罗茨风机的变频改造节能技术
罗茨风机的变频节能改造
罗茨风机的变频节能改造作者：刘琦敏来源：《科学与财富》2016年第04期摘要：某卷烟厂除尘房罗茨风机运行时，经常出现欠载状态，部分风量经旁路放空，造成能源严重浪费。
通过分析了罗茨风机变转速工作特性和变频调速控制的节能原理，对系统进行变频节能改造。
运行实践表明，改造后风机采用变频调速控制运行，性能稳定可靠，能够获得显著的经济效益。
关键词：罗茨风机；变频器；节能改造一、前言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。
罗茨风机改造方案
罗茨风机改造方案一、罗茨风机工作原理三叶罗茨鼓风机是一种双叶轮同步压缩机械，每个三叶型转子用两个轴承支承,利用一对同步齿轮,使两个转子的相对位置始终保持不变。
属容积式鼓风机，具有强制输气特征。
作为回转式机械，具有比较稳定的工作特性，转子与转子、转子与泵体、转子与侧盖之间都有微小间隙，因而工作腔内没有摩擦,无接触磨损部分；经济耐用，无需润滑，使用寿命长，动力平衡性好。
运转一周有六次吸排气过程，容积效率高。
结构简单，使用维护方便，不需要内部润滑，输送的介质不含油等特点。
泵转子的支承采用了可靠的消隙结构,转动部件作细致的动平衡,并采用高精度的斜齿轮,因此,运行平稳,噪声低,使用更加可靠,可在高压差下长期运行。
动密封部位采用了进口的专利技术,并采用进口油封,控制轴封处的跳动量小于0.01mm。
二、现场情况根据现场的观察和操作工的描述：现场电机的型号为：Y315MI-6、额定电流为168.8A、额定转速为980r/min、额定电压为380V、运行电流100A左右；风门的开度为50%-90%之间（根据现场操作工的介绍）；那么我们以阀门最大的工作状态进行分析：贵厂风机为90KW（风门开度实际为90%）计算风机功率为：90KW实际使用的功率是电动机额定功率的85%。
按照每年工作300天，一天工作24小时，每度电0.5元计算每年的电费理论值为（1KW×1小时=1度电）：90KW×300天×24小时×0.5元×85%≈27.6万元三、投资回收期应用变频器将风门完全开启，将风机转速将为原有转速的85%，即（按最高频率），频率为42.5HZ，那么实际运行效率为：运行率%=[1-（1-15%）3]×100%=61.5%理论计算电费应为：90KW×300天×24小时×0.5元×61.5%=19.9万元/年节省电费为：27.6-19.9=7.7万元/年（那么一年就可以收回投资成本）四、改造方法及线路图我们改造遵循小改动，高效率的原则；所以以前的线路我们不动，只是在以前的线路和电动机之间，加上我们的变频装置，在变频工作模式下，由变频器输出的电压来驱动风机；在工频模式下由以前的市电来驱动风机；从以前的电源端引三相380v的电压到我们的变频器QF端，作为我们变频器的工作电压，再由我们变频器的输出端（U、V、W）输出我们所需要的三相可变电源来控制我们风机电动机的转速；从而达到我们所需求的风量，使电机在最佳的模式下运行。
关于风机变频改造的节能计算
关于风机变频改造的节能计算风机变频改造是一种常见的节能技术，通过改变风机的驱动方式，将传统的恒速供风方式改为变频调速供风方式，能够有效地提高风机的运行效率和控制精度，从而实现节能减排的目的。
在进行风机变频改造时，需要对其节能效果进行计算评估，以确定改造的效果和节能潜力。
风机变频改造的节能计算主要考虑两个方面，即变频调速带来的机械能消耗减少和电能消耗减少。
下面将详细介绍风机变频改造的节能计算方法。
1.机械能消耗减少风机变频调速可以根据实际需要灵活地调整风机的运行转速，避免了传统的恒速运行模式下风机过大的额定负载，降低了系统中的机械能消耗。
机械能消耗的节能计算公式如下：节能率=(1-新风机转速/额定负载转速)×100%其中，新风机转速是风机进行变频改造后的实际转速，额定负载转速是经过计算得到的风机在实际需求工况中的额定转速。
节能率越高，表示通过风机变频改造减少的机械能消耗越多。
2.电能消耗减少风机变频调速还可以避免传统的恒速运行模式下由于流量控制的不准确而造成的额外阻力损失，进而减少系统的电能消耗。
