羅茨風(fēng)機(jī) 變頻 節(jié)能 改造：羅茨風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能效益分析

　　原標(biāo)題：羅茨風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)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(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。

　　泵與羅茨風(fēng)機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能和動(dòng)能的通用流體機(jī)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(fēng)機(jī)所消耗的電能幾乎占到廠用電的70～80%。提高泵與羅茨風(fēng)機(jī)的效率，合理進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，是企業(yè)節(jié)能減排的重要途徑。

　　變速調(diào)節(jié)技術(shù)是泵類和羅茨風(fēng)機(jī)普遍采用的一項(xiàng)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(jì)算是關(guān)系到項(xiàng)目是否具備改造可行性的關(guān)鍵因素。目前，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果的分析，多直接運(yùn)用相似定律，與實(shí)測(cè)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(shí)際的節(jié)能量計(jì)算方法，最后通過(guò)相關(guān)改造項(xiàng)目檢驗(yàn)其準(zhǔn)確性。

　　2 泵與羅茨風(fēng)機(jī)的相似定律

　　根據(jù)流體力學(xué)原理，對(duì)同一臺(tái)泵與羅茨風(fēng)機(jī)，相似工況之間的性能參數(shù)關(guān)系為：

　　（1）

　　式中Q為流量;n為轉(zhuǎn)速;H對(duì)于泵為揚(yáng)程，對(duì)于羅茨風(fēng)機(jī)為壓頭;N為功率。

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

　　（2）

　　顯然這是一條過(guò)原點(diǎn)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(yùn)行時(shí)，大多存在靜揚(yáng)程或背壓。此時(shí)，兩種轉(zhuǎn)速下的工況點(diǎn)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(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n1。轉(zhuǎn)速改變?yōu)閚2之后，泵與羅茨風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)為E2，而轉(zhuǎn)速為n2時(shí)，與A1所對(duì)應(yīng)的相似工況為A2，顯然A2≠ E2。

　　該負(fù)荷下的節(jié)能率通過(guò)計(jì)算可表示為：

　　（3）

　　該方法在計(jì)算節(jié)能量時(shí)要知道泵與羅茨風(fēng)機(jī)的性能曲線、管路特性曲線，但這些數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)很難得到，因此，在實(shí)際改造項(xiàng)目中難以采用。

　　4 基于額定流量和額定功率的計(jì)算法

　　對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)、水泵原采用閥門、擋板進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，后采用變頻調(diào)節(jié)，《泵與羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)》給出了一個(gè)節(jié)能量計(jì)算公式：

　　（4）

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

　　當(dāng)流量的調(diào)節(jié)范圍在（0.5-1）Qe時(shí)，電機(jī)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(jī)構(gòu)效率。

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

　　（8）

　　5 實(shí)例計(jì)算

　　某熱電公司一次羅茨鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)為：額定風(fēng)量m?/h，電機(jī)額定功率2400kW，風(fēng)門開(kāi)度30～40%。

　　5.1 節(jié)電量計(jì)算

　　風(fēng)門開(kāi)度為30%，羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流為107A，電機(jī)的功率為：

　　PL=1.732×10000×107×0.88=1630.85 kW;

　　羅茨風(fēng)機(jī)的額定功率與電機(jī)的額定功率差別較大，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)電機(jī)一般會(huì)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(jī)的額定功率除以安全系數(shù)作為風(fēng)門全開(kāi)時(shí)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(fēng)機(jī)在不同風(fēng)門開(kāi)度下的節(jié)電情況統(tǒng)計(jì)如表1。

　　5.2 節(jié)電量計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證

　　表2和表3分別為工頻和變頻的實(shí)際抄表數(shù)值及平均每小時(shí)耗電量。

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

　　由實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算一次羅茨風(fēng)機(jī)變頻后的節(jié)電率為22.22%，與理論節(jié)能量計(jì)算結(jié)果（23.14%）大致相符，證明所提出的節(jié)能量計(jì)算方法是適用的。

