将原有罗茨式鼓风机改造成由永磁伺服电机、伺服驱动器、铝合金叶轮、控制系统型鼓风机。
1、高效永磁伺服电机
永磁同步伺服电机最高转速可达10万转，具有95%以上的高效率，与其他一般电机不同，具有良好的冷却效果；
2、铝合金叶轮
采用高强度航空铝合金材质叶轮，五轴加工中心高速铣削成型，设计精度可达到0.001毫米保证运行高效，采用先进的表面处理工艺在恶劣环境中保持高效率运行，铝合金材料非常轻适合高速旋转中运行。
3、悬浮轴承
100%纯无油悬浮轴承，没有机械性的摩擦，使用寿命可达半永久性，无机械性震动，单纯输送空气，在高温下能够稳定启动。
4、伺服驱动器
永磁高速电机采用经过验证的最新型变频系统，
优化电机冷却控制器布线，专用散热装置，通过
伺服控制器产生的热量不需机体内排出通过电机
吸入排出。
5、控制系统
采用PLC控制系统，触摸屏上设置或显示流量、
功率、转速、出风压力、温度等信息，可实现就地
、远程控制，丰富的控制模式（定压力、定流量、
定转速、比例控制、手动控制）满足现场使用要求
罗茨鼓风机的节能改造
摘要 : 通过对罗茨鼓风机变转速工作特性的分析,对系统进行了变频调速改造。运行效果表明 , 变频调速改造后的节能效果显著。
1 引言
罗茨鼓风机是均苯四甲酸二酐生产装置中的关键设备 , 也是最大的耗电设备。我院实训基地均苯四甲酸二酐装置中的罗茨鼓风机为
RF240型,其额定工况参数为流量Q=56m3/min,转速n=800rPmin,功率N=75kW;驱动电机为Y315S-6型三相异步电动机。均苯四甲酸二酐装置生产时,需根据生产负荷、季节、反应情况随时调节进入装置的风量,装置运行近两年来,一直工作在欠载状态,部分风量经旁路放空,造成能源严重浪费。根据本装置的运行数据统计,罗茨鼓风机工作时的流量一般为额定流量的70%～80%,即所消耗的电能有20%～30%通过放空被浪费掉了。同时,在放空过程中噪声很大,达到110dB
。对罗茨鼓风机进行节能改造有着显著的经济和环境效应。
2 罗茨鼓风机节能改造方法的确定
罗茨鼓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。
经过比较可知,在几种调节方法中,变频调速技术最为先进,它只需通过调节供电电源频率大小,改变电机转速,即可达到调节罗茨鼓风机流量的目的,而且变频调速效率高,调速性能好,调速改造方便。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。
3、罗茨鼓风机变频调速改造
3.1罗茨鼓风机变转速工作特性
3.1.1流量特性
3.2 变频调速的工作原理
变频调速的主要工作原理是将三相交流工频电源经大功率整流元件整流 , 变成直流 , 再将直流电用正弦波脉宽调制技术 ( SPWM)
逆变为频率可调、幅度亦随之改变的三相交流电 , 以此为电源供给电机使用 ( 图 1) , 可以根据需要将电源频率调节到一定的值。
式中 n ———电机转速 ,r/min
f ———电源频率 ,Hz
P ———电机的磁极对数
s ———电机转差率 , 额定负载时一般为 1.5% ～6% 之间 , 对确定的电机可视为定值由式 (5) 可知 , 转速 n 正比于电源频率
f , 调节f 就可以达到调节 n 的目的。
3.3 罗茨鼓风机变频调速的控制方案
根据电机容量 , 选用 Schneider Altivar38 90kW变频器。 Altivar 系列变频器是一种静止的变频器
,适用于高速传动、风机水泵类负载和各种恒转矩负载的传动 , 在恶劣环境中使用也能保持良好性能。其最大的特点是安装简便 , 参数显示清晰 , 性能优越
( 具有自适应、自调整功能 ) , 坚固耐用 ( 电机传动装置具有自动保护 ) , 维护简单、方便 , 节能效果明显。
变频器控制接线如图2,此变频调速系统有两个主要特点。
(1) 保留原有的降压启动装置 , 以备变频器故障时使用。即罗茨鼓风机可在工频与变频两种状态下运行。变频柜面板上“工频
/变频”选择开关旋至工频时 , 罗茨鼓风机将工作于原有的降压启动运行回路 ; 当选择开关旋至变频时 ,
罗茨鼓风机处于变频运行状态,风机的调速经变频器进行控制。但应注意,在运行过程中,不得进行工频/变频切换。
(2) 变频调速器的控制可以是自动的,也可以是手动的。将总控室面板上的“手动/自动”选择开关 (图2中SA1) 旋至手动时