电能消耗的节能计算公式如下：节能率=(1-新风机功率/额定负载功率)×100%其中，新风机功率是风机进行变频改造后的实际功率，额定负载功率是经过计算得到的风机在实际需求工况中的额定功率。
节能率越高，表示通过风机变频改造减少的电能消耗越多。
需要注意的是，风机变频改造的节能计算需要根据实际情况进行，包括风机的型号、负载特性、运行条件等因素的考虑。
在进行节能计算时，还需要获取相应的参数数据，包括风机的额定功率、额定转速、额定流量等信息。
同时，还需要收集对比研究数据，即变频前后的运行参数、节能措施前后的能耗统计数据等，进行综合分析和计算。
风机变频改造的节能计算不仅可以用于风机的节能改造方案的确定，还可以用于节能成本和回报周期的评估。
通过对节能效果的精确计算，可以为企业决策者提供科学、准确的节能改造方案，帮助其合理安排资源，降低能耗成本，提高能源利用效率。
电气控制与变频技术 罗茨风机节能改造
罗茨风机的节能改造罗茨风机节能: 罗茨风机的风压是不受风机转速限制的，不论转速变化如何其风压可以保持不变。
而风量则与风机转速成正比的，即Q＝KNQ：表示风量N：表示风机转速K：为系数从公式可知，风量调节，完全由变频器改变电机频率达到无级变速，起到调节风量的效果。
根据现场应用工艺风机的最低频15HZ，通常在35HZ左右，有个别时刻50HZ满风量运行，由于立窑工艺基本是一致的，因此在不同的立窑风量调节量是基本相同的，凡立窑应用变频技术都可以获40%左右的节能效果。
罗茨鼓风机个恒转矩负载，其节电率与转速降成正比即N％=△N％，虽然不同于一般风机、水泵节电率更高，但因它的功率较大，而且只要炉墙不坏，是连续24小时工作的，并开动时间亦很长。
因此节电潜力大，节电费用高。
罗茨鼓风机进行技术改造后，改变了过去以调节出口（进口）阀门开度方式来调节风压或风量的生产方式，劳动强度减轻，调节的及时性好，提高了产品的合格率，[1]单耗明显下降。
立窑卸料机节能立窑卸料机是采用18.5～30KW的滑差调速电机，转速通常控制在300－1000rpm，这是工艺上根据窑的情况，对卸料速度进行控制的。
采用变频调速的方法取代滑差电机。
经过多个厂家的应用结果表明，平均节能量40%左右、为什么对滑差电机进行变频改造会有如此大的节能效果呢，因为利用滑差调速方法是的一种耗能的低效调速方法，1、滑差电机主电机轴输出功率：P0∝M0*N0P0：表示轴输出功率M0：表示负载转矩N0：表示主电机转速2、滑差头输出功率：P1∝M0·N1P1：表示输出功率N1：表示滑差头转速3、滑差头损耗功率：△P＝P0－P1∝M0（N0-N1）由滑差头损耗功率公式可以清楚看到，滑差电机的转速越低，浪费能源越大，然而卸料机的转速通常在400rpm左右运行，因此改用变频调速的方式会有50～60％的节能效果。
在水泥厂中除了立窑卸料机是采用滑率调速电机，还有很多设备同样是采用滑差电机，要进一步挖潜应全面对低效耗能的滑差电机进行变频改造，节能前景大有可为。
降低合成氨系统罗茨鼓风机功耗的技术改造
降低合成氨系统罗茨鼓风机功耗的技术改造赵欣亮;秦宝龙【摘要】介绍罗茨风机安装变频器实现节能节电的情况.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2012(038)002【总页数】2页(P17-18)【关键词】罗茨风机;变频器;节电【作者】赵欣亮;秦宝龙【作者单位】安徽三星化工有限责任公司,安徽涡阳233600;安徽三星化工有限责任公司,安徽涡阳233600【正文语种】中文【中图分类】TH444小氮肥企业合成氨系统的半水煤气是通过罗茨鼓风机加压输送至氢氮压缩机的，整个生产负荷也是通过调节罗茨鼓风机出口压力来控制的，罗茨鼓风机用电占整个用电负荷的5%以上。
基本上所有小氮肥企业为了加减负荷方便，从罗茨鼓风机出口总管到进口总管都配有系统近路，并装有自调阀，通过调节自调阀的开度来调节系统出口压力。
在调节过程中相当一部分气体返回罗茨鼓风机重复做功，通常要多开一台罗茨鼓风机才能保证生产负荷，造成电能的浪费。
