羅茨風機如何實現(xiàn)調速：羅茨風機變頻調速的優(yōu)點與特性

　　羅茨風機在冶金、建材、化工、紡織等行業(yè)有著廣泛應用，目前不使用變頻器的羅茨風機控制系統(tǒng)主要是讓電機恒轉速運轉，采用羅茨風機的進出風閥門調節(jié)，將壓力控制在一定范圍，從而實現(xiàn)流量控制。這種方式不僅操作且浪費大量電能，在能源日趨緊張的局勢下，勢必要對其進行變頻改造。

　　一、變頻調速優(yōu)點

　　羅茨風機交流變頻調速技術是降低風機運轉能耗有效方式，其主要優(yōu)點如下：

　　1、可實現(xiàn)平滑的無級調速、精度高，范圍寬（0-100%），效率可達95%以上；

　　2、啟動轉矩大，可限定在額定值的1-1.25倍，啟動電流小，電動機的轉矩脈動小，可實現(xiàn)軟啟動且運行平穩(wěn)。

　　3、安裝容易，調速方便，操作簡單，容易與可編程邏輯控制器、分布式控制系統(tǒng)銜接；

　　4、可靠性高，且有過流、過壓、欠壓、過載等多種保護功能。

　　二、風機特性

　　羅茨風機為容積式風機，輸送的風量與轉數成比例，三葉型葉輪每轉動一次由2個葉輪進行3次吸、排氣，在2根平行的軸上設有2各三葉型葉輪，輪與橢圓形機箱內孔面及各葉輪三者之間始終保持微小的間隙，由于葉輪互為反方向勻速旋轉，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側輸送到排出的一側。各支葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會出現(xiàn)互相碰觸現(xiàn)象，因而可以高速化，不需要內部潤滑，而且結構簡單，運轉平穩(wěn)、振動小、噪聲低、性能穩(wěn)定，適應多種用途，用途廣泛。

　　羅茨風機變頻調速的優(yōu)點與特性山東錦工重工機械有限公司專業(yè)生產制造各類羅茨風機、羅茨真空泵、MVR蒸汽壓縮機、回轉風機等設備，承接氣力輸送系統(tǒng)工程，生產旋轉供料器、倉泵、料封泵、旋轉閥等各類氣力輸送設備，綜合以上所講如有遺漏或問題歡迎咨詢錦工在線客服。

羅茨風機如何實現(xiàn)調速：羅茨風機的調試你真的懂嗎

　　羅茨風機調試分為：點動調試、空載運行調試、全壓調試、全系統(tǒng)調試。

　　1.點動調試是指在現(xiàn)場，將羅茨風機與系統(tǒng)完全脫離，斷開風機的進出風口管道連接。手動盤車，確認機體內部沒有卡頓后，啟動風機，隨后立即關閉，然后觀察風機的旋轉方向與機體標注的旋轉方向是否相同，如果不同，對于三相電機，交換任意兩相的電纜，重新連接即可。因為羅茨風機的結構，是不能反轉的。

　　2.空載運行調試，是指在繼承上一步驟，確認羅茨風機旋轉方向正確的前提下，啟動風機，連續(xù)運行半小時，觀察風機的運行是否穩(wěn)定，有無異常噪音、震動。

　　3.全壓測試，是指在羅茨風機出口安裝一閥門（為避免噪聲，當在閥門后連接一消音器），啟動風機后，通過逐步關閉閥門，對風機施加模擬負載，直至風機壓力達到銘牌所示的壓力，隨后連續(xù)運行2小時左右，確保風機是否沒有異響，溫度穩(wěn)定（風機加壓后溫度逐步上升，一般短則半小時，長則2小時，溫度趨于穩(wěn)定停止上升，如繼續(xù)上升，多半存在問題），以及風機電流在銘牌所示范圍之內。

　　4.全系統(tǒng)測試，是指將羅茨風機接入工作系統(tǒng)內，開始試運行，試運行當維持半小時以上。由于設計一般放有設計余量，故風機接入系統(tǒng)后，實際運行之壓力電流，都應當低于銘牌所示壓力，如出現(xiàn)超載工況則往往意味著選型失當，需要嚴格排查分析問題。

