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羅茨鼓風(fēng)機屬容積器轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機,其最大特點是使用過程中當(dāng)壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時,流量的變動甚微,壓力的選擇范圍很寬,具有強制輸氣的特征。它結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、整機推動小。由于這一特征羅茨鼓風(fēng)機在冶金、建材、化工等各工業(yè)部門得到了廣泛地應(yīng)用。如冶煉廠制酸工段鼓風(fēng)引風(fēng)羅茨風(fēng)機裝置。1變頻器在引風(fēng)鼓風(fēng)羅茨風(fēng)機上的應(yīng)用冶煉廠制酸焙燒爐使用55kW、45kW羅茨風(fēng)機。傳統(tǒng)的風(fēng)量控制方法是依靠放風(fēng)閥進行調(diào)節(jié)。由于羅茨風(fēng)機的風(fēng)量較為恒定,而煅燒時根據(jù)爐內(nèi)情況需要隨時調(diào)節(jié)風(fēng)量,當(dāng)爐內(nèi)需要減少風(fēng)量時,是通過放風(fēng)閥放走多余的風(fēng)量,造成嚴(yán)重的能源浪費。在引風(fēng)鼓風(fēng)上羅茨鼓風(fēng)機的電能消耗占60%左右,隨著電價的調(diào)整(整體上是上升趨勢),電費在生產(chǎn)中所占生產(chǎn)成本的比重將越來越高。因此降低引風(fēng)鼓風(fēng)機的能源消耗成為提高企業(yè)經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)。工藝要求風(fēng)量隨爐內(nèi)條件進行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)風(fēng)機的鼓風(fēng)量,對羅茨風(fēng)機可由變頻器改變風(fēng)機的供電源頻率來進行無級調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量,給變頻器的應(yīng)用與節(jié)能留下較大的空間。由于制酸工段的特殊環(huán)境酸霧很大等原因,采用其他調(diào)速方式都存在不少問題,如:電磁滑差調(diào)速維修量大,需要換電機,功率因數(shù)低、對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載節(jié)能效果差;繞線式電機串級調(diào)速維修量大、需要換電機、功率因數(shù)低;調(diào)速型液力耦合器調(diào)速需基礎(chǔ)處理,功率因數(shù)低,對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載節(jié)能效果差。采用變頻調(diào)速方式可有效克服上述問題,在對制酸焙燒爐羅茨風(fēng)機的變頻調(diào)速改造中,測量了傳統(tǒng)方式調(diào)節(jié)下P-H曲線與變頻方式調(diào)節(jié)下P-H曲線,通過分析與數(shù)據(jù)擬合,得出了節(jié)能計算公式,與實測結(jié)果非常接近。圖1閥門調(diào)節(jié)下P-H曲線圖2變頻調(diào)節(jié)下P-H曲線羅茨風(fēng)機在正常煅燒情況下,壓力調(diào)節(jié)范圍為4900~14700Pa,相應(yīng)于30%~70%。在閥門調(diào)節(jié)情況下,P-H擬合關(guān)系為:P=0.6498H+0.3364。在變頻調(diào)節(jié)情況下,P-H擬合關(guān)系為:P=0.7959H-0.0860。風(fēng)機的實際工作頻率是隨機的,因此單獨在某一頻率下討論節(jié)能率的大小是沒有實際意義的,應(yīng)計算在壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的平均節(jié)能率數(shù)值。若壓力調(diào)節(jié)范圍在0.3~1.0之間,可得出如下計算公式:P=10.71.00.3(0.4224-0.1461H)dH=32.74%2變頻調(diào)速節(jié)能原理風(fēng)機水泵的節(jié)電原理風(fēng)機水泵的節(jié)電原理就是用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量,這是一個節(jié)電的有效途徑。在用擋風(fēng)玻璃控制額定風(fēng)量Q1=100%輸出時,則軸功率N1與面積AH1OQ1成正比,若風(fēng)量減半Q2=50%輸出時,則軸功率N2與面積BH2OQ2成正比,它比N1減少不多,這是因為需要克服擋風(fēng)板阻力增錦工壓所致。如果采用調(diào)速控制同樣風(fēng)量減半輸出時,轉(zhuǎn)數(shù)由n1降至n2,按風(fēng)機參數(shù)比例定律畫出n2時的特性曲線,C點為新的工礦點,這時軸功率N2與面積CH3OQ2成正比,在滿足同樣風(fēng)量Q2情況下,軸功能降低很多,節(jié)省的功率耗損n與面積BH2H3成正比,可見節(jié)電效果十分顯著。