罗茨风机的变频改造节能分析_罗茨鼓风机

罗茨风机的变频改造节能分析：变频器在罗茨风机节能改造方案.

　　变频器在罗茨风机节能改造方案 对多数企业而言，电费是未被企业控制的最后一项本钱，人们普遍以为电费开支是难以被控制的，交电费天经地义，由于用电设备消耗多少电，是同其机电特性所决定的，主观的控制无能为力。很显然，此观念是错误的。在全国上下用电形势严重的情况下，作为我们的企业而言，应该注重能源的节约，注重先进节能机制的采取，先进技术的应用，把能耗降到最低 ，即保护环境又为企业创造经济效益。实践证实，通过一系列的技术和治理措施，企业至少可以减少20～60%的经营本钱。 通常产业锅炉上的鼓风、引风机，给水泵都是电机以定速运转，再通过改变风机进口的档板开度来调节风量或通过改变水泵出口管路上的调节阀开度来调节给水量。而风机和水泵的最大特点是负载转矩与转速的平方成正比，而轴功率与转速的立方成正比，因此如将电机的定速运转改为根据需要的流量来调节电机的转速就可节约大量的电能。 　　在中心空调、炼钢厂、水泥制造、化纤等行业中都用到风机。在没有调速控制之前，一般采用降压起动，并且正常运行后，电动机全速运行，而风量的大小则通过风门来调节。一般情况下，风门的开度为50%～80%，电机只能是满负荷运行，电动机的工作效率很低，造成很大浪费。 采用中衡国通变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。 由图可以说明其节电原理： 图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2） 为管网风阻特性（风门全开）。假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。假如生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。假如采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着明显减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。 由流体力学可知，风量与转速的一次方成正比，风压H与转速的平方成正比，轴功率N与转速的三次方成正比。采用变频器进行调速，当风量下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,假如风量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,当然还需要考虑由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等.即使这样,这个节能数字也是很可观的,因此在装有风机水泵的机械中,采用转速控制方式来调节风量或流量,在节能上是个有效的方法。 使用中衡国通变频器对风机实行节能改造后： 　　 1、进步功率因素，减少无功功率损耗 2、采用中衡国通系列变频用具有自动节能控制功能，能根据负载情况自动调整电压，使电机运行在最高效率状态下　 3、中衡国通系列变频器采用先进的磁通矢量控制，低频输出额定转矩，能对螺茨风机实行强有力的控制 4、节约能源，运行本钱降低 5、延长螺茨风机的使用寿命 6、软启动、启动时无大电流冲击

罗茨风机的变频改造节能分析：罗茨风机变频改造节能效益分析

　　原标题：罗茨风机变频改造节能效益分析

　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨鼓风机、罗茨真空泵、回转风机等机械设备公司，位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇，近年来，锦工致力于新产品的研发，新产品双油箱罗茨风机、水冷罗茨风机、油驱罗茨风机、低噪音罗茨风机，赢得了市场好评和认可。

　　泵与罗茨风机是把机械能转换为流体压力能和动能的通用流体机械，在石化、冶金、电厂中使用非常普遍，例如，在热电厂中，泵与罗茨风机所消耗的电能几乎占到厂用电的70～80%。提高泵与罗茨风机的效率，合理进行节能技术改造，是企业节能减排的重要途径。

　　变速调节技术是泵类和罗茨风机普遍采用的一项重要的节能措施，变频节能改造节能效益和节能量的计算是关系到项目是否具备改造可行性的关键因素。目前，对变频调速技术节能效果的分析，多直接运用相似定律，与实测节能效果存在很大误差。

