉動一次由2個葉輪進行3次吸、排氣，在2根平行的軸上設有2各三葉型葉輪，輪與橢圓形機箱內(nèi)孔面及各葉輪三者之間始終保持微小的間隙，由于葉輪互為反方向勻速旋轉，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側輸送到排出的一側。各支葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會出現(xiàn)互相碰觸現(xiàn)象，因而可以高速化，不需要內(nèi)部潤滑，而且結構簡單，運轉平穩(wěn)、振動小、噪聲低、性能穩(wěn)定，適應多種用途，用途廣泛。

　　羅茨風機變頻調(diào)速的優(yōu)點與特性山東錦工重工機械有限公司專業(yè)生產(chǎn)制造各類羅茨風機、羅茨真空泵、MVR蒸汽壓縮機、回轉風機等設備，承接氣力輸送系統(tǒng)工程，生產(chǎn)旋轉供料器、倉泵、料封泵、旋轉閥等各類氣力輸送設備，綜合以上所講如有遺漏或問題歡迎咨詢錦工在線客服。

羅茨風機的變頻改造節(jié)能分析：羅茨風機的變頻節(jié)能改造

　　原標題：羅茨風機的變頻節(jié)能改造

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風機、羅茨鼓風機、回轉式鼓風機等水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)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，贏得了市場好評和認可。產(chǎn)品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　某卷煙廠除塵房主要負責生產(chǎn)車間機臺除塵和煙絲風送，由除塵系統(tǒng)和集塵系統(tǒng)組成，系統(tǒng)采用布袋式除塵器，采用集中集塵并由負壓輸送至壓塵機處理。其中集塵器的負壓由兩臺22KW的羅茨風機提供，一臺用于制絲線集塵，一臺用于卷包線集塵。原風機額定功率的設計選型是根據(jù)工藝的最大流量來選擇的，按當時的設計思路，風機的選型一般在滿足工藝負荷工作條件下還要增加一定的裕量。但實際運行中，工藝的運行參數(shù)隨各種因素而發(fā)生變化，往往實際運行負荷要比設計的最大流量小得多，造成能源浪費的情況。二、問題的提出根據(jù)本系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，羅茨風機實際使用的功率也僅為額定功率的70%--75%左右。，即所消耗的電能有20%～25%被浪費掉。因此，對羅茨鼓風機進行節(jié)能改造有著顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效應。三、節(jié)能改造方法的確定羅茨風機屬容積回轉式風機，其工作特點是當轉速一定而壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時，流量的變動甚微，轉速和流量之間保持正比的關系。采用旁路調(diào)節(jié)法不能改變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(jié)能。而改變轉速，使風機吸氣量發(fā)生變化，其功率消耗也隨之改變。所以，對羅茨鼓風機進行變速調(diào)節(jié)就可達到節(jié)能的目的，而調(diào)速方法也較多。若改為變頻調(diào)速方式調(diào)節(jié)風機風量，即能減少風機電耗的浪費。一）羅茨鼓風機變轉速工作特性1、流量特性羅茨鼓風機的理論流量與轉子轉速的關系式為羅茨鼓風機的實際流量為由式（1）和式（2）可知，對每一臺具體的羅茨鼓風機，其葉輪外徑、長度和面積利用系數(shù)都是一個定值，當可忽略容積效率的變化時，羅茨鼓風機的流量正比于轉速。2、功率特性羅茨鼓風機的軸功率為由式（1）和式（3）可知，當羅茨鼓風機轉速n變化時，其軸功率與轉速成正比。3、 轉矩特性羅茨鼓風機的轉矩為由于羅茨鼓風機的軸功率與轉速成正比，因此由式（1）可知，當轉速變化時，轉矩不變，即羅茨鼓風機屬于恒轉矩運行。二）變頻調(diào)速的工作原理變頻器調(diào)速的原理是將交流順變成直流，平滑濾波后再經(jīng)過逆變回路，將直流變成不同頻率的交流電，使電機獲得無級調(diào)速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機的輸出軸功率。羅茨風機的驅動采用交流三相異步電動機，其轉速與電源頻率的關系為[3]由式（1）可知，轉速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電動機的轉速，當頻率在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。