　　6 總結(jié)

　　本文研究了泵與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相似定律的適用性，提出了適用于實(shí)際項(xiàng)目節(jié)能評(píng)價(jià)的計(jì)算方法，并對(duì)項(xiàng)目實(shí)施后的節(jié)能情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，初步驗(yàn)證了計(jì)算方法的可靠性，還需在后續(xù)類似項(xiàng)目中進(jìn)一步驗(yàn)證。

　　：

羅茨風(fēng)機(jī) 變頻 節(jié)能 改造：羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造節(jié)能分析

　　300MW抽氣凝汽式汽輪機(jī)組凝結(jié)水泵變頻改造 荊永昌;袁波;郭雷;

　　凝結(jié)泵變頻改造節(jié)能效果分析 鄭濤;范曉英;王耀坤;

　　凝結(jié)水泵變頻改造后的運(yùn)行分析 梁永忠;解曉輝;

　　變頻器在瓦斯發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用 宋蘇輝;

　　供水泵房電機(jī)變頻改造應(yīng)用研究 何文華;

　　循環(huán)冷卻水離心泵變頻改造 張愛(ài)榮;惠化周;靳軍;

　　礦井主通風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能效果分析及應(yīng)用 盛團(tuán)秀;

　　選礦車間高壓環(huán)水泵變頻改造效益分析 張永德;張國(guó)彬;

　　600MW火電機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)變頻改造 王旻;趙寒冰;

　　冷凍水泵變頻改造中的節(jié)能評(píng)價(jià) 靳映輝;譚春江;

　　熱電廠鍋爐給水系統(tǒng)變頻改造及節(jié)能分析 王躍;宮先太;張子敏;蔣瑞燕;

　　10t/h燃?xì)庹羝仩t風(fēng)機(jī)水泵變頻改造 趙建國(guó);馬英力;王海燕;

　　ZINVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在煤山眾勝水泥風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能總結(jié) 楊忠林;付金建;

　　柳電公司#1、#2爐給粉機(jī)變頻改造 李啟鵬;

　　國(guó)產(chǎn)高壓變頻器在鍋爐引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用 宋暉;

　　凝結(jié)水泵變頻改造調(diào)試與節(jié)能潛力挖掘 張寶;

　　英威騰高壓變頻器在新疆南崗水泥廠窯尾風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造 李明光;

　　柳電公司#1、2爐給粉機(jī)變頻改造 李啟鵬;

　　變頻調(diào)速技術(shù)在鋼廠的節(jié)能應(yīng)用 吳曉盼;郭慶華;諶金輝;梁超;

　　10kV高壓電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的380V低壓改造 王榮東;祝張發(fā);柯盛穩(wěn);

　　公司主要設(shè)備進(jìn)行變頻改造的可行性分析 郭勝利

　　風(fēng)機(jī)變頻改造實(shí)現(xiàn)高效除塵 謝安民

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羅茨風(fēng)機(jī) 變頻 節(jié)能 改造：羅茨風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能改造.doc

　　羅茨風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能改造

　　摘 要：某卷煙廠除塵房羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)欠載狀態(tài)，部分風(fēng)量經(jīng)旁路放空，造成能源嚴(yán)重浪費(fèi)。通過(guò)分析了羅茨風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速工作特性和變頻調(diào)速控制的節(jié)能原理，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行變頻節(jié)能改造。運(yùn)行實(shí)踐表明，改造后風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速控制運(yùn)行，性能穩(wěn)定可靠，能夠獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　關(guān)鍵詞：羅茨風(fēng)機(jī)；變頻器；節(jié)能改造

