真空系统加装罗茨风机改造_罗茨鼓风机

真空系统加装罗茨风机改造：罗茨风机改造

　　首先，客户改变了过去以调节出口阀门大小方式来调节风压或风量的生产方式，劳动强度减轻，调节的及时性好，单机能耗明显下降。经罗茨鼓风机节能改造,不但可达到节能目的,同时也可提高装置的自动控制水平其次，客户加装了罗茨风机专用变频器，变频器对风机实行节能改造后具有以下几点优点：

　　1、提高功率因素，减少无功功率损耗 ;

　　2、采用变频器控制具有自动节能控制功能，能根据负载情况自动调整电压和频率，使电机运行在较高效率状态下;

　　3、变频器具有先进的磁通矢量控制，低频输出额定转矩，能对罗茨风机实行强有力的控制 ;

　　4、节约能源，降低运行成本;

　　5、实现软启动、启动时无大电流冲击;

　　6、延长螺茨风机的使用寿命。

真空系统加装罗茨风机改造：罗茨风机改造方案案例及变频器技术规范

　　原标题：罗茨风机改造方案案例及变频器技术规范

　　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。

　　罗茨鼓风机改造方案

　　罗茨风机正常运行工况：两台运行，一台备用。罗茨风机电动机采用变频控制方式，在除尘配电间增加罗茨风机变频控制柜，罗茨风机控制逻辑在DCS系统内设计编制，实现了手、自动控制及无扰切换等功能。

　　罗茨风机变频运行时，压力母管上的电动调节阀保持全关，通过改变罗茨风机电动机转速来调节清灰压力；变频器出现故障时，风机跳闸后，手动切换至工频定速运行，通过控制压力母管上的电动调节阀的开度来调节清灰压力。

　　罗茨风机变频运行向定速切换时，应停运罗茨风机，手动切换一次回路后，按原启动方式投入运行。

　　变频器接入原电气回路。罗茨风机变频装置的手动旁路由三把刀闸组成，其中QS2和QS3属于单刀双掷刀闸，一个在合位时，另一个必定在分位。

　　罗茨风机电机进行变频改造后，原先DCS系统对罗茨风系统的控制方式发生了改变，必须对所有设计罗茨风系统的顺控、自动逻辑和画面进行全面修改，增加变频模式下操作、顺控启停、事故联锁、协调控制等功能。

　　罗茨风机变频器主要技术规范

　　1.安装、投运变频器装置后原电机不加任何改动可直接应用。

　　2.主电源故障时，变频器在3秒钟内不停机，一旦主电源重新受电，装置系统能自动恢复正常工作而无需运行人员的任何干预，以满足主电源母线切换的需要。

　　3.变频器内部通讯采用光纤连接，以提高通讯速度和抗干扰能力，变频器内部强弱电信号分开布置光电隔离、铁壳屏蔽，对本体控制系统就地控制柜没有谐波影响，柜内设有屏蔽端子和接地设施。变频装置冷却系统可靠，考虑冗余配置。单台冷却风机故障不影响系统正常运行，并报警远传到控制室。 每一套冷却装置拆装方便，并不影响变频装置的安全可靠运行。

　　4.变频装置提供电动机所需的过载、过流、过压、欠压、过热、缺相保护以及进线变压器的保护和变频器过载，变频器过热等保护功能。

　　5.变频装置动力电源和控制电源分开供电，动力电源为变频调速系统内部供电，控制电源独立于动力电源系统。控制电源故障时，变频器不能立即停机，能保持运行半小时以上，以便维护人员处理电源故障。变频器自备UPS，可维持30min。变频器可在输出不带电机的情况下进行空载调试，也可在使用380VAC进行空载调试。

　　6.当母线上电动机成组启动时，对变频器运行无影响。变频器瞬时失电后，如果超过5个周波，变频器自动使输出功率为零，使电容上的容量输出时间较长。待输入电压恢复正常后，重新提升输出频率到给定值，此过程由加减时间控制，不应有初始化时间。如果失电时间超过3秒，则变频器保护停机，需要系统复位后才能重新启动。

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真空系统加装罗茨风机改造：罗茨风机系统节能改造研究

　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨风机、罗茨鼓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。此类产品已广泛应用于电力、污水处理、环保、化工、钢铁、建材、农药、制药等行业。产品和服务远销全国各地及东南亚，深受客户好评。

