探究羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造節(jié)能技術(shù)

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1、探究羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造節(jié)能技術(shù)探究羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造節(jié)能技術(shù)摘耍：羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有使用壽命長、動力平衡性好、氣流速度均勻并且機(jī)械效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、化肥、石化、儀器、建材等行業(yè)，深受用戶青睞，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平提高帶來了巨大的利益，加強(qiáng)羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造節(jié)能技術(shù)的研究是十分必要的。本文作者根據(jù)多年來的工作經(jīng)驗(yàn)，以山東陽谷祥光銅業(yè)熔渣爐所用羅茨風(fēng)機(jī)：L94WDQ=275m2/min（臨沂風(fēng)機(jī)廠）為例,對羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。關(guān)鍵詞：羅茨風(fēng)機(jī)；變頻改造；節(jié)

2、能屮圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1?引言風(fēng)機(jī)根據(jù)其工作原理，大致可分為離心式風(fēng)機(jī)和容積式風(fēng)機(jī)。離心式風(fēng)機(jī)依靠轉(zhuǎn)子葉片與氣流相互作用將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力和動能，而容積式風(fēng)機(jī)則是依靠轉(zhuǎn)子容積的改變，將原動機(jī)的機(jī)械能變?yōu)闅怏w的壓力和動能。容積式風(fēng)機(jī)又分為羅茨風(fēng)機(jī)和葉氏風(fēng)機(jī)。與其它同類風(fēng)機(jī)相比，羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有使用壽命長、動力平衡性好、氣流速度均勻并且機(jī)械效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、化肥、石化、儀器、建材等行業(yè)，深受用戶青睞，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平提高帶來了巨大的利益,加強(qiáng)羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改

3、造節(jié)能技術(shù)的研究具有重要的意義。2羅茨風(fēng)機(jī)的特性羅茨風(fēng)機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，如圖1所示，輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成比例，三葉型葉輪每轉(zhuǎn)動一次由2個葉輪進(jìn)行3次吸、排氣，在2根平行的軸上設(shè)有2個三葉型葉輪，輪與橢圓形機(jī)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(zhuǎn)，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側(cè)輸送到排出的一側(cè)。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(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小，噪聲低，性能穩(wěn)定，適應(yīng)多種用途，已廣泛運(yùn)用。羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行特

4、性的最大特點(diǎn)是其容積回轉(zhuǎn)特性，可以近似認(rèn)為風(fēng)機(jī)所能達(dá)到的最大壓力與轉(zhuǎn)速無關(guān)，即不同轉(zhuǎn)速下所能達(dá)到的最大壓力維持不變，流量與轉(zhuǎn)速成正比。因此，將羅茨風(fēng)機(jī)看成恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。3羅茨風(fēng)機(jī)變頻改造效果分析由于羅茨風(fēng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性,和應(yīng)的羅茨風(fēng)機(jī)系統(tǒng)屬于典型的恒壓輸出系統(tǒng)，因此恒壓控制后系統(tǒng)運(yùn)行在恒轉(zhuǎn)矩變流量狀態(tài)。在采用變頻調(diào)速，且系統(tǒng)流量需減小時，降低羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使羅茨風(fēng)機(jī)在規(guī)定壓力下低流量點(diǎn)運(yùn)行。羅茨風(fēng)機(jī)的輸入功率與流量成近似線性關(guān)系，如圖2所示。因此，羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造后的節(jié)能效果主要決定于所運(yùn)行流量的大小，羅茨風(fēng)

5、機(jī)的耗電量與流量成正比。對于全速工頻運(yùn)行的系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)閥門開度來調(diào)節(jié)流量，則進(jìn)風(fēng)風(fēng)阻增加，使輸入的風(fēng)壓降低，產(chǎn)&大量的電能浪費(fèi);若采用輸出排風(fēng)方法調(diào)節(jié)輸出流量，排岀的風(fēng)也同樣浪費(fèi)，造成電能的浪費(fèi)。因此，采用變頻恒壓控制改造后可降低羅茨風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，減少電消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。系統(tǒng)改造后還可使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟起動、軟停止，減少系統(tǒng)起動對電網(wǎng)的沖擊，減少系統(tǒng)起動次數(shù)，運(yùn)行平穩(wěn)；由于羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的降低，減少了機(jī)械磨耗，延長了電機(jī)和羅茨風(fēng)機(jī)的使用壽命。系統(tǒng)若采用壓力閉環(huán)控制方案改造，可實(shí)現(xiàn)全自動控制，真正實(shí)現(xiàn)無人值守。4羅

6、茨風(fēng)機(jī)變頻改造后節(jié)能量計(jì)算冃前羅茨風(fēng)機(jī)在應(yīng)用時，調(diào)節(jié)方式有兩種，一種是羅茨風(fēng)機(jī)的輸入口有閥門調(diào)節(jié)或輸入流量受限制造成流量不均衡，另一種是釆用輸出側(cè)直接放風(fēng)的方式。在這里對兩種方式分別進(jìn)行變頻改造節(jié)能效果分析。根據(jù)羅茨風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性,由于羅茨風(fēng)機(jī)效率較高，這里忽略損耗。4.1基本計(jì)算公式式中：PW風(fēng)機(jī)消耗的電功率；U電壓；cose功率因素；Q流量；n風(fēng)機(jī)效率；I電流；P壓力；k常數(shù)。4.2輸入側(cè)調(diào)節(jié)方式變頻改造節(jié)能分析計(jì)算對于羅茨風(fēng)機(jī)的應(yīng)用場合來說，工藝要求壓力、流量恒定。由于改造前采用進(jìn)風(fēng)口閥門調(diào)節(jié)，降低了輸入的風(fēng)

7、壓，因此羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)的壓差保持不變：采用變頻調(diào)速后要保證流量不變，但由于羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)壓力升高，進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)的壓差變小，根據(jù)式(2)可知，羅茨風(fēng)機(jī)的消耗功率將隨壓力增加量的降低而降低，因此節(jié)電率為式中:PW節(jié)流節(jié)流運(yùn)行吋的電功率；Py節(jié)流節(jié)流運(yùn)行時的壓差；PW變頻變頻運(yùn)行消耗的功率；Py變頻變頻運(yùn)行時的壓差。根據(jù)理想狀態(tài)方程，假定節(jié)流不影響輸入風(fēng)的溫度，則閥門開放的面積比等于進(jìn)風(fēng)壓力比，即：式屮:S節(jié)流節(jié)流運(yùn)行時的閥門開放截面積；S進(jìn)風(fēng)管截面積。因此，由式(4)、(5)可得:節(jié)電率二1—kf4.3輸出側(cè)調(diào)節(jié)方

8、式變頻改造節(jié)能分析計(jì)算系統(tǒng)在工頻下運(yùn)行，由于改造前采用出口放風(fēng)閥門來調(diào)節(jié)，因此可認(rèn)為羅茨風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行在額定工作狀態(tài)。采用變頻調(diào)速后要保證使用流量不變，關(guān)閉排風(fēng)閥門后,羅茨風(fēng)機(jī)的消耗功率與額定流量的比值為式中:Pe丁頻運(yùn)行吋的電功率；P變頻變頻運(yùn)行消耗的功率；Qy生產(chǎn)線需要的流量；Qe羅茨風(fēng)機(jī)的額定流量。因此節(jié)電率為在實(shí)際計(jì)算時，一般很難得到需要的流量數(shù)值，因