　　簡要說明羅茨鼓風機的工作原理及特點

　　羅茨鼓風機漏油的解決辦法

羅茨風機如何實現(xiàn)調速：羅茨風機能用變頻器調速嗎？錦工風機

　　問題：風機能用變頻器調速嗎

　　回答：風機在使用過程中，很多工況需要對風機的風量進行控制，不同的時間段可能采用風量也不同，所以，就出現(xiàn)了變頻型風機。

　　羅茨風機可以采用變頻電機來調節(jié)風機的轉速，調節(jié)轉速的目的便是調節(jié)風機風量了，羅茨風機可以通過變頻控制柜，對變頻電機進行調節(jié)，達到風機轉速的調節(jié)。

　　采購風機時，如果我們對此有要求，需要調節(jié)風機的轉速，可以提前和廠家說明，搭配上變頻電機和變頻控制柜。

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羅茨風機如何實現(xiàn)調速：羅茨鼓風機永磁調速改造

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產羅茨風機、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，錦工致力于新產品的研發(fā)，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產品已廣泛應用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業(yè)。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　當前在冶金行業(yè)中，羅茨鼓風機類負載占了很大一部分比例，而在羅茨鼓風機系統(tǒng)中，特別是一些大功率羅茨鼓風機，大部分時間都不是運行在最佳工作點，設備運行大部分也是手動操作，存在相當大的改造和節(jié)能空間，設備和系統(tǒng)運行中存在著以下諸多問題，亟待更完善的調速設備來實現(xiàn)系統(tǒng)的調速節(jié)能且避免不必要的副作用。

　　1）流量通過擋板調節(jié)，工作效率低，能量損失大；

　　2）羅茨鼓風機與電機之間為硬聯(lián)結：振動相互傳遞，相互影響，振動大；

　　3）電機帶負載啟動，啟動電流大，時間長，對電網有沖擊；

　　4）風門擋板磨損嚴重，增加系統(tǒng)故障率和維護成本。

　　針對羅茨鼓風機類離心負載調速節(jié)能，永磁調速是一個不錯的選擇。它具有高可靠性、高效節(jié)能、低故障率、可在惡劣環(huán)境下運行、無剛性連接、減少羅茨鼓風機系統(tǒng)維護、減少羅茨鼓風機系統(tǒng)振動和延長設備適用壽命等特點。特別是永磁調速在運行中不產生高次諧波的優(yōu)良調速特性而使該技術成為羅茨鼓風機類設備節(jié)能技術改造的首選。

　　1、永磁調速的結構組成及工作原理

　　1.1永磁調速器

　　永磁調速器是通過氣隙來傳遞扭矩的設備，所以電機與負載之間沒有機械性連接，電動機旋轉時帶動導磁盤在永磁盤產生的磁場中切割磁力線，這樣就在導磁盤中產生了渦電流，進而產生感應磁場形成強力磁轉矩，拉動永磁盤產生相對運動，從而實現(xiàn)電機與負載之間的柔性傳動。

　　其基本結構如下：

　　1）永磁轉子：內嵌永磁體（強力稀土磁鐵）的鋁盤，連接于負載軸；2）導磁轉子：導磁盤，與電動機軸連接；3）氣隙調節(jié)機構：調節(jié)永磁盤與導磁盤之間氣隙大小的設備。

　　永磁調速的工作原理基于楞次定律：當磁體N極靠近導體板時，在導體板上會產生一個與N極磁場來抵抗磁體N極接近的磁場，該磁場由逆時針旋轉的感應電流所產生，這就是著名的楞次定律。同理當磁體N極平行與導體板移動時，導體板上會產生抵抗磁體N極前進的磁場，即產生兩個相反方向的磁場，在前進的磁體N極前方產生N極磁場阻礙磁體前進，在前進的磁體N極后方產生S極磁場吸引磁鐵棒向后，并且磁體和導體板距離越近時，導體板上阻礙磁體相對運動的力量越大。