　　1 罗茨风机自动调节功率问题

　　对于罗茨风机系统来说，由于交流电动机自身没有功耗调节装置，不能像锅炉主机一样自动调节输入输出功率，当系统负荷下降以后，罗茨风机系统仍不得不以最大转速运行，造成实际耗电大量浪费的现象。如果安装WG2008系列智能节电一体柜系统，就能根据实际负荷量的大小，动态地自动或手动调节鼓风引风量和消耗功率，把系统不需要的那部分耗电节省下来。（一般节电率可达30%-70%左右）

　　2 电动机轻载运行时的低效率问题

　　由于电动机的负载特性在负载发生变化时是由无数条负载特性U/I曲线组成的。因此，单纯改变电动机的电源频率并不能最大限度达到节能的目的。

　　当电机负荷减小时，电流曲线的最低点会发生平移，此时如果不能及时找到电流曲线的最低工作点并输出相应的电压值，仍会有较大一部分电能被白白浪费掉（大致在7%―10%左右）

　　3 节电原理

　　罗茨风机属平方转矩负载，根据流体力学的知识可知：

　　①罗茨风机的流量与水泵的转速成正比；

　　②罗茨鼓风机的扬程与转速的平方成正比；

　　③罗茨风机的轴功率与转速的立方成正比。

　　也就是说当罗茨风机转速下降20%时，流量也同比例下降了20%，但扬程却下降了（h-ho）/h×100%=[h（1-0.64）]/h×100%=36%，轴功率下降了48.8%，这时的轴功率即为节电率。当转速下降时扬程以转速的平方形式下降，轴功率则以转速的立方形式下降，而流量只是同比例下降（见表1）。

　　罗茨风机的使用率比较高，造型容量都比较大，但在实际使用过程中时大时小甚至及小，而罗茨风机仍旧按照额定的功率运行，故而造成了浪费。现通过VF2000系列变频器恒温自动控制来进行节能改造，在按实际温度需求量的情况下进行节能，这样既不影响生产又能达到更好的节能效果。

　　从流体力学的理论角度分析：

　　罗茨风机的流量与转速成一次方关系：Q11/n1∝Q2/n2

　　罗茨风机的功率与转速成三次方关系：P1/（n1）3∝P2/（n2）3

　　4 采用变频节能装置的优点、特点

　　4.1 矢量控制电机参数自动调节

　　特点：内建动态参数自动调节功能，可自动识别电机参数，确保系统的稳定性和精确性。变频器运转在无感矢量控制演算系统，提供额外的转矩补偿电压，除了补偿负载增加造成的转差，并且增加电机低速运转转矩。

　　优点：实现参数可以用自动调谐，低频转矩大，转速精度高。采用先进的可编程式端子，并且配合各种产业机械常用的预设功能，可让用户随心所欲地发挥本产品的许多附加功值。

　　4.2 谐波小

　　WG2008系列变频器大功率都内置有直流电抗器减小了谐波，也提高了对电源动态干扰的抵抗力。

　　设备在全电压启动、运行、停止的过程中，由于无法及时有效地调节设备，会使机械产生严重震动并且噪音增加等现象，这些现象都有极大的破坏性，并会增加进线变压器的负荷状况。采用WG2008系列变频智能控制系统后，可以通过延长升、降速时间来延长起动或停机的过程，即使在运行过程中，也要通过对工作频率点的选择，跳过容易引起设备共振的工作点，从而使轴承的磨损减轻，设备的工作寿命延长。

　　5 控制原理

　　由于罗茨鼓风机系统中设备的设计和选用是根据系统在外部环境、温度条件最差，设备的各支路满负荷运行，再加上一定设计余量来确定的，但实际使用中，绝大多数时间罗茨风机系统是在非满负荷状态下运行，这样系统长时间工作于低效率状态，有时甚至出现风门关闭而罗茨风机仍不得不全速运行的现象，造成很大的能源浪费，因此，具有极大的节能潜力。

　　根据国际通行的“最低限度满足使用”的原则，通过直接控制结果变量，对系统进行运行工况实时跟踪，自动调节罗茨风机的运行状况，使系统始终保持在高效节能和最佳的运行状态。

　　6 综述

　　采用变频器恒温自动控制来进行节能改造，设立参数自动调节功能，可自动识别电机参数，确保系统的稳定性和精确性。变频器运转在无感矢量控制演算系统，提供额外的转矩补偿电压，除了增加电机低速运转转矩之外，并且可以补偿负载增加造成的转差。