安徽三星化工有限责任公司目前总氨产能300kt／a，尿素产能350kt／a，三聚氰胺30kt／a。
为降低罗茨鼓风机的功耗，我们通过缜密的研究和论证，对其中一台罗茨鼓风机本体实施了加装变频器的改造，利用变频器来调节罗茨鼓风机出口压力，关死系统近路，彻底避免了重复做功，将变频器用在脱硫罗茨鼓风机上在小氮肥企业还是首次。
该装置自2011年12月份安装，投运后，调节方便，运行非常稳定，节电效果显著。
1 改造情况我公司原运行257m3／min（电机功率280kW）和463m3／min（电机功率500kW）的罗茨鼓风机各3台，配有φ273mm的气体近路，通过自调阀来调节系统压力。
为防止后工段氢氮压缩机突然跳车半水煤气倒流造成罗茨鼓风机出口压力高、超电流跳闸，气体近路开度一般在50%左右。
针对我公司罗茨鼓风机的电机功率，我们选用了一台DLHVF－400／6 000高压变频器，安装在配电室内，接线完成后进行调试开车，用该变频器调节罗茨鼓风机出口压力，将原气体近路全部关死作为备用。
浅谈变频技术在风机节能改造中的应用
浅谈变频技术在风机节能改造中的应用一、变频技术的原理变频技术是指通过改变电源频率来控制电机转速的技术。
在传统的交流电机中，电源的频率是固定的，因此电机的转速也是固定的。
而通过变频技术，可以改变电源的频率，从而控制电机的转速，实现对电机速度的精准控制。
变频技术主要由变频器、电机和控制系统三个部分组成。
变频器是变频技术的核心设备，它可以根据控制系统发送的指令，改变电源的频率，从而控制电机的转速。
变频技术可以实现电机的软启动、恒定转矩输出和瞬时停机等功能，能够有效提高电机的运行效率，降低能耗。
二、风机节能改造的意义在工业生产中，风机是一个重要的能源设备，广泛应用于通风、送风、排烟等环节。
在风机的运行过程中，由于电机的固定转速以及传统的风门调节方式，常常导致风机运行效率低下，能耗大。
风机节能改造成为了一个重要的议题。
通过风机节能改造，不仅可以降低能耗，减少生产成本，还可以减少对环境的污染，实现可持续发展。
1. 风机变频调速系统通过在风机电机上安装变频器，可以实现风机的变频调速。
在风机的运行过程中，通过改变电源的频率，可以实现对风机转速的精准控制，从而实现风机的节能运行。
通过变频调速系统，还可以实现风机的软启动和瞬时停机功能，有效避免了电机长时间启动过程中的电压冲击和电流冲击，保护了电机设备，延长了设备的使用寿命。
2. 风机气动性能优化通过变频技术，可以对风机进行气动性能优化。
传统的风门调节方式往往无法准确控制风机的输出风量，通过变频技术可以实现对风机转速的精准控制，从而实现对风机输出风量的精确调节，达到最佳运行状态。
通过气动性能优化，可以最大限度地提高风机的运行效率，降低能耗。
3. 节能效果与经济收益通过变频技术在风机节能改造中的应用，可以实现风机的节能运行。
根据实际数据显示，采用变频调速系统后，风机的能耗可以降低20%~60%，节能效果显著。
风机的运行稳定性得到了提高，减少了设备的维护成本。
在风机节能改造中，虽然需要一定的投资成本，但是由于节能效果显著，可以在数年内收回成本，并且在以后的运行中获得长期的经济收益。
风机变频节能改造技术方案
风机变频节能改造技术方案
一、节能改造方案背景
风机是一种广泛使用的电动机，用于输送空气或其他气体，是工业生产中的重要设备。
由于生产过程中风机的使用时间较长，其耗能量较大。
如果不采取有效措施，将会使得生产成本增加，影响公司的经济效益。
因此，通过变频节能改造技术，以保证风机工作安全、稳定、高效可靠，是当前比较热门的节能技术之一
1、采用新型变频器采用变频技术进行变频节能改造的关键设备是电子变频器，它可以控制电机的转子转速，从而达到控制风机转速的目的，从而节约能耗。
2、安装控制系统为了使电子变频器更好地控制风机的转速，需要安装一套功能全面的控制系统，它可以从用户的不同需求出发，控制风机的转速，使之转速稳定，有效地提高风机的运行效率和节省能耗。
3、节能系统的维护为了保证变频节能改造工程的持续发挥作用，应定期对安装的节能系统进行维护，以确保系统的运行正常。