　　一、前言

　　某卷煙廠除塵房主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)車間機(jī)臺(tái)除塵和煙絲風(fēng)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(fù)壓輸送至壓塵機(jī)處理。其中集塵器的負(fù)壓由兩臺(tái)22KW的羅茨風(fēng)機(jī)提供，一臺(tái)用于制絲線集塵，一臺(tái)用于卷包線集塵。原風(fēng)機(jī)額定功率的設(shè)計(jì)選型是根據(jù)工藝的最大流量來(lái)選擇的，按當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)思路，風(fēng)機(jī)的選型一般在滿足工藝負(fù)荷工作條件下還要增加一定的裕量。但實(shí)際運(yùn)行中，工藝的運(yùn)行參數(shù)隨各種因素而發(fā)生變化，往往實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷要比設(shè)計(jì)的最大流量小得多，造成能源浪費(fèi)的情況。

　　二、問(wèn)題的提出

　　根據(jù)本系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)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(fèi)掉。因此，對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造有著顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效應(yīng)。

　　三、節(jié)能改造方法的確定

　　羅茨風(fēng)機(jī)屬容積回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)，其工作特點(diǎn)是當(dāng)轉(zhuǎn)速一定而壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時(shí)，流量的變動(dòng)甚微，轉(zhuǎn)速和流量之間保持正比的關(guān)系。采用旁路調(diào)節(jié)法不能改變羅茨鼓風(fēng)機(jī)的吸氣量，所以風(fēng)機(jī)始終在滿負(fù)荷下運(yùn)行，無(wú)法節(jié)能。而改變轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)吸氣量發(fā)生變化，其功率消耗也隨之改變。所以，對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變速調(diào)節(jié)就可達(dá)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(fēng)機(jī)風(fēng)量，即能減少風(fēng)機(jī)電耗的浪費(fèi)。

　　一）羅茨鼓風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速工作特性

　　1、流量特性

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)的理論流量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系式為

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量為

　　由式（1）和式（2）可知，對(duì)每一臺(tái)具體的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，其葉輪外徑、長(zhǎng)度和面積利用系數(shù)都是一個(gè)定值，當(dāng)可忽略容積效率的變化時(shí)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的流量正比于轉(zhuǎn)速。

　　2、功率特性

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率為

　　由式（1）和式（3）可知，當(dāng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，其軸功率與轉(zhuǎn)速成正比。

　　3、 轉(zhuǎn)矩特性

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為

　　由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速成正比，因此由式（1）可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩不變，即羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)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(guò)逆變回路，將直流變成不同頻率的交流電，使電機(jī)獲得無(wú)級(jí)調(diào)速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機(jī)的輸出軸功率。

　　羅茨風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用交流三相異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速與電源頻率的關(guān)系為[3]

　　由式（1）可知，轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)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(shù)對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，不但可達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)也可提高裝置的自動(dòng)控制水平。

　　四、羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造

　　一）、硬件設(shè)計(jì)

　　1、變頻器的選用

　　根據(jù)電機(jī)容量，選用丹佛斯FC300變頻器。

　　丹佛斯FC300系列變頻器的優(yōu)點(diǎn)：

　　（1） 調(diào)速范圍廣，機(jī)械特性硬，精度高，運(yùn)行可靠；

　　（2） 磁通―電流控制（FCC）功能改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，并且優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的控制；

　　（3） 控制不同的負(fù)載，具有相應(yīng)的V/F特性；

　　（4） 變頻器的PID調(diào)節(jié)器具有較高的品質(zhì)（參數(shù)自整定）可用于簡(jiǎn)單的過(guò)程控制；

　　（5） 快速電流限制功能（FCL），避免運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；

　　（6）可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱等功能。

　　2、變頻器控制與調(diào)節(jié)

　　變頻器可通過(guò)在控制柜門“遠(yuǎn)程/本地”開(kāi)關(guān)的切換實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程控制”與“本地控制”。“遠(yuǎn)程控制”是在主控室內(nèi)上位機(jī)與變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，操作人員可通過(guò)觸摸屏的畫面對(duì)風(fēng)機(jī)和變頻器的工作電流、頻率、轉(zhuǎn)速以及啟動(dòng)、停止、故障等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)操作人員根據(jù)工藝或外界條件的變化，通過(guò)改變變頻器的頻率來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。