流體力學(xué)的觀點流量轉(zhuǎn)速,壓力轉(zhuǎn)速2,軸功率轉(zhuǎn)速3,若轉(zhuǎn)速下降20%,則功率下降到51.2%;若轉(zhuǎn)速下降50%,則軸功率下降到12.5%,即使考慮調(diào)速裝置本身的損耗等因素,節(jié)電也是相當(dāng)可觀的。為此,許多行業(yè),如鋼鐵、有色、石油、石化、化工、紡織、機械、電力、建材、醫(yī)藥、煤炭、造紙、卷煙、酒店、自來水等行業(yè)都在許多設(shè)備中采用交流電機變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)生節(jié)電及增產(chǎn)的效果。節(jié)能計算由流體力學(xué)知道,當(dāng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速從n變到n后,風(fēng)量Q、風(fēng)壓H及軸功率P的變化關(guān)系:Q=Q(n/n)H=H(n/n)2P=P(n/n)3當(dāng)風(fēng)機低于額定轉(zhuǎn)速時節(jié)約電為:E=1-(Q/Qn)3
在污水生化處理方式中，曝氣鼓風(fēng)機將壓縮空氣通過管道送入曝氣池，讓空氣中的氧溶解在污水中供給活性污泥中的微生物。當(dāng)鼓風(fēng)機在工頻狀態(tài)下起動時，電流沖擊較大，容易引起電網(wǎng)電壓波動，而羅茨鼓風(fēng)機風(fēng)壓一定，風(fēng)量只能靠工作臺數(shù)及出氣閥來調(diào)節(jié)，實際生產(chǎn)運行中往往是通過調(diào)節(jié)出氣閥門來控制，即增加管道阻力。因而許多能量多浪費在閥門上。
隨著變頻調(diào)速器的廣泛應(yīng)用，利用變頻器的調(diào)速范圍寬，可以在羅茨風(fēng)機上應(yīng)用變頻器來調(diào)節(jié)風(fēng)機的風(fēng)量。由于變頻器的軟啟動大大的減小了電機起動時對電網(wǎng)的沖擊，而且在正常運行的時候，將出氣閥門開到最大，根據(jù)工藝和參數(shù)的要求，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道的風(fēng)量，從而來調(diào)節(jié)污水中的氧氣含量。另外可以根據(jù)溶解氧傳感器反饋的信號（4～20mA）很方便地實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，要求調(diào)節(jié)羅茨鼓風(fēng)機風(fēng)量的用戶日趨增多。在幾種調(diào)節(jié)方法中，變頻調(diào)速由于效率高，調(diào)速性能好，調(diào)速改造方便等優(yōu)點，而得到普遍的采用。在使用中發(fā)現(xiàn)，有些用戶對羅茨鼓風(fēng)機的自身使用特點不十分清楚，造成風(fēng)機不能正常使用，因此有必要對羅茨鼓風(fēng)機應(yīng)用變頻調(diào)速的特點加以論述。
變頻調(diào)速可用一般的異步電動機加變頻器實現(xiàn)，也可用變頻電機加變頻器實現(xiàn)。一般異步電動機加變頻器向下調(diào)轉(zhuǎn)速時，長期使用一般控制在20Hz以上。因為一般電動機的散熱主要依靠電動機后面的風(fēng)扇進行，當(dāng)轉(zhuǎn)速高時，其散熱情況好。但當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速很低時(如電頻20Hz以下)，風(fēng)扇的性能降低，散熱情況變得惡劣，影響電動機的使用。羅茨風(fēng)機
變頻電動機加變頻器調(diào)節(jié)時，由于變頻電動機設(shè)計時考慮了散熱的問題，故可在5Hz以上長期使用。
當(dāng)采用變頻調(diào)速，若供電頻率為50Hz，頻率不大于供電頻率50Hz時，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；當(dāng)頻率大于供電頻率50Hz時，為恒功率調(diào)速。如目前國內(nèi)普遍采用的YVP系列變頻調(diào)速三相異步電動機，恒轉(zhuǎn)矩頻率范圍為5～50Hz，恒功率頻率范圍為50～100Hz。
羅茨鼓風(fēng)機的驅(qū)動一般采用異步電動機，故可采用變頻調(diào)速來達到調(diào)節(jié)風(fēng)量的要求。羅茨鼓風(fēng)機在采用變頻調(diào)速時，除了應(yīng)滿足變頻調(diào)速的自身要求外，還需符合羅茨鼓風(fēng)機的自身運行特點。當(dāng)頻率下調(diào)、轉(zhuǎn)速下降時，將導(dǎo)致風(fēng)機效率下降，使風(fēng)機溫度升高，因此下調(diào)頻率有個最低極限值，使風(fēng)機不致產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。
當(dāng)頻率上調(diào)、轉(zhuǎn)速升高時，應(yīng)注意滿足風(fēng)機轉(zhuǎn)矩上的要求。注意了以上特點，采取必要的措施，即可保證風(fēng)機正常連續(xù)運行。
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