　　同时变频器大功率都内置有直流电抗器减小了谐波，也提高了对电源动态干扰的抵抗力，从而使轴承的磨损也大大减轻，设备的工作寿命将大大延长。

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　　上一篇: 罗茨风机的震动故障及运行保障措施

　　下一篇: 罗茨风机变频调速装置的应用

真空系统加装罗茨风机改造：罗茨风机节能改造，怎样改？

　　CG-17玻璃三级高真空油扩散泵

　　? GG－17玻璃膨胀系数低，能更好地耐受很高的温度差变，故该泵比同型泵能受得起高温而且使用寿命也更长。该泵适用于电子工业，如电子管。显象管。X光管，以及半导体单晶硅的冶炼提纯，高沸点的油脂蒸馏提纯分离，日光灯，保温瓶高真空排气的仪器。

　　? 工作原理

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　　? 先由转动真空泵把系统抽到10-２Pa扩散泵油被加热沸腾,以高速从喷出的油蒸汽流不断将系统内气体分子带到泵的侧臂弯管球泡处空气压缩机根据电动机，涡轮等动力装置得到动力以产生压缩空气，

　　在各行业里长使用的也是不可缺少的一部分。

　　空压机根据压缩方式分为容积式和涡轮式。容积式空压机(Positive Displacement Compressor)

　　是以容积的减小达到压缩的目的。涡轮式空压机（Dynamic Compressor or Turbo Compressor)

　　是以运动能源转换成压缩能源达到压缩的目的。容积式和涡轮式以如下表来区分。

　　1. Reciprocating compressors

　　往复式空压机在各行业里是常见的也是客户普遍选择的空压机。往复式空压机的特点如下：

　　① 容易得到较高的压缩空气。

　　② 压缩效率高。

　　③ 压力-流量特性比较稳定。

　　④ 价格低廉。

　　相反，往复式空压机是以活塞的往复运动来压缩的，所以也有很多缺点。

　　① 因为往复运动的惯性，其旋转速度受限制。

　　② 因为惯性产生震动。

　　③ 压缩空气带有脉动。

　　④ 无油空压机以外汽缸内部需要润滑油，所以排出的压缩空气里包含润滑油。

　　过去称之为空压机的代名词的往复式空压机在需要大流量的情况下被螺杆或者涡轮式所代替。

　　在中型空压机行业里有被螺杆式空压机代替的倾向。

　　在小型空压机行业里也慢慢的被螺杆式所代替。

　　但还是占有不可缺少的一席之地。

　　在中-高压空压机行业里往复式空压机是必不可少的占有重要地位。

　　2. Rotary screw compressors

　　螺杆式旋转容积式空压机最常见的是螺杆式空压机。

　　螺杆式空压机螺杆内部有旋转体主螺杆（Male Rotor)与副螺杆（Female Rotor)。

　　通过副螺杆旋转吸入空气并且压缩，排出来达到空气压缩。

　　螺杆式空压机可根据所排出的压缩空气有无包含润滑油来区分无油或者喷油螺杆式空压机之分。

　　2.1 喷油式螺杆空压机

　　喷油式螺杆空压机有喷射适当的润滑油量来解除压缩空气时产生的热量和同时起到压缩空间的封闭，

　　润滑作用的优点。如下：

　　① 直接冷却适当量的润滑油，排出温度降低，压缩过程与同温压缩接近得到较高的效率。

　　② 润滑油直接冷却，以提高每级压缩比。

　　③ 注入的润滑油可以密封旋转体之间，旋转体与箱体之间。随着冷却内部热膨胀减小，

　　间隙减小，以低速得到很高的效率。.