三、变频节能改造技术方案的经济效益分析
1、节约能源
变频节能改造技术可以有效控制风机的运行效率，节约能源，减少耗能量，可以节省大量能耗，使企业能耗更加节约，节省开支。
罗茨鼓风机变频调速改造化工应用
三、罗茨鼓风机变频调速改造
１ 罗茨鼓风机变转速工作特性 ．
（）流量特性 罗茨鼓风机的理论流量与转子转速 １ 的关系式为
可以根据需要将电源频率调节到 一 定的值。
啊
Ａ
逆变
Ｂ Ｃ
Ｑ＝ ２ 詈Ｄ ｈ
式中 ｌ ｌ １ ——理论流量， 单位为 ｍ ／ ｉ； ｒｎ ａ Ｄ 一 叶轮外径，单位为 ｍ 一 ；
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，
装置生产时，需根据生产负荷、季节、反应情况随时调
节进入装置的风量，装置运行近两年来，一直工作在欠 载状态 ， 部分风量经旁路放空，造成能源严重浪费。根
不能节能。 而改变转速，使风机吸气量发生变化， 其功率
— —
（） １
整 流
图 Ｊ 变频器工作原理示虑图
罗茨鼓风机的驱动一般采用交流 ｉ相异步电动机， 其转速与电源频率的关系为
ｎ：
ｒ
叶轮长度，单位为 ｍ ；
Ａ ——面积利用 系数 ，表 征风 机气缸 空 问 的有
Ｌ ） （一 — １ ，
（） ０ ５ ，
效利用程度 （ 圆弧一渐开线型线的面积 利用系数 Ａ＝ ．６ — ．２） ０５３ ０５ １； ， 一 叶轮转速， 一 单位为 ｒｒｎ ／ ｉ ａ 。 罗茨鼓风机的实际流量 ｐ为
鼓风机变转速工作特性的分析，对系统进行 了变频调速 改造。运行效果表 明，变频调速改造 后的节能效 果 显著。
Ｉ 关键词】 均苯四甲 酸二酐 罗茨鼓风机 变频 节能 调速
一
、
引言
在额定流量的 ７％ ８ ％，即所消耗的电能约有２ ％ ０ ０ ０ ３ ％通过放空被浪费掉了。同时，在放空过程中，噪声 ０ 很大，达到 １ＯＢ ｄ 。对罗茨鼓风机进行节能改造有着显 ｌ
氧化铝厂罗茨风机的改造与优化措施
机电与维修Electromechanical maintenance0 引言长期以来，在氧化铝的生产中，电能消耗浪费了大量生产成本。
技术改造对降低能耗指标起到了巨大的作用，将实现氧化铝厂的年度节电目标以及提高设备运行效率。
1 氧化铝厂生产概述氧化铝厂常用的生产工艺采用的是当今世界上成熟的拜耳法生产工艺，其原理是利用苛性钠（NaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到氯酸钠溶液。
溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化钠做晶种，经长时间搅拌，氯酸钠分解析出氢氧化铝，洗净，并在高温下煅烧，得到氧化铝成品[1]。
该生产工艺流程长，包括原料工序、溶出工序、沉降工序、分解工序、蒸发工序和焙烧工序等。
设备包括磨机、隔膜泵、风机、各种输送泵、搅拌等，这些设备基本上都属于是大型化、自动化和连续化，而如何保证这些设备的安全运行与节能降耗是设备管理工作的重要任务。
下面就以风机中的罗茨风机为例，谈谈如何保证设备的安全运行与节能降耗。
2 罗茨风机罗茨风机是一种容积式风机。
在壳体和壁板密封的空间中，有两个相对旋转的三叶片叶轮。
因为每个叶轮都是渐开线或外摆线。
外壳为叶轮加工线，每个叶轮三个叶片相同，两个叶轮完全相同，大大降低了加工难度。
叶轮在加工过程中采用数控设备，保证了两个叶轮在中心距离上的不变性。
无论两个叶轮在哪里转动，都能保持一定的最小间隙，保证气体泄漏在允许范围内[2]。
这两个叶轮向相反的方向旋转。
因为叶轮和叶轮，叶轮和机壳，叶轮和壁板之间的差距非常小，所以空气入口形成一个真空状态，和空气进入进气室在大气压力的作用下，然后两个叶片的叶轮，墙板和套管，形成一个密封的腔。
在叶轮旋转过程氧化铝厂罗茨风机的改造与优化措施蓝宏斌（广西华昇新材料有限公司，防城港 538001）摘要：长期以来，在氧化铝的生产中，电能消耗浪费了大量生产成本。
技术改造对降低能耗指标起到了巨大的作用，将实现氧化铝厂的年度节电目标以及提高设备运行效率。