,电机的调速将由多圈电位器来控制 ,
操作人员根据工艺或外界条件的变化,通过旋转电位器来调整电机转速；将选择开关旋至自动时,电机的调速将由温控仪表进行 PID控制,或由 DCS
系统进行控制。温控仪表进行 PID控制与 DCS 系统控制可通过“仪表控制/DCS ”选择开关 (图2中SA2) 进行转换。
4、变频调速的运行效果
4.1 节能
现将变频调速改造前后的装置耗能进行比较( 以生产均四甲苯的负荷为30kg/h时) 。
(1)
改造前耗能(2003年4月)。罗茨鼓风机电机电流为110～120A,日耗电量1320～1440kWh,月耗电量39600～43200kWh。4月份实际电费
4.1万元。
(2)改造后耗能(2003年5月)。罗茨鼓风机电机电流为70～85A,日耗电量840～1020kWh,月耗电量25200～30600kWh。5月份实际电费3.49万元。
(3)节能效益。由以上数据可得:每月节约电量14400～12600kWh,取下限12600kWh,按电价0.55元/kWh计算,每月节约电费为.55元=6930元。实际(2003年5月)节约电费4.1-3.49=0.61万元。
(4) 投资回收时间。变频调速系统技术改造总投资6万元,经9～10个月运行,即可收回全部投资成本,经济效益显著。
4.2 提高控制精度
安装变频器后,引入流量反馈信号,采用变频器的PID闭环控制或DCS控制,转速自动随流量变化,转速稳定即可获得稳定的流量,从而可提高控制精度。
4.3 降低噪声
采用变频调速系统,避免了罗茨鼓风机的旁路放空,噪声从110dB 左右降低至60dB左右,大大降低了实训基地的生产噪声。
4.4 设备寿命
由于采用了变频调速技术 , 电机启动、调速平稳 , 不存在启动电流冲击 , 减少了罗茨鼓风机出口压力瞬间提高对风机的冲击 ,
从而延长了风机及其它设备的使用寿命。而且 , 罗茨鼓风机和驱动电机都处于相对额定转速较低的转速上 , 因而其零部件的机械磨损减少 ,
延长了使用寿命。
5、结论
均苯四甲酸二酐生产装置中罗茨鼓风机变频调速系统的应用 , 实现了装置的节能运行 , 提高了罗茨鼓风机的使用寿命 ,
且大大降低了生产装置的噪声。变频器对罗茨鼓风机来说是一种使用方便、故障率低、节能效果明显的设备。变频器的价 格较高 , 变频调速系统的一次性投资较大
, 但其节能效果明显 , 本装置变频调速系统投入使用 9 ～ 10个月便收回全部投资。
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。产品和服务远销全国各地及东南亚，深受客户好评。
一污水处理厂客户对罗茨鼓风机进行技术改造后，跟我们交流节能改造技术经验，下面锦工技术人员简要总结一下，罗茨鼓风机节能改造的经验，全是干货。
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。
其次，客户加装了锦工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，使电机运行在最高效率状态下；
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。
最后，客户总结，在污水处理系统中，各种水泵也需要节能，我们可以根据工艺的需要，采用变频器控制，来达到节能的目的，同时，在水泵安装的时候，也要注意以下几点来达到节能的目的。
1、选择合理的安装位置，减少弯头，使出水口正对水池。
2、缩短管路。
3、扩大出水管径。
4、在进水能保持清洁的情况下，可去掉滤网。
5、调整轴向间隙，防止叶轮口环和轴向间隙不恰当，使用时应根据水泵的出厂说明调整。
6、及时消除管道堵塞物。异物留在进水管、叶轮或导流壳流道内，都将使出水量减少。
7、防止水泵进气。水泵进了空气，出水量会明显减少，应对各密封部位检查维护。
8、采用联轴器直接传动代替平皮带，可提高传动效率。
9、有些地方，能不用底阀的尽量不用底阀。
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24小时销售服务
(来自：三叶罗茨风机，二叶罗茨风机，罗茨风机，罗茨鼓风机，变频器，
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