　　④ 以低速可以达到高效率，震动小，噪音低。

　　⑤ 以内部润滑方式，主螺杆可以直接带动副螺杆。

　　⑥ 可以选择适当的容量调节，有效的运转。

　　⑦ 排出的气体没有脉动。

　　2.2 无油式螺杆空压机

　　无油式螺杆空压机排出的压缩空气 不含润滑油，其特点如下：

　　① 螺杆与箱体之间，螺杆之间不接触，不需要内部的润滑，所以可以得到不含油分的清洁的压缩空气。

　　② 排出压力没有脉动。

　　③ 维护与检修方便。

　　④ 震动小。

　　⑤ 唯一的缺点是所排出压力受到限制。

　　3. Turbo compressors

　　涡轮式空压机是以旋转体的机械能源转换成空气的运动能源。

　　离心式空压机的特点是旋转式，有如下优点。

　　① 排出压力没有脉动，而且稳定性高。

　　② 避免混入润滑油?，可以得到清洁的空气。

　　③ 是高速旋转型，在同等功率之下，比别的空压机节约能源。

　　离心式空压机的缺点有：,

　　① 压力上升与气体的比重和回转体的速度有关，所以每级压力上升比容积式低，

　　流量小的情况下其效率也会降低。

　　② 压缩特性对设计，机械加工度，使用条件敏感。

　　③ 压力-排量特性包含不安定因数，所以在运转时使用风量降至预计的 70~80%时，出现震动现象。

　　4. Diaphragm compressors

　　膜片式空压机是容积式无油空压机。以膜片的运动方式分为机械运转和油压运转。

　　机械式膜片空压机为小型空压机。机械式的价格比较低，而且机构简单，压缩压力低于大气压力。

　　机械式需要考虑到轴承的重量，所以受到使用限制。但油压式比机械式容易产生高的压力。

　　膜片式空压机的优点如下：

　　① 密封性能强，可以得到稳定的压力。

　　② 与气体完全分开压缩，可以得到 100% 无油的清洁压缩空气。

　　这种形式的缺点是排出量低，压缩比受到限制。机械式采用合成膜片。油压式采用金属膜片，

　　可以形成高压。这两种可以合成为两级压缩。

　　机械式膜片空压机为了形成高压，采用压力容器把箱体和空压机密封的形式。

　　5. Rotary sliding vane compressor

　　回转式叶片空压机在汽缸内部设置回转体，在回转体上又设置了叶片。

　　叶片与汽缸的空间随着回转体的旋转变化压缩空气。通常使用润滑油注入到汽缸内产生密封，润滑，

　　同时解决发热的油冷却形式。

　　这种形式的叶片与汽缸或旋转体产生磨擦，所以对叶片的材质非常重要，应选择耐热性能高，

　　对油或水分的吸收率小的材料。

　　但有如下缺点。

　　① 从结构上不可避免因旋转而产生的磨擦。

　　② 叶片的强度限制于旋转速度。旋转速度高时采用两级压缩式，但体积会增大。

　　③ 结构上不能制作高压。.

　　6. Rotary tooth compressors

　　Rotary Tooth compressor的回转体端面需要平衡，与外部的齿轮齿合。与螺杆式相比不能只旋转

　　其中一个螺杆。主要适用在制作无油空压机。这种装置以 2.5bar的一级压缩和 7bar的两级压缩来制作。

　　可以得到10bar的压力。

　　回转体不需要精密加工，机构比较简单。集结,待气体密度达到机械真空泵的工作范围而被抽出,从而逐渐获得高真空.

　　? 水环式真空泵/液环真空泵工作原理

　　? 水环真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000~4000Pa，串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为1~2×105Pa表压力。

　　? ? 水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，因此，水环泵应用日益增多。

　　? 在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

　　? ?综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。

　　? 罗茨泵的工作原理：

　　? ?罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。

　　? 罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。

　　? 但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。

　　? 旋片式真空泵工作原理

　　? 旋片式真空泵（简称旋片泵）是一种油封式机械真空泵。其工作压强范围为~1.33×10-2 （Pa）属于低真空泵。它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。

　　? ?旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体，若附有气镇装置，还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的，对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。

　　? ?旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。旋片泵多为中小型泵。旋片泵有单级和双级两种。所谓双级，就是在结构上将两个单级泵串联起来。一般多做成双级的，以获得较高的真空度。

　　? ?旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下：在入口压强为1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1（Pa）下，其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。

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　　? ? 旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。

　　? ?两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分，当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A

　　? ?的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大（即膨胀），气体压强降低，泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强，因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间 B的位置，气体开始被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转，达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。

　　(!)罗茨鼓风机工作原理: ?OlcWptM$ ?

　　其主要工作元件是转子。随着转轴安装位置不同，罗茨鼓风机有W式 (卧式) 和L式 (立式) 之分。W式的两个转子中心线在同一水平面内，气流为垂直流向；L式的两个转子中心线在同一垂直面内，气流为水平流向。工作时耦合的转子以相同的速度作反向旋转，在转子分向侧 (图中W式的下侧和L式的左侧) ，由于气室容积由小变大，此侧形成低压区，得以进气。在转子的合向侧 (图中W式的上侧和L式的右侧) ，气室容积由大变小，此侧形成高压区，得以压送气体。气体从低压区向高压区的输送，则依靠转子任一端将气体从低压区沿机壳区间 (图上的内线区间) 扫人高压区。转轴旋转一转，气体便定量地被压送四次。因此，它的流量与转速成正比，同时不受高压区压力变化的影响。 d$<1

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