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罗茨风机系统节能改造研究

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;
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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