　　另外，在風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)還裝有一個(gè)本地控制的機(jī)旁操作箱，在風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)可在電機(jī)旁進(jìn)行操作。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，在變頻器出現(xiàn)故障后，可將故障變頻器通過(guò)旁路柜隔離，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)可切換為工頻運(yùn)行或啟、停控制。

　　二）、PLC與變頻器通訊的實(shí)現(xiàn)

　　原除塵系統(tǒng)的配置為：1套PLC主站（S7-300，315-2DP），1個(gè)MP 270觸摸屏，現(xiàn)將兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)的Danfoss FC300變頻器通過(guò)現(xiàn)有的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行PL

羅茨風(fēng)機(jī) 變頻 節(jié)能 改造：羅茨風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能改造

　　原標(biāo)題：羅茨風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)等水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣設(shè)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(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷全國(guó)各地及東南亞，深受客戶好評(píng)。

　　某卷煙廠除塵房主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)車間機(jī)臺(tái)除塵和煙絲風(fēng)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(fù)壓輸送至壓塵機(jī)處理。其中集塵器的負(fù)壓由兩臺(tái)22KW的羅茨風(fēng)機(jī)提供，一臺(tái)用于制絲線集塵，一臺(tái)用于卷包線集塵。原風(fēng)機(jī)額定功率的設(shè)計(jì)選型是根據(jù)工藝的最大流量來(lái)選擇的，按當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)思路，風(fēng)機(jī)的選型一般在滿足工藝負(fù)荷工作條件下還要增加一定的裕量。但實(shí)際運(yùn)行中，工藝的運(yùn)行參數(shù)隨各種因素而發(fā)生變化，往往實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷要比設(shè)計(jì)的最大流量小得多，造成能源浪費(fèi)的情況。二、問(wèn)題的提出根據(jù)本系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)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(fèi)掉。因此，對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造有著顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效應(yīng)。三、節(jié)能改造方法的確定羅茨風(fēng)機(jī)屬容積回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)，其工作特點(diǎn)是當(dāng)轉(zhuǎn)速一定而壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時(shí)，流量的變動(dòng)甚微，轉(zhuǎn)速和流量之間保持正比的關(guān)系。采用旁路調(diào)節(jié)法不能改變羅茨鼓風(fēng)機(jī)的吸氣量，所以風(fēng)機(jī)始終在滿負(fù)荷下運(yùn)行，無(wú)法節(jié)能。而改變轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)吸氣量發(fā)生變化，其功率消耗也隨之改變。所以，對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變速調(diào)節(jié)就可達(dá)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(fēng)機(jī)風(fēng)量，即能減少風(fēng)機(jī)電耗的浪費(fèi)。一）羅茨鼓風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速工作特性1、流量特性羅茨鼓風(fēng)機(jī)的理論流量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系式為羅茨鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量為由式（1）和式（2）可知，對(duì)每一臺(tái)具體的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，其葉輪外徑、長(zhǎng)度和面積利用系數(shù)都是一個(gè)定值，當(dāng)可忽略容積效率的變化時(shí)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的流量正比于轉(zhuǎn)速。2、功率特性羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率為由式（1）和式（3）可知，當(dāng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，其軸功率與轉(zhuǎn)速成正比。3、 轉(zhuǎn)矩特性羅茨鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速成正比，因此由式（1）可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩不變，即羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)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(guò)逆變回路，將直流變成不同頻率的交流電，使電機(jī)獲得無(wú)級(jí)調(diào)速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機(jī)的輸出軸功率。羅茨風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用交流三相異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速與電源頻率的關(guān)系為[3]由式（1）可知，轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)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(shù)對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，不但可達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)也可提高裝置的自動(dòng)控制水平。