因此，決定采用變頻調(diào)速技術對羅茨鼓風機進行技術改造，不但可達到節(jié)能目的，同時也可提高裝置的自動控制水平。四、羅茨風機的變頻改造一）、硬件設計1、變頻器的選用根據(jù)電機容量，選用丹佛斯FC300變頻器。丹佛斯FC300系列變頻器的優(yōu)點：（1） 調(diào)速范圍廣，機械特性硬，精度高，運行可靠；（2） 磁通―電流控制（FCC）功能改善動態(tài)響應特性，并且優(yōu)化電動機的控制；（3） 控制不同的負載，具有相應的V/F特性；（4） 變頻器的PID調(diào)節(jié)器具有較高的品質（參數(shù)自整定）可用于簡單的過程控制；（5） 快速電流限制功能（FCL），避免運行中不應有的跳閘；（6）可實現(xiàn)電動機的過壓、欠壓、過熱等功能。2、變頻器控制與調(diào)節(jié)變頻器可通過在控制柜門“遠程/本地”開關的切換實現(xiàn)“遠程控制”與“本地控制”。“遠程控制”是在主控室內(nèi)上位機與變頻器進行數(shù)據(jù)通信，操作人員可通過觸摸屏的畫面對風機和變頻器的工作電流、頻率、轉速以及啟動、停止、故障等狀態(tài)進行實時監(jiān)控。同時操作人員根據(jù)工藝或外界條件的變化，通過改變變頻器的頻率來調(diào)節(jié)轉速。另外，在風機房內(nèi)還裝有一個本地控制的機旁操作箱，在風機出現(xiàn)故障時可在電機旁進行操作。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)運行，在變頻器出現(xiàn)故障后，可將故障變頻器通過旁路柜隔離，風機電動機可切換為工頻運行或啟、停控制。二）、PLC與變頻器通訊的實現(xiàn)原除塵系統(tǒng)的配置為：1套PLC主站（S7-300，315-2DP），1個MP 270觸摸屏，現(xiàn)將兩臺羅茨風機的Danfoss FC300變頻器通過現(xiàn)有的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡進行PLC和變頻器的通訊，變頻器通過PROFIBUS-DP來實現(xiàn)電機的啟/停和調(diào)速控制，并把變頻器的實際運行狀態(tài)通過PROFIBUS網(wǎng)絡輸送并顯示在觸摸屏MP 270，從而達到對羅茨風機的運行控制目的。五、系統(tǒng)調(diào)試及運行效果一）系統(tǒng)改造后的調(diào)試完成羅茨風機變頻器改進安裝后，并投入系統(tǒng)運行前的調(diào)試，目的主要是檢查所選擇的變頻器性能、改進方案的功能是否達到設計要求以及滿足實際生產(chǎn)需要。經(jīng)調(diào)試，變頻器性能運行非常穩(wěn)定，達到設計要求。二）運行效果變頻器經(jīng)過一個月試運行及投入正常使用后，從實際運行來看，變頻運行狀態(tài)比較穩(wěn)定，滿足設計要求，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。設備方面由于變頻具有軟啟動功能避免了電機啟動時對電機的沖擊損害，轉速的降低，對風機的葉輪、軸承等壽命得以延長，設備運行狀況良好。1、節(jié)能效益制絲集塵風機的運行實際工頻大約為42HZ，工作電流為32A；卷包集塵風機運行實際工頻大約為40HZ，工作電流為34A。根據(jù)測定數(shù)據(jù)可計算有功功率，其公式：P=1.732×U×I×cosα改造前：P1=1.732IV cosα=1.732×380×45×0.85=25.17kW制絲集塵改造后：P2=1.732×380×32×0.85=17.90KW卷包集塵改造后：P3=1.732×380×34×0.85=19.02KW每小時節(jié)電P節(jié)約=2× P1- P2- P3=13.43kW車間每天兩班生產(chǎn)，工作時間16小時，一個月生產(chǎn)天數(shù)20天，一個月可節(jié)約電能4296.47 kW。2、設備影響（1） 避免了電動機啟動時對電機的沖擊損害及對電網(wǎng)的沖擊；（2） 提高了羅茨風機的自動控制能力；（3） 減少了羅茨風機及其消聲器等的機械振動、噪聲和沖擊；（4） 由于轉速的降低，羅茨風機的葉輪、軸承等壽命得以延長。六、結束語變頻器控制技術用于羅茨風機控制達到顯著的節(jié)電效果，提高了設備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而大大減少了設備維護、維修費用，經(jīng)濟效益十分明顯。

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