　　1）對于磁體和導體板，靜止不動時不起作用；2）當有相對運動時，導體板中會產生渦電流，從而產生感應磁場，進而產生扭矩；3）和兩者之間的相對距離和相對運動有密切關系，越遠離時，磁力線密度越松散，感應效應越弱，扭矩越?。幌鄬\動越慢，轉差越小，產生扭矩越小；反之亦然；4）永磁調速器通過氣隙調節(jié)機構使永磁轉子與導磁轉子之間的氣隙改變，即改變磁場的耦合度，進而改變磁轉矩和負載轉速。氣隙越小，磁轉矩越大，負載轉速越高，反之亦然。

　　1.2永磁調速系統(tǒng)

　　永磁調速系統(tǒng)一般由負載、電機和永磁調速器三部分組成，永磁調速器的永磁體和負載連接，永磁調速器的導磁體和電機連接，這兩個設備之間的氣隙通過一個執(zhí)行器來進行調整。執(zhí)行器主要由伺服電機組成。通過執(zhí)行機構推動氣隙調節(jié)器來調節(jié)兩個轉子之間氣隙，實現(xiàn)負載輸出速度和扭矩的控制。

　　永磁調速器可處理設備信號，并與PLC系統(tǒng)相連接。壓力等控制信號被PLC系統(tǒng)響應，然后給執(zhí)行器信號。進而調節(jié)兩個轉子之間的氣隙，從而負載速度得到調節(jié)。

　　1）傳感器可檢測負載流量、溫度等受控制量；2）通過PLC將受控量進行PID調制，成為4～20mA模擬量信號以驅動執(zhí)行機構，進而推動氣隙調節(jié)器響應信號；3）通過人機界面客戶可設定和監(jiān)視負載輸出量；4）該系統(tǒng)為全自動控制，當PLC故障時，可手動調節(jié)氣隙；5）通過PLC可實現(xiàn)遠程“四遙”；

　　2、永磁調速系統(tǒng)的節(jié)能原理

　　2.1特性曲線節(jié)能分析

　　在羅茨風機系統(tǒng)中，整個羅茨鼓風機系統(tǒng)的效率=調節(jié)風壓設備的效率*電機效率*輸送管道的效率*羅茨鼓風機效率。當其他效率不變時，系統(tǒng)效率決定于調節(jié)風壓設備的效率。風力擋板調節(jié)是通過調節(jié)擋板開度大小來實現(xiàn)輸出風壓的調節(jié)，羅茨鼓風機的轉速自始至終沒有發(fā)生變化。在風門擋板沒有全開或調節(jié)器為彎通型時，氣體經過風門擋板時能量損失非常大，同時風門擋板兩端產生壓差也很大，尤其是羅茨鼓風機出口的風壓變大，致使羅茨鼓風機偏離了最佳運轉效率點，綜上所述，擋板開度變小時，電機輸入功率變化不大，這樣造成了很大的能量浪費。

　　羅茨鼓風機在實際運行中，工作點是管網H-Q曲線與羅茨鼓風機H-Q曲線的交匯點。羅茨鼓風機在A點正常工作，當風量由Q1調至Q2，采用擋板調節(jié)風量時，管網特性曲線發(fā)生改變（由R1改變?yōu)镽2），其工作點也發(fā)生改變（由A調至B），進而其功率也發(fā)生微小的變化（由OQ1AH1所圍成的面積改變?yōu)镺Q2BH2`所圍成的面積），從上圖可看出羅茨鼓風機功率變化微小，而其效率降低很大；當采用永磁調速調節(jié)時，可按需要調整羅茨鼓風機轉速，改變羅茨鼓風機系統(tǒng)的特性曲線，圖中n1到n2，其工作點由A調至C，使其風量滿足工藝要求，其功率變?yōu)镺Q2CH2所圍成的面積，而其效率沒有大的改變，依然在高效區(qū)工作。節(jié)能量ΔP=（H2`-H2）*Q2。