变频调速技术在罗茨风机上的应用研究
Ｅ ： ［ １ 一（ Ｑ／ Ｑ ｎ ） 】 × Ｐ Ｘ Ｔ （ ｋ Ｗｈ ） （ ５ ） 式中 ： Ｑｎ 为额 定 转 速 时 的 流量 ； Ｔ为 时 间； Ｑ 为 实际流量 ； Ｐ为 额 定 转 速 时 电机 功
率。
３ ． ２节 能计算 罗 茨风 机 配 备 电机 型 号 为Ｙ ２ ２ ５ Ｓ 一 ４ Ｂ ３ ， 额定 功率 ３ ７ ｋ Ｗ， 额 定 电压３ ８ ０ Ｖ， 额 定 频率５ ０ Ｈ ｚ ， 额定 电流 ６ ９ ． ８ Ａ， 额定 转 速 １ ２ ８ ０ 转／ 分， 电 机 在 额 定 转 速 时 的 输 出 功 率 为 ３ ０ ｋ Ｗ， 根据 中试 厂 管 网负 荷 的 要 求 ， 变 频 器设 定 频 率 为 ４ ０ Ｈｚ ， 电 压２ ８ ５ Ｖ， 转速９ ５ ０ 转／ 分， 运行 工况以２ ４ ／ ｂ 时连续运行 ， 全 年 运行 时 间在 ３ ６ ５ 天 为 计 算 依据 。 则 变 频 调 速 时 每 年 的 节 电量 为 ： Ｗｂ ：３ ０×２ ４ Ｘ［ １ 一（ ４ ０ ／５ ０） 】Ｘ
ＣＨＮ ｏＬ ＯＧＹ Ｉ ＮＦ ＯＲＭＡＴＩ ＯＮ
动 力 与 电 气 工 程
变频调速技术在罗茨风机上 的应用研究
杨 剑 锋 （ 中核 四Ｏ 四有 限公 司第 三分公 司 甘肃 兰州 ７ ３ ２ ８ ５ ０ ）
摘
要： 本 文通过 介 绍 变压 变频调速 系统（ Ｖ Ｖ Ｖ Ｆ ） 的结 构 原理 ， 对 变频嚣 在 风机 类设备 中 的 节能 原理及 成 效进行 了详细研 究 ， 为风机
一
ｎ ： ．Biblioteka ６ ０ ｆ（ １一
）
Ｐ
１ 变频调速 系统 的原理及组成
变 频调 速 技 术 的原 理是 把 工频 ５ ０ Ｈ ｚ 的 交 流 电 转 换 成 三相 频 率 和 电压 可 调 的 交 流 电， 通 过 改变 交 流 电动 机定 子 绕组 的 供 电频 率， 在 改 变频 率 的 同时 也 改 变 电 压 ， 从 而 达 到 调节 电动 机转 速 的 目的 （ 即Ｖ ＶＶＦ 技术） 。 交 流 变 频 调 速 系 统 一 般 由 三 相 交 流 异 步电动机、 变频器及控制器组成。 变 频 装 置 即变频器是 变颇调速的主要设备 。
浅析曝气罗茨风机节能技术
浅析曝气 罗茨风机 节能技术
文／ 惠建伟
的极小间隙，从而导致进气 口呈现真空状态， 罗 茨风 机 是 污水处 理曝 气 池 中最主要也是 最重要 的机 电设备 。 罗 茨风 机 的 工 作 能 耗 占整 个 污 水 处理 环 节能耗 的 比例较 大。随 着 经 济 和 社 会 的 发 展 ， 污 水 处 理 需 求 量 增 加 ， 使 得 罗 茨 风 机 的 应 用 扩 大，产 生 的能耗 也 随之 加 大。 连续工作。
２ ． ２ 罗茨风 机 分 类
马达 节能 是采用 高效 节能 电机 的方式 进
叶片与墙 板、机壳形成一个密封腔，能够形成 行节能 ，采用高效电机节能的方式 ，能够实现 直接启动 以及变频器调速， 而且起到节约能源 ， 降低长 期运行成 本的效果 ，从而 能够提升 ４ ％ 左右 的节能效率 。在罗茨风机 中采用节能马达
技术 ，能够现 自动控制 ，采用稀土永磁高效
按照 工作 方式 的不 同可 以将罗 茨风 机分
为 响应 国 家节 能减排 的 号召 ，同
时 也 为 了降 低 污 水 处 理 的 成 本 ， 罗茨风机 的 节能技 术显 得 尤为 重 要 。 目前 ， 变 频 改 造 ，使 用 节 能
． ９ ０ ，具有 电机 为单级和双级风机，将两台单级鼓风机串联起 节 能电机 ，电机功率 因数高于 Ｏ 电流小 ，延长系统整体运行寿命 的效果 ，能够 来 ，对气体连续进行两次压缩 的鼓风机我们称 之为双级鼓风机 。按叶轮头数可 以分为两叶罗 茨鼓风机和三叶罗茨鼓风机；按照介质种类可 以分为煤气鼓风机、二氧化硫鼓风机等：按用 途可 以分为立窑鼓风机 、曝气鼓风机等 ；按照 提升节能 效果 。在罗茨风机 中采用节能 马达技 术 ，能够减少人工成本 ，实现 自动控制 ，并且 达到节能 的目的。
