羅茨風機系統(tǒng)節(jié)能改造研究

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風機、羅茨鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅(qū)羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產(chǎn)品已廣泛應用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)。產(chǎn)品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

1 羅茨風機自動調(diào)節(jié)功率問題
對于羅茨風機系統(tǒng)來說，由于交流電動機自身沒有功耗調(diào)節(jié)裝置，不能像鍋爐主機一樣自動調(diào)節(jié)輸入輸出功率，當系統(tǒng)負荷下降以后，羅茨風機系統(tǒng)仍不得不以最大轉(zhuǎn)速運行，造成實際耗電大量浪費的現(xiàn)象。如果安裝WG2008系列智能節(jié)電一體柜系統(tǒng)，就能根據(jù)實際負荷量的大小，動態(tài)地自動或手動調(diào)節(jié)鼓風引風量和消耗功率，把系統(tǒng)不需要的那部分耗電節(jié)省下來。（一般節(jié)電率可達30%-70%左右）
2 電動機輕載運行時的低效率問題
由于電動機的負載特性在負載發(fā)生變化時是由無數(shù)條負載特性U/I曲線組成的。因此，單純改變電動機的電源頻率并不能最大限度達到節(jié)能的目的。
當電機負荷減小時，電流曲線的最低點會發(fā)生平移，此時如果不能及時找到電流曲線的最低工作點并輸出相應的電壓值，仍會有較大一部分電能被白白浪費掉（大致在7%―10%左右）
3 節(jié)電原理
羅茨風機屬平方轉(zhuǎn)矩負載，根據(jù)流體力學的知識可知：
①羅茨風機的流量與水泵的轉(zhuǎn)速成正比；
②羅茨鼓風機的揚程與轉(zhuǎn)速的平方成正比；
③羅茨風機的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
也就是說當羅茨風機轉(zhuǎn)速下降20%時，流量也同比例下降了20%，但揚程卻下降了（h-ho）/h×100%=[h（1-0.64）]/h×100%=36%，軸功率下降了48.8%，這時的軸功率即為節(jié)電率。當轉(zhuǎn)速下降時揚程以轉(zhuǎn)速的平方形式下降，軸功率則以轉(zhuǎn)速的立方形式下降，而流量只是同比例下降（見表1）。
羅茨風機的使用率比較高，造型容量都比較大，但在實際使用過程中時大時小甚至及小，而羅茨風機仍舊按照額定的功率運行，故而造成了浪費?，F(xiàn)通過VF2000系列變頻器恒溫自動控制來進行節(jié)能改造，在按實際溫度需求量的情況下進行節(jié)能，這樣既不影響生產(chǎn)又能達到更好的節(jié)能效果。
從流體力學的理論角度分析：
羅茨風機的流量與轉(zhuǎn)速成一次方關系：Q11/n1∝Q2/n2
羅茨風機的功率與轉(zhuǎn)速成三次方關系：P1/（n1）3∝P2/（n2）3
4 采用變頻節(jié)能裝置的優(yōu)點、特點
4.1 矢量控制電機參數(shù)自動調(diào)節(jié)
特點：內(nèi)建動態(tài)參數(shù)自動調(diào)節(jié)功能，可自動識別電機參數(shù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。變頻器運轉(zhuǎn)在無感矢量控制演算系統(tǒng)，提供額外的轉(zhuǎn)矩補償電壓，除了補償負載增加造成的轉(zhuǎn)差，并且增加電機低速運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
優(yōu)點：實現(xiàn)參數(shù)可以用自動調(diào)諧，低頻轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速精度高。采用先進的可編程式端子，并且配合各種產(chǎn)業(yè)機械常用的預設功能，可讓用戶隨心所欲地發(fā)揮本產(chǎn)品的許多附加功值。
4.2 諧波小
WG2008系列變頻器大功率都內(nèi)置有直流電抗器減小了諧波，也提高了對電源動態(tài)干擾的抵抗力。
設備在全電壓啟動、運行、停止的過程中，由于無法及時有效地調(diào)節(jié)設備，會使機械產(chǎn)生嚴重震動并且噪音增加等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都有極大的破壞性，并會增加進線變壓器的負荷狀況。采用WG2008系列變頻智能控制系統(tǒng)后，可以通過延長升、降速時間來延長起動或停機的過程，即使在運行過程中，也要通過對工作頻率點的選擇，跳過容易引起設備共振的工作點，從而使軸承的磨損減輕，設備的工作壽命延長。
5 控制原理
由于羅茨鼓風機系統(tǒng)中設備的設計和選用是根據(jù)系統(tǒng)在外部環(huán)境、溫度條件最差，設備的各支路滿負荷運行，再加上一定設計余量來確定的，但實際使用中，絕大多數(shù)時間羅茨風機系統(tǒng)是在非滿負荷狀態(tài)下運行，這樣系統(tǒng)長時間工作于低效率狀態(tài)，有時甚至出現(xiàn)風門關閉而羅茨風機仍不得不全速運行的現(xiàn)象，造成很大的能源浪費，因此，具有極大的節(jié)能潛力。
根據(jù)國際通行的“最低限度滿足使用”的原則，通過直接控制結(jié)果變量，對系統(tǒng)進行運行工況實時跟蹤，自動調(diào)節(jié)羅茨風機的運行狀況，使系統(tǒng)始終保持在高效節(jié)能和最佳的運行狀態(tài)。
6 綜述
采用變頻器恒溫自動控制來進行節(jié)能改造，設立參數(shù)自動調(diào)節(jié)功能，可自動識別電機參數(shù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。變頻器運轉(zhuǎn)在無感矢量控制演算系統(tǒng)，提供額外的轉(zhuǎn)矩補償電壓，除了增加電機低速運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之外，并且可以補償負載增加造成的轉(zhuǎn)差。
同時變頻器大功率都內(nèi)置有直流電抗器減小了諧波，也提高了對電源動態(tài)干擾的抵抗力，從而使軸承的磨損也大大減輕，設備的工作壽命將大大延長。

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