　　采用永磁調速器技術，可以代替原來的風門擋板，通過調節(jié)兩個轉子之間的氣隙進而調節(jié)羅茨鼓風機的轉速。實現(xiàn)流量或壓力的連續(xù)控制，達到上述節(jié)電效果。

　　2.2節(jié)能調節(jié)公式

　　實際計算中，經常依據流體機械的相似定律（Affinity Law）做近似計算。對于離心羅茨鼓風機負載有：流量變化與轉速變化成正比（Q1/Q2=n1/n2）；壓力變化與轉速變化的平方成正比（H1/H2=（n1/n2）2）；負載功率變化與轉速變化的立方成正比（P1/P2=（n1/n2）3）。 　　上述公式因轉速變化范圍不同而有相當的誤差。然而，由于設備的實際運行數據很難準確獲取，節(jié)能計算一般來說均為大致計算。所以，計算中使用這些公式造成的誤差可以容忍。

　　又因負載功率P=Kp*T*n（功率=扭矩*轉速），則P1/P2=（T1/T2）*（n1/n2），與P1/P2=（n1/n2）3聯(lián)立得：T1/T2=（n1/n2）2（負載轉矩變化與轉速變化的平方成正比）。

　　對于永磁調速系統(tǒng)，工作過程中電機輸出到永磁調速器的轉矩和永磁調速器輸出到負載的轉矩相等。負載轉速改變，但電機轉速保持不變，電機轉速減去負載轉速即為永磁調速器上的滑差。理論上，永磁調速屬滑差調速。

　　電機輸出功率Pe=K*T*ne（功率=扭矩*轉速）；因電機轉速保持不變，容易推導出Pe1/Pe2=T1/T2=（n1/n2）2；即Pe1/Pe2=（n1/n2）2（電機輸出功率變化與轉速變化的平方成正比）。

　　從上圖可得出結果，當輸出風量減少時，按照相似定律，負載所需功率減少顯著，從而電機輸出功率下降明顯，對能源節(jié)約量很大。當輸出風量僅僅減少20%時，需要的能源已經降低了38%。

　　3、永磁調速節(jié)能實際應用

　　下面是某冶金企業(yè)采用永磁調速技術對一臺羅茨鼓風機進行節(jié)能改造的案例。

　　3.1羅茨鼓風機技術參數

　　3.2節(jié)能效益計算

　　1）目前實際功耗：電機功率=1.732*6（kV）*30（A）*0.84=261kW

　　2）加裝永磁調速器后功耗估算：50-30%風門開度下，從經驗曲線查?。簩嶋H流量與羅茨鼓風機額定流量平均比為60%。

　　由相似定律可知，轉速與流量為正比關系，將擋板全開后，羅茨鼓風機轉速下降至60%即可輸出所需要的風量，為維持必要的富余量以75%估算，則羅茨鼓風機輸入功率與轉速平方成正比，加計永磁調速器效率（97%）修正，所以理論功耗將降為：280*（75%）2/0.97=162kW（280kW為羅茨鼓風機滿負荷制動功率）。

　　3）加裝永磁調速器與未裝前相比的節(jié)電情況

　　3.3改造結果對比

　　4、結論

　　根據該項目的實施情況，永磁調速技術節(jié)電效果良好。該技術可以根據羅茨鼓風機風量的變化實行平滑變速調節(jié)，該項技術具有以下技術特點：

　　1）電機和負載沒有直接的物理連接，不會傳遞振動，對于沖擊型負載和有可能堵轉的過程具有通過滑差實現(xiàn)緩沖和自動保護功能，大大減少故障的發(fā)生。

　　2）電機完全是空載啟動，啟動電流得到大幅降低。

　　3）諧波污染消除，不傷害電機，不影響電網。

　　4）容忍較大的對中誤差（5mm），安裝調試過程得到簡化。

　　5）該項技術在現(xiàn)場應用中需要一定的技術條件。改造羅茨鼓風機需要有連軸器，同時電機和羅茨風機之間要有適當的安裝空間。

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