　　本文拟分析相似定律的适用范围，探讨切合实际的节能量计算方法，最后通过相关改造项目检验其准确性。

　　2 泵与罗茨风机的相似定律

　　根据流体力学原理，对同一台泵与罗茨风机，相似工况之间的性能参数关系为：

　　（1）

　　式中Q为流量;n为转速;H对于泵为扬程，对于罗茨风机为压头;N为功率。

　　如图1，A1点的流量和扬程己知为QA1和HA1，任一与A1点相似的工况点参数为Q和H，则：

　　（2）

　　显然这是一条过原点的抛物线，称为相似曲线，与A1相似的工况全在这条线上。

　　相似定律的前提是调节前后工况必须相似，但泵运行时，大多存在静扬程或背压。此时，两种转速下的工况点不直接满足相似定律。如图1所示，管路特性曲线为h=hp+SQ2，原工况为A1，对应的转速为n1。转速改变为n2之后，泵与罗茨风机的工况点为E2，而转速为n2时，与A1所对应的相似工况为A2，显然A2≠ E2。

　　该负荷下的节能率通过计算可表示为：

　　（3）

　　该方法在计算节能量时要知道泵与罗茨风机的性能曲线、管路特性曲线，但这些数据在现场很难得到，因此，在实际改造项目中难以采用。

　　4 基于额定流量和额定功率的计算法

　　对罗茨风机、水泵原采用阀门、挡板进行节流调节，后采用变频调节，《泵与罗茨风机节能技术》给出了一个节能量计算公式：

　　（4）

　　式中：PL、Q为水泵、罗茨风机采用挡板调节流量时的电机输入功率和流量;Pe为水泵、罗茨风机额定功率，kW;Qe为水泵、罗茨风机额定流量，m3/s。

　　当流量的调节范围在（0.5-1）Qe时，电机变频调节相比节流调节的节电率k为：

　　（5）

　　式中ηb为调速机构效率。

　　将式（4）带入式（5），即可得到基于电机功率PL、Pe的变频调速相对于节流调节的节电率计算公式：

　　（8）

　　5 实例计算

　　某热电公司一次罗茨鼓风机参数为：额定风量m?/h，电机额定功率2400kW，风门开度30～40%。

　　5.1 节电量计算

　　风门开度为30%，罗茨风机运行电流为107A，电机的功率为：

　　PL=1.732×10000×107×0.88=1630.85 kW;

　　罗茨风机的额定功率与电机的额定功率差别较大，因为在设计时电机一般会根据轴功率考虑1.05～1.30的安全系数确定，所以用电机的额定功率除以安全系数作为风门全开时的轴功率，这里取安全系数为1.25，则：Pe=2400/1.25=1920 kW

　　将PL和Pe带入式（3-13），节电率为： k=27.14%。

　　节电量： ΔP=PL×k=1630.85 ×27.14%=442.61 kW

　　罗茨风机在不同风门开度下的节电情况统计如表1。

　　5.2 节电量计算结果验证

　　表2和表3分别为工频和变频的实际抄表数值及平均每小时耗电量。

　　变频后实际节电率=（1494-1162）/1494=22.22%

　　由实际统计数据计算一次罗茨风机变频后的节电率为22.22%，与理论节能量计算结果（23.14%）大致相符，证明所提出的节能量计算方法是适用的。

　　6 总结

　　本文研究了泵与罗茨鼓风机相似定律的适用性，提出了适用于实际项目节能评价的计算方法，并对项目实施后的节能情况进行统计，初步验证了计算方法的可靠性，还需在后续类似项目中进一步验证。

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罗茨风机的变频改造节能分析：罗茨风机变频调速的优点与特性

　　罗茨风机在冶金、建材、化工、纺织等行业有着广泛应用，目前不使用变频器的罗茨风机控制系统主要是让电机恒转速运转，采用罗茨风机的进出风阀门调节，将压力控制在一定范围，从而实现流量控制。这种方式不仅操作且浪费大量电能，在能源日趋紧张的局势下，势必要对其进行变频改造。

