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罗茨风机变频怎么计算节电量_罗茨风机

时间:21-10-30  来源:锦工罗茨风机原创

罗茨风机变频怎么计算节电量:力久高效永磁变频电机在罗茨风机行业取得良好节能效果

  原标题:力久高效永磁变频电机在罗茨风机行业取得良好节能效果

  罗茨风机由于结构简单,制造方便,应用领域可谓相当广泛,在如此广泛的应用领域里,节省用电量,为企业节约生产成本在当前是大势所趋,在这个大趋势下TYP高效永磁变频电机应运而生。

  TYP高效永磁变频电机是经过特殊设计的与同步变频器配套使用的变频无级调速电机,可在变频电源下工作,电机转子上镶有高强度的磁钢,采用稀土永磁特殊材料制成,磁强度大,起动及运行的过载转矩大、电流小、工作频率范围宽。TYP高效永磁变频电动机适用于无级调速的场合,具有较高的转速范围和较好的调速控制性能,可替代YX3、YVP、YCT等系列三相异步电动机,节能有着不可忽视的表现,与普通三相异步变频电机相比节能可达15%左右。

  山东力久电机设计生产的TYP高效永磁同步电动机应用于在罗茨行业取得了显著的节能效果。我们以原配套电机为Y280M-4-90KW普通三相异步变频电机更换为90kW永磁变频同步电机为例,现场采用永磁专用变频器控制,设备接电度表同时段进行测试,测试结果:

  Y280M-4-90kW普通三相异步电动机每小时平均用电量为72kWh

  TYP280M-90kW 1500转高效永磁变频同步电机用电量为60.6kWh

  由此计算每小时平均节电11.4度,平均节电率为11.4/72=15.83%

  以计算节电量,节电量相当可观。

  作为TYP永磁变频电机的研发生产厂家,力久电机的新产品开发致力于“以市场需求为目标,以科技领先为方向”,从而实现持续发展。以客户需求为导向,不断开拓进取,用最优质的产品和服务回馈广大用户的信任。

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罗茨风机变频怎么计算节电量: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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罗茨风机变频怎么计算节电量:罗茨风机变频调速运行方式

  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。

  在绝大多数情况下,罗茨风机都工作在偏离风量最大需求的状态下,即罗茨风机按不变的设计指标投入运行,造成风量过大,从根本上讲,罗茨风机的定速运行与实际风量需求的不断改变的情况不相适应。通过对罗茨风机采取变频调速,当实际需求风量较小时,通过调低转速,罗茨鼓风机的轴功率可大幅度地成3次方规律降低,折入轴功率也减少,从而使运行电耗大幅度地降低。与采用挡板成闸门调节风量的方法相比,变频调速可高效率地实现需用功率与实际供给功率的最佳匹配。

  1.变频调速运行方式

  1.1三速选择运行

  电机可以预先给定的3种速度运行。风扇、鼓罗茨风机在不同的季节、不同的时段由于用风量需要不同而进行风量切换,振动筛筛分不同材质的颗粒时.以预先给的速度运转。应用逆变器的电机三速选择运转回路,使用SA—OT2选用件构成的电路。

  高、中、低的速度指令由外部输入后,则选定频率给定信号给逆变器输入指令,以结定的速度运转。A型逆变器设有三速选择信号用端子,对于此场合是方便的,所以术需要选用件。频率给定可有3挡速度,高、中、低速,各自使用电位器可以调节。

  值得注意的是要有联锁回路,防止有2个外部速度给定信号同时输入。选用件与逆变器间的频率给定信号由于电压低.电流弱,原则上不能有接点加入。加入接点时,为防止接触不良应当用2个灵敏继电器接点并联使用,提高工作可靠程度。

  1.2自动运行

  在电机在运转过程中自动控制流量、压力、温度的变化,使之为一定值,这种情况叫自动运行。采取自动运行模式,首先检出作为罗茨风机、水泵输出的流量、压力、温度的变化,用PID(比例积分、微分控制)调节器调节速度,使用FR-FA选用件构成电机自动运转回路图。将流量、压力、速度检出器的输出输入给PID调节器,给出速度指令使电机自动运转,以保持检出值为给定值。选用件FR-FA是将PID调节器的电流输出变换为电压输出的一种I/U变换器。对于仅使用自动运转时,可将逆变器本身的频率给定信号切换开关选择在20mA处,不需要前置放大器(仅对A型)。

