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恒转矩 罗茨风机 变频_罗茨风机

恒转矩 罗茨风机 变频_罗茨风机

恒转矩 罗茨风机 变频:单级离心、多级离心风机与罗茨风机的区别(专业文章)

  01、罗茨风机

  罗茨鼓风机属于容积式鼓风机,是回转式鼓风机的一种,利用两个叶形转子或三个叶形转子在气缸内做相对运动来输送气体。由于转子的不断旋转,被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间内,再经排气口排出,气体经罗茨风机没有内压缩过程。

  罗茨鼓风机结构简单运行平稳、可靠,机械效率高,便于维护和保养,对于被输送气体中所含的粉尘、液滴和纤维不敏感;当压力在一定范围内变化时,转速不变,则流量为一常数;运行时适应性强,在流量要求稳定而阻力变化幅度较大时,可以自动调节;与离心风机相比价格低。但噪声大,存在润滑油向气缸渗漏的缺点,同时其风量调节只能采用调节转速法和旁路放风阀法,调节转速法由于罗茨风机采用恒转矩负载,转速不可调节,而旁路放风阀法则造成能量浪费。当然,对变频改造后的罗茨风机,在小流量、变流量时效率较高,可达95%以上;效率一般在70%左右,较离心风机相比效率较低,特别是在流量高于100m3/min时,功耗较大。目前,在国外的污水处理系统中,罗茨鼓风机由于存在容量小、噪声大、效率低、和运行维护费用高等问题,已经被淘汰。

  罗茨鼓风机的性能曲线主要指风量(Q)和压力(P)变化关系的曲线Q-P及轴功率(N)和压力变化关系的曲线N-P。通过罗茨风机的性能曲线可以看出,在一定转速下,罗茨鼓风机的压力变化量较大时,风量的变化量非常小,基本不变;而功率曲线表明,功率随着压力的增高而增加。因此,罗茨鼓风机特别适用于管网阻力多变而风量要求基本稳定的场合,我国小型市政和工厂污水处理中应用较多。

  02、多级离心鼓风机

  离心鼓风机又称透平鼓风机,气体在旋转的叶轮作用下,获得压力和流速的增大,可以实现连续送风。其工作原理为当电机转动从而带动风机叶轮旋转,气体在离心力的作用下甩出并改变流向,动能转换为静压能,从排气口排出气体,同时在叶轮间形成一定负压,使外界气体在大气压的作用下补入,达到连续鼓风的目的。离心鼓风机根据叶轮数量分为多级离心鼓风机和单级离心鼓风机。多级低速离心鼓风机正常是指转子在2只或2只以上的叶轮串联在同一根主轴上,至多可有八级风叶,转子转速为3000~3600r/min的离心式鼓风机[4]。离心鼓风机一般选用进口节流调节流量与压力,使风机在较低的功率下运行,不需要放风调节,且能保持同额定工况基本相同的高效率,适用于压力流量都不稳定的工况。

  多级离心鼓风机的送气量一般较大,但所产生的风压不高,出口表压一般不高出110kPa,流量一般在130m3/min左右。

  与罗茨鼓风机相比,低速多级离心鼓风机由于具有噪声较低、风机运行平稳可靠、效率较高等优点,20世纪80年代以来,在国外的污水处理厂中逐渐取代了罗茨鼓风机,但仍存在体积大、质量重、流量调节性能差、效率偏低、能耗大等弊端。

  03、单级高速离心鼓风机

  单级高速离心鼓风机是从20世纪90年代开始,随着“三元流动理论”在离心式压缩机和鼓风机设计上的应用而发展起来的。单级离心鼓风机采用齿轮箱增速,在齿轮箱内用机油润滑和冷却。但单级离心鼓风机由于只有一个叶轮,不可能产生较大的风压,它的出口压力多在50kPa以内,流量在18~1050m3/min,一般80m3/min左右。

  单级高速离心鼓风机采用了三元流动理论进行设计,使其更加符合流体流动规律,其叶轮效率较采用二元叶轮的多级低速离心鼓风机有很大的提高,而且是一级结构,流道短、损失较小,使其效率较多级低速离心提高10%~15%,可高达82%;在结构上采用了轴向进气导叶调节装置,在压力恒定时,流量调节为额定流量的65%~105%,使其在低负荷条件下也可以达到较高的运行效率,这是罗茨鼓风机所没有的优点;采用自动化监控系统,自动化程度高;采用组装式整体结构,与同流量和压力的多级离心式鼓风机相比,节约消耗,重量一般少70%,占地面积约小50%;同时三元流动叶轮比普通二元流动叶轮直径要小30%~40%,故其转子转动惯量较小,机组的启动和停车时间短,无需高位油箱和蓄能器,使鼓风机转速可达r/min。