　　一、变频调速优点

　　罗茨风机交流变频调速技术是降低风机运转能耗有效方式，其主要优点如下：

　　1、可实现平滑的无级调速、精度高，范围宽（0-100%），效率可达95%以上；

　　2、启动转矩大，可限定在额定值的1-1.25倍，启动电流小，电动机的转矩脉动小，可实现软启动且运行平稳。

　　3、安装容易，调速方便，操作简单，容易与可编程逻辑控制器、分布式控制系统衔接；

　　4、可靠性高，且有过流、过压、欠压、过载等多种保护功能。

　　二、风机特性

　　罗茨风机为容积式风机，输送的风量与转数成比例，三叶型叶轮每转动一次由2个叶轮进行3次吸、排气，在2根平行的轴上设有2各三叶型叶轮，轮与椭圆形机箱内孔面及各叶轮三者之间始终保持微小的间隙，由于叶轮互为反方向匀速旋转，使箱体和叶轮所包围着的一定量的气体由吸入的一侧输送到排出的一侧。各支叶轮始终由同步齿轮保持正确的相位，不会出现互相碰触现象，因而可以高速化，不需要内部润滑，而且结构简单，运转平稳、振动小、噪声低、性能稳定，适应多种用途，用途广泛。

　　罗茨风机变频调速的优点与特性山东锦工重工机械有限公司专业生产制造各类罗茨风机、罗茨真空泵、MVR蒸汽压缩机、回转风机等设备，承接气力输送系统工程，生产旋转供料器、仓泵、料封泵、旋转阀等各类气力输送设备，综合以上所讲如有遗漏或问题欢迎咨询锦工在线客服。

罗茨风机的变频改造节能分析：罗茨风机的变频节能改造

　　原标题：罗茨风机的变频节能改造

　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨风机、罗茨鼓风机、回转式鼓风机等水产养殖曝气设备公司，位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇，近年来，锦工致力于新产品的研发，新产品双油箱罗茨鼓风机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨鼓风机，赢得了市场好评和认可。产品和服务远销全国各地及东南亚，深受客户好评。