污水处理工艺中罗茨鼓风机的节能改造
调速技术、现代电力电子技术以 及计算机控制技术结合在一起， 主要是因为当系统工艺需要风量 发生变化时，变频器自动调速， 使电机在经济的转速下运行，从 而达到节电的效果。变频调速节 能控制装置的特点[1 -2]：（1）调 速效率高；（2）调速范围大； （3 ） 调速 精 度高 ； （4 ）启 动 电 流小，而且容易实现闭环控制。 由于可以利用原普通交流异步电 动机[3] ，所以特别适合对原有旧 设备的技术改造，它既保持了原 电动机结构简单，可靠耐用，维 修方便的优点，又能达到节电的 显著效果，是鼓风机交流调速节 能的理想方法[3]。
5 2 水工业市场 2 00 9 年第 4 期
Te ch n o lo gy & Ap p lica t io n
http: //www.jsbwate
技术与应用
严重，由公式
P = S × cos
(8)
Q = S × sin
(9)
其中 S — 视在功率，P —
有功功率，Q — 无功功率，cos
进 ，且节能效果十分显著，有
很 大的节能发展前途。采用变
频 调速技术对罗茨鼓风机进行
技术改造，不仅可以达到节能目
的，同时也可以提高设备的自动
控制水平。
（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
Qth =
π 2
D2Lλn
（1）
式中 Qth——理论流量，m3 /
min
D —— 叶轮外径，m
L —— 叶轮长度，m
节，此时，电动机在调速过程中
其过载能力维持不变，且气隙磁
通也保持不变即具有恒转矩调速
功能。
式中 Tn — — 额 定频率 f1n 下，定子频率为额定值时电动机
鼓风机节能方案
鼓风机节能实施方案污水处理厂的设备是全天候运转的，而且曝气机和潜水泵是污水处理的核心设备，需要对曝气机的鼓风机（罗茨风机）和潜水泵进行节能改造。
1 、节能设备在鼓风机（罗茨风机）上的应用鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池，让空气中的氧溶解在污水中供给活性污泥中的微生物。
鼓风机在正常状态下起动时，电流冲击较大，容易引起电网电压波动，而鼓风机（罗茨）风压一定，风量不能调节。
造成多余风量排空而浪费。
随着节能设备的广泛应用，利用节能设备调速范围宽，机械特性硬等特点，在罗茨风机上应用。
变频软启动功能大大的减小了电机起动时对电网的冲击，而且在正常运行的时候，根据工艺和参数的要求，适当的调节（通过控制系统的电位器）电机的转速来调节管道的风量，从而来调节污水中的氧气含量。
而且可以根据溶解氧传感器反馈的信号（ 4~20MA ）很方便的实现闭环自动控制。
免去了许多繁琐的人工操作，并且具有明显的节电效果，以下是风机的节电率统计。
用两台节能设备控制三台风机，其中两用一备，电机的功率 P=110KW 。
（1）两台鼓风机正常运行，未安装变频柜时，每台运行电流为220安培左右，两台鼓风机的每日耗电量大约在4500千瓦时。
多余风量只能排放到空气中，造成噪声污染和能源浪费。
（2）安装两台节能设备后（变频柜）运行时每台的运行电流在55安培左右，两台鼓风机的每日耗电量在2000千瓦时左右，每天节电2500千瓦时，并且没有多余风量产生，鼓风机噪声也达到了环保标准。
可见投入节能设备运行时效果很好。
每年节电91.3万度，节省电费54.8万元，而节能设备资金投入为12万元，运行三个月就能将节能设备投资收回来。
2 、鼓风机管路改造。
我公司除砂系统采用两台罗茨风机（功率5.5kw，一备一用）提供气源，噪音较大，经公司领导研究决定，将用于曝气的鼓风机管路进行改造，连接管线供气给除砂系统，这样两台5.5kw的罗茨风机就不用运行，每年节约电量4.4万度，节省电费13万元，同时减少了噪音源。
罗茨鼓风机的节能改造
罗茨鼓风机的节能改造
魏龙
【期刊名称】《风机技术》
【年(卷),期】2005(000)003
【摘要】通过对罗茨鼓风机变转速工作特性的分析,对系统进行了变频调速改造.运行效果表明,变频调速改造后的节能效果显著.