  1.3并联运行

  采用一台逆变器同时驱动多台并联电动机运行,叫并联运行。这种并联运行方式主要用于换气扇等小容量罗茨风机的统一速度控制。而且这种运行方式,不能使用逆变器内的电子热保护,所以每台电机外加热继电器。逆变器在运行中如果将停止的电机直接投入,有时因启动电流保护装置动作,使逆变器停止工作。

  1.4并联运行

  采用一台频率给定器向多台逆变器发出速度指令,使电机并联运转,称为并联运行。这种运行方式用途及注意事项:这种运行方式主要用于中容量的泵类、罗茨鼓风机、皮带输送机等控制为防止干扰产生误动作,频率给定器的接线要使用屏蔽线。

  1.5比例运行

  通过给定多台电机的运转速度比例来控制调节多台电机速度的运行方式叫比例运行。如3台皮带输送机按某比例供给3种原料,混合比由各比例给定单元给定,然后只转动主速给定器就可以改变全体的速度。田中示出了比例结定,电源接通,启动开关接通后,即使主速给定器的刻度指示为零,M3输送机也工作运转,再转动主速给定器的旋钮,则M2、M1顺次开始旋转。在中途M1、M2的转速也变为相同,然后M3、M1顺次升到额定转速,但M2到最后也达不到额定转速。该运行方式由于频率给定信号电压低、电流弱,需接入触点时要用微电流开关用继电器的2个触点并联;信号线的接线要远离动力线,并采用绞合屏蔽线。

  2.变频器的选取

  对于罗茨风机系统的变频调速设计,选取变频器时应首先必须充分认识到使用变频调速的目的是什么;变频调速系统应用在什么场合及负载特性的具体情况,并从容量、输出电压、输出频率、保护构造、U/f(电压/频率)模式、电网一逆变器的切换、瞬停再启动等诸方面进行综合考虑,进而选择满足要求的机种、机型。

  通常变频器主要技术指标以适用电机功率(kw)、输出容量(kvA)、额定输出电流(A)表示:其中,额定输出电流为变频器可以连续输出的最大交流电流有效值,不管用于何种用途.都不允许电流连续流过值超过此值。输出容量指:三相情况下的额定输出电压与额定输出电流决定的三相视在功率。适用电机功率是以2、4极标准电机为对象,表示在输出额定电流以内可以传动的电机功率,鼠笼式电动机是2极电机即一对极电机,变频调速系统能很经济地与鼠笼式异步电动机构成控制调速配合使用。常常将变频器功率选得比实际配用电机功率更大一些。

  变频器已经广泛地应用于交流电动机的速度控制,其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。在罗茨风机、水泵、压缩机等流体机械上应用变频器可以节约大量电能。除此之外,如果将恒速交流电力拖功系统改造为转速可调的交流调速系统,可以取得明显的节能效果:例如:交流调速应用生产加工制造企业罗茨风机、压缩机、水泵类机械,把原来用挡板、节流阀控制风量、流量方式改为转速控制方式,由于电动机所消耗的功率与转速的立方成正比,因而能获得显著的节能效果。

  3.自控式变频调速

  除了利用静止的变频装置给同步电动机提供变频变压电源外,自控式变频调速与他控式变频调速不同之处在于同步电动机的转子上装有一台转了位量检测器,由它发出信号来控制变频装置的输出电压的频率。也就是说,自控式中的变频装置与他控式中的变频装置不向,自控式变频装置中的输出频率不是独立调节的,而是由转子位置检测器控制的。调速时,通过改变同步电动机的输入电压来调节转速。例如当U1减小时,T减小,打破了原有的平衡,n下降,这时转了位置检测器发出信号,调节变频装置的输出频率,使人随之下降,T回升,直到重新出现T=T2+T0为止,电动机在一个比原来低的频率和转速下重新稳定运行,由于这种电动机的定子频率与转子转速始终保持同步,电动机不会出现失步等问题,这是这种调速方法重要优点之一。

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罗茨风机变频怎么计算节电量: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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