　　某卷烟厂除尘房主要负责生产车间机台除尘和烟丝风送，由除尘系统和集尘系统组成，系统采用布袋式除尘器，采用集中集尘并由负压输送至压尘机处理。其中集尘器的负压由两台22KW的罗茨风机提供，一台用于制丝线集尘，一台用于卷包线集尘。原风机额定功率的设计选型是根据工艺的最大流量来选择的，按当时的设计思路，风机的选型一般在满足工艺负荷工作条件下还要增加一定的裕量。但实际运行中，工艺的运行参数随各种因素而发生变化，往往实际运行负荷要比设计的最大流量小得多，造成能源浪费的情况。二、问题的提出根据本系统的运行数据统计，罗茨风机实际使用的功率也仅为额定功率的70%--75%左右。，即所消耗的电能有20%～25%被浪费掉。因此，对罗茨鼓风机进行节能改造有着显著的经济和环境效应。三、节能改造方法的确定罗茨风机属容积回转式风机，其工作特点是当转速一定而压力在允许范围内加以调节时，流量的变动甚微，转速和流量之间保持正比的关系。采用旁路调节法不能改变罗茨鼓风机的吸气量，所以风机始终在满负荷下运行，无法节能。而改变转速，使风机吸气量发生变化，其功率消耗也随之改变。所以，对罗茨鼓风机进行变速调节就可达到节能的目的，而调速方法也较多。若改为变频调速方式调节风机风量，即能减少风机电耗的浪费。一）罗茨鼓风机变转速工作特性1、流量特性罗茨鼓风机的理论流量与转子转速的关系式为罗茨鼓风机的实际流量为由式（1）和式（2）可知，对每一台具体的罗茨鼓风机，其叶轮外径、长度和面积利用系数都是一个定值，当可忽略容积效率的变化时，罗茨鼓风机的流量正比于转速。2、功率特性罗茨鼓风机的轴功率为由式（1）和式（3）可知，当罗茨鼓风机转速n变化时，其轴功率与转速成正比。3、 转矩特性罗茨鼓风机的转矩为由于罗茨鼓风机的轴功率与转速成正比，因此由式（1）可知，当转速变化时，转矩不变，即罗茨鼓风机属于恒转矩运行。二）变频调速的工作原理变频器调速的原理是将交流顺变成直流，平滑滤波后再经过逆变回路，将直流变成不同频率的交流电，使电机获得无级调速所需的电压和频率，从而直接改变和控制电机的输出轴功率。罗茨风机的驱动采用交流三相异步电动机，其转速与电源频率的关系为[3]由式（1）可知，转速与频率成正比，只要改变频率即可改变电动机的转速，当频率在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。因此，决定采用变频调速技术对罗茨鼓风机进行技术改造，不但可达到节能目的，同时也可提高装置的自动控制水平。四、罗茨风机的变频改造一）、硬件设计1、变频器的选用根据电机容量，选用丹佛斯FC300变频器。丹佛斯FC300系列变频器的优点：（1） 调速范围广，机械特性硬，精度高，运行可靠；（2） 磁通―电流控制（FCC）功能改善动态响应特性，并且优化电动机的控制；（3） 控制不同的负载，具有相应的V/F特性；（4） 变频器的PID调节器具有较高的品质（参数自整定）可用于简单的过程控制；（5） 快速电流限制功能（FCL），避免运行中不应有的跳闸；（6）可实现电动机的过压、欠压、过热等功能。2、变频器控制与调节变频器可通过在控制柜门“远程/本地”开关的切换实现“远程控制”与“本地控制”。“远程控制”是在主控室内上位机与变频器进行数据通信，操作人员可通过触摸屏的画面对风机和变频器的工作电流、频率、转速以及启动、停止、故障等状态进行实时监控。同时操作人员根据工艺或外界条件的变化，通过改变变频器的频率来调节转速。另外，在风机房内还装有一个本地控制的机旁操作箱，在风机出现故障时可在电机旁进行操作。为了保证生产的连续运行，在变频器出现故障后，可将故障变频器通过旁路柜隔离，风机电动机可切换为工频运行或启、停控制。二）、PLC与变频器通讯的实现原除尘系统的配置为：1套PLC主站（S7-300，315-2DP），1个MP 270触摸屏，现将两台罗茨风机的Danfoss FC300变频器通过现有的PROFIBUS-DP网络进行PLC和变频器的通讯，变频器通过PROFIBUS-DP来实现电机的启/停和调速控制，并把变频器的实际运行状态通过PROFIBUS网络输送并显示在触摸屏MP 270，从而达到对罗茨风机的运行控制目的。五、系统调试及运行效果一）系统改造后的调试完成罗茨风机变频器改进安装后，并投入系统运行前的调试，目的主要是检查所选择的变频器性能、改进方案的功能是否达到设计要求以及满足实际生产需要。经调试，变频器性能运行非常稳定，达到设计要求。二）运行效果变频器经过一个月试运行及投入正常使用后，从实际运行来看，变频运行状态比较稳定，满足设计要求，系统稳定可靠。设备方面由于变频具有软启动功能避免了电机启动时对电机的冲击损害，转速的降低，对风机的叶轮、轴承等寿命得以延长，设备运行状况良好。1、节能效益制丝集尘风机的运行实际工频大约为42HZ，工作电流为32A；卷包集尘风机运行实际工频大约为40HZ，工作电流为34A。根据测定数据可计算有功功率，其公式：P=1.732×U×I×cosα改造前：P1=1.732IV cosα=1.732×380×45×0.85=25.17kW制丝集尘改造后：P2=1.732×380×32×0.85=17.90KW卷包集尘改造后：P3=1.732×380×34×0.85=19.02KW每小时节电P节约=2× P1- P2- P3=13.43kW车间每天两班生产，工作时间16小时，一个月生产天数20天，一个月可节约电能4296.47 kW。2、设备影响（1） 避免了电动机启动时对电机的冲击损害及对电网的冲击；（2） 提高了罗茨风机的自动控制能力；（3） 减少了罗茨风机及其消声器等的机械振动、噪声和冲击；（4） 由于转速的降低，罗茨风机的叶轮、轴承等寿命得以延长。六、结束语变频器控制技术用于罗茨风机控制达到显著的节电效果，提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，经济效益十分明显。

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