  由于单级高速离心鼓风机具有重量轻、体积小、节约能源、性能调节范围广泛、效率高和自动化水平高等优点,早已在国外取代多级低速离心式得到广泛应用,是目前污水处理行业的主流产品。目前,国外生产单级高速离心鼓风机的厂家主要有美国的英格索兰、日本的川崎重工、德国的德马克和瑞士的苏尔寿等,国内的厂家主要有沈阳鼓风机厂、杭州制氧机厂和陕西鼓风机厂等。

  罗茨风机适用于100m3/min以内较小流量的处理设备,能耗与离心式相差不大,流量调控好,变水位效率高,且价格低,总体价格经济效益好,主要用于小型市政污水及工厂污水处理,特别是适合CAST工艺(循环式活性污泥法)污水处理厂。

  多级离心风机适用于流量范围在100~400m3/min的情况下,虽然成本较罗茨风机稍高,但其能耗低,长期综合效益最佳,主要用于中小型市政污水处理厂。

  单级高速离心鼓风机无法采用变频调速,在满负荷时效率高,但当流量减少时,功耗并不是同比减小,因此部分负载的效率低,能耗大,主要适用于大中型污水处理厂。

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恒转矩 罗茨风机 变频:罗茨风机变频器选型

  原标题:罗茨风机变频器选型

  山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨风机、风机变频器、罗茨鼓风机等设备公司,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,新产品双油箱增氧机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨增氧机,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。

  罗茨风机的变频器选型时,应按恒转矩负载来选择。对于45kW的罗茨风机,电机额定电流84.5A,选用ACS604-0100-375kW变频器,一般应用负载情况下,允许所带电机的功率达到7500kW;重载情况下,功率可达55kW,在10分钟周期内有1分钟输出电流可达168A,为电机输出电流的2倍,在15秒周期内,有2秒输出电流可达224A,为电机额定电流的2.65倍,可以满足瞬时过负荷的要求。

  根据不同的典型工业用对象,设计许多不同种类的应用宏,所谓应用宏即是经过预编程的参数集。使用应用宏可以快速简单地完成AC600的启动,应用宏减少了在启动过程中需要设置的参数数量,所有参数均有出厂时设置的缺省值,因此,用户在变频器调试之前要确定采用哪一种应用宏,宏一旦被选定用户即可在菜单的提示下对参数进行检查、定义、变频器试验选择和调整,由于菜单中有英文提示,每个参数的物理意义直观明白,用户可以方便地选取。

  调试中需确定的常规参数有启动/停止/方向信号、继电输出信号、模拟量I/O信号及量程标定、加减速时间、电机堵转保护、过载保护、各种电量运行的软极限、各种故障、报警条件等。除此之外,还有两个重要参数要选择:

  一是启动功能要选择使用,它可以使变频系统顺利地渡过电源瞬时低电压甚至瞬时失电,在电源电压恢复正常后自启动,这对于煤气供应这样重要的负荷十分必要;

  二是罗茨风机变频器直流母线过电压自动控制及欠电压自动控制均设置为使用,这样在电机快速制动时可自动限制再生电流,不至使直流母线过电压,电源低电压时,可使电机自动进入再生发电状态以保证直流母线电压不低于电压低限,这种对母线电压的自动控制作用,对于保护变频系统的正常运行,减小报警及停车故障有极其重要的意义。

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恒转矩 罗茨风机 变频:罗茨风机是恒转矩负载吗?

  罗茨风机是恒转矩负载吗?要想知道罗茨风机是不是恒转矩负载我们需要先了解下什么是恒转矩负载。恒转矩负载指任何转速下负载转矩TL总保持恒定或基本恒定,而与转速无关的负载。

  还有一种位势性转矩负载,负载转矩TL的极性不随转速方向的改变而改变。因此,恒转矩负载根据负载转矩的方向与旋转方向有关。位能性恒转矩负载特性应画在一四象限,起重类型负载中的重物多属这类负载。

  罗茨风机由于功率等于转速与转矩的乘积,所以风机的控制有两个自由度,但在不同的选择参数下罗茨风机的效率是不一样的,而恒转矩控制就是能够控制罗茨风机高效运行的一种方式。说得再直白点,变频调速就是因为输出功率发生变化,所以选择了变频变压的方式来节电,而该方式的特点是输出转矩近似保持恒定。

  所以时速1公里的汽车和时速100公里的汽车受的风阻是不一样的,1秒1转的风机和1秒50转的风机受的风阻也是不一样的。罗茨风及不是恒转矩负载。

恒转矩 罗茨风机 变频:罗茨风机的变频节能改造

  原标题: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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