四、羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造一）、硬件設(shè)計(jì)1、變頻器的選用根據(jù)電機(jī)容量，選用丹佛斯FC300變頻器。丹佛斯FC300系列變頻器的優(yōu)點(diǎn)：（1） 調(diào)速范圍廣，機(jī)械特性硬，精度高，運(yùn)行可靠；（2） 磁通―電流控制（FCC）功能改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，并且優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的控制；（3） 控制不同的負(fù)載，具有相應(yīng)的V/F特性；（4） 變頻器的PID調(diào)節(jié)器具有較高的品質(zhì)（參數(shù)自整定）可用于簡(jiǎn)單的過(guò)程控制；（5） 快速電流限制功能（FCL），避免運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；（6）可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱等功能。2、變頻器控制與調(diào)節(jié)變頻器可通過(guò)在控制柜門“遠(yuǎn)程/本地”開(kāi)關(guān)的切換實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程控制”與“本地控制”。“遠(yuǎn)程控制”是在主控室內(nèi)上位機(jī)與變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，操作人員可通過(guò)觸摸屏的畫面對(duì)風(fēng)機(jī)和變頻器的工作電流、頻率、轉(zhuǎn)速以及啟動(dòng)、停止、故障等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)操作人員根據(jù)工藝或外界條件的變化，通過(guò)改變變頻器的頻率來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。另外，在風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)還裝有一個(gè)本地控制的機(jī)旁操作箱，在風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)可在電機(jī)旁進(jìn)行操作。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，在變頻器出現(xiàn)故障后，可將故障變頻器通過(guò)旁路柜隔離，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)可切換為工頻運(yùn)行或啟、停控制。二）、PLC與變頻器通訊的實(shí)現(xiàn)原除塵系統(tǒng)的配置為：1套PLC主站（S7-300，315-2DP），1個(gè)MP 270觸摸屏，現(xiàn)將兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)的Danfoss FC300變頻器通過(guò)現(xiàn)有的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行PLC和變頻器的通訊，變頻器通過(guò)PROFIBUS-DP來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟/停和調(diào)速控制，并把變頻器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)輸送并顯示在觸摸屏MP 270，從而達(dá)到對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的運(yùn)行控制目的。五、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行效果一）系統(tǒng)改造后的調(diào)試完成羅茨風(fēng)機(jī)變頻器改進(jìn)安裝后，并投入系統(tǒng)運(yùn)行前的調(diào)試，目的主要是檢查所選擇的變頻器性能、改進(jìn)方案的功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。經(jīng)調(diào)試，變頻器性能運(yùn)行非常穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。二）運(yùn)行效果變頻器經(jīng)過(guò)一個(gè)月試運(yùn)行及投入正常使用后，從實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，變頻運(yùn)行狀態(tài)比較穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。設(shè)備方面由于變頻具有軟啟動(dòng)功能避免了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊損害，轉(zhuǎn)速的降低，對(duì)風(fēng)機(jī)的葉輪、軸承等壽命得以延長(zhǎng)，設(shè)備運(yùn)行狀況良好。1、節(jié)能效益制絲集塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行實(shí)際工頻大約為42HZ，工作電流為32A；卷包集塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行實(shí)際工頻大約為40HZ，工作電流為34A。根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)可計(jì)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(shí)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(shí)間16小時(shí)，一個(gè)月生產(chǎn)天數(shù)20天，一個(gè)月可節(jié)約電能4296.47 kW。2、設(shè)備影響（1） 避免了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊損害及對(duì)電網(wǎng)的沖擊；（2） 提高了羅茨風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制能力；（3） 減少了羅茨風(fēng)機(jī)及其消聲器等的機(jī)械振動(dòng)、噪聲和沖擊；（4） 由于轉(zhuǎn)速的降低，羅茨風(fēng)機(jī)的葉輪、軸承等壽命得以延長(zhǎng)。六、結(jié)束語(yǔ)變頻器控制技術(shù)用于羅茨風(fēng)機(jī)控制達(dá)到顯著的節(jié)電效果，提高了設(shè)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(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

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