【总页数】3页(P41-43)
【作者】魏龙
【作者单位】南京化工职业技术学院,南京市,210048
【正文语种】中文
【中图分类】TH444
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4.高压变频器在罗茨鼓风机节能改造中的应用 [J], 刘清平;田利瑞;郭金星;郭冬梅;
5.章丘鼓风机厂——可信赖的罗茨鼓风机生产基地 [J], 无
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探究罗茨风机的变频改造节能技术
探究罗茨风机的变频改造节能技术摘要：罗茨鼓风机具有使用寿命长、动力平衡性好、气流速度均匀并且机械效率高等诸多优点，广泛应用于冶金、化工、化肥、石化、仪器、建材等行业，深受用户青睐，为国民经济发展和人们生活水平提高带来了巨大的利益，加强罗茨风机的变频改造节能技术的研究是十分必要的。
本文作者根据多年来的工作经验，以山东阳谷祥光铜业熔渣炉所用罗茨风机：L94WDQ=275m2/min（临沂风机厂）为例，对罗茨风机的变频改造节能技术进行了研究，具有重要的参考意义。
关键词: 罗茨风机; 变频改造; 节能1.引言风机根据其工作原理，大致可分为离心式风机和容积式风机。
离心式风机依靠转子叶片与气流相互作用将机械能转变为气体的压力和动能，而容积式风机则是依靠转子容积的改变，将原动机的机械能变为气体的压力和动能。
容积式风机又分为罗茨风机和叶氏风机。
与其它同类风机相比，罗茨鼓风机具有使用寿命长、动力平衡性好、气流速度均匀并且机械效率高等诸多优点，广泛应用于冶金、化工、化肥、石化、仪器、建材等行业，深受用户青睐，为国民经济发展和人们生活水平提高带来了巨大的利益，加强罗茨风机的变频改造节能技术的研究具有重要的意义。
2 罗茨风机的特性罗茨风机为容积式风机，如图 1 所示，输送的风量与转数成比例，三叶型叶轮每转动一次由2个叶轮进行 3 次吸、排气，在 2 根平行的轴上设有2 个三叶型叶轮，轮与椭圆形机箱内孔面及各叶轮三者之间始终保持微小的间隙，由于叶轮互为反方向匀速旋转，使箱体和叶轮所包围着的一定量的气体由吸入的一侧输送到排出的一侧。
各支叶轮始终由同步齿轮保持正确的相位，不会出现互相碰触现象，因而可以高速化，不需要内部润滑，而且结构简单，运转平稳，振动小，噪声低，性能稳定，适应多种用途，已广泛运用。
罗茨风机运行特性的最大特点是其容积回转特性，可以近似认为风机所能达到的最大压力与转速无关，即不同转速下所能达到的最大压力维持不变，流量与转速成正比。
变频器在罗茨风机上的应用与节能
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变频 器 在 罗茨 风 机上 的应 用 与节 能
张 东
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摘 要 罗茨风机具有强制输气 的特征 ， 通过罗茨风机的特性与变频改造前后测的实际数据 ， 对节 能进行分析。
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③ 变 频 器 产 品平 滑 的调 速 特 性 大 大 提 高 产 品 ④ 变频器 可 以实现 节能 、 降低 成本 消耗 ， 获得 可
浅谈罗茨鼓风机的技术改造
浅谈罗茨鼓风机的技术改造作者：蒋理吴正生来源：《科学与财富》2013年第12期摘要：创建节约型企业是响应国家建设资源节约型社会的重要基础性工作，也是企业增强核心竞争力的根本要求。
扬州石化有限责任公司常压装置常压塔顶油气输送风机——罗茨鼓风机自2012年3月投用以来，运转可靠度低，能耗较高，故障频繁，单次维修时间较长，极大地影响了装置运行。
本文阐述了从技术上采取多种手段对罗茨鼓风机进行技术改造的全过程及取得的经济效益。
关键词：罗茨风机；螺旋密封；转速；技术改造一、前言扬州石化有限责任公司常压装置塔顶油气输送风机——罗茨鼓风机（型号TAR100， 8 Nm3/min，1480 r/min（变频），0.15（出口）Mpa，37KW，两级鼓风，带传动，年运行8000 h），压缩常压塔顶轻烃并输送至催化裂化装置气压机入口由吸收稳定单元进行分离，主要分离出液化气，干气。
当前装置原油处理量42.3万T/年下，该风机正常工作状态下一、二级出口压力分别为0.10、0.12Mpa，一、二级出口压力均大于催化裂化气压机入口压力（0.06 Mpa），维修频次约6次/年，故障维修时间较长约60h/次，使用循环冷却水≥2T/ h。
经过技术经济分析后认为，由于气体管路阻力较小，轻烃向气压机入口输送的能力有富余；故障时设备维修次数及单次维修时间过长；风机转速存在200-300rpm的波动等问题。
因此在机组输送能力和设备有效利用率上有改善的空间。
二、项目内容与实施效果从节能和降低机组故障率的目的出发，我们提出了以下几点改进措施：1、降低机组负荷从而降低电机电流。
因电机故障率较低，运行周期一般为风机的6倍以上，故改两级鼓风为一级鼓风，拆除电机双侧皮带中的一侧，压缩油气流程由串联改为并联/串联均可使用，一般根据管路沿程压降计算公式△P=λ×ρ×（L/D）×（V-2/2）（单位：Pa）可以计算得出管路压降。
罗茨风机变频节能装置[实用新型专利]
![罗茨风机变频节能装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ff1d90931711cc7931b716f0.png)
专利名称：罗茨风机变频节能装置专利类型：实用新型专利
发明人：胡庆伟
申请号：CN201620632953.4
申请日：20160624
公开号：CN205779714U
公开日：
20161207
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种罗茨风机变频节能装置，目的是在风压满足输送需求的前提下，通过降低转速来节能，提高公司的效益。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：包括罗茨风机和变频控制装置，罗茨风机的吸风口、送风口分别安有吸入消声器、排出消声器，变频控制装置包括变频器、PLC，与罗茨风机送风口连接的管路上设置有压力传感器，压力传感器与PLC的模拟输入端连接，PLC通过变频器与罗茨风机上的电机连接，PLC通过网线或者局域网与计算机主机连接。
本实用新型的优点是:在罗茨风机的电机上安装变频器，根据我们实际的输送量进行调整，达到降低电机转速，节约电能的目的。
申请人：益海嘉里(兖州)粮油工业有限公司
地址：272100 山东省济宁市兖州区益海路1号
国籍：CN
代理机构：济南泉城专利商标事务所
代理人：张世静
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探究罗茨风机的变频改造节能技术摘要：罗茨鼓风机具有使用寿命长、动力平衡性好、气流速度均匀并且机械效率高等诸多优点，广泛应用于冶金、化工、化肥、石化、仪器、建材等行业，深受用户青睐，为国民经济发展和人们生活水平提高带来了巨大的利益，加强罗茨风机的变频改造节能技术的研究是十分必要的。
本文作者根据多年来的工作经验，以山东阳谷祥光铜业熔渣炉所用罗茨风机：l94wdq=275m2/min（临沂风机厂）为例，对罗茨风机的变频改造节能技术进行了研究，具有重要的参考意义。
关键词: 罗茨风机; 变频改造; 节能
中图分类号：te08 文献标识码：a 文章编号：
1.引言
风机根据其工作原理，大致可分为离心式风机和容积式风机。
离心式风机依靠转子叶片与气流相互作用将机械能转变为气体的压力
和动能，而容积式风机则是依靠转子容积的改变，将原动机的机械能变为气体的压力和动能。
容积式风机又分为罗茨风机和叶氏风机。
与其它同类风机相比，罗茨鼓风机具有使用寿命长、动力平衡性好、气流速度均匀并且机械效率高等诸多优点，广泛应用于冶金、化工、化肥、石化、仪器、建材等行业，深受用户青睐，为国民经济发展和人们生活水平提高带来了巨大的利益，加强罗茨风机的变频改造节能技术的研究具有重要的意义。
2 罗茨风机的特性
罗茨风机为容积式风机，如图 1 所示，输送的风量与转数成比例，三叶型叶轮每转动一次由 2个叶轮进行 3 次吸、排气，在 2 根平行的轴上设有2 个三叶型叶轮，轮与椭圆形机箱内孔面及各叶轮三者之间始终保持微小的间隙，由于叶轮互为反方向匀速旋转，使箱体和叶轮所包围着的一定量的气体由吸入的一侧输送到排出的一侧。
各支叶轮始终由同步齿轮保持正确的相位，不会出现互相碰触现象，因而可以高速化，不需要内部润滑，而且结构简单，运转平稳，振动小，噪声低，性能稳定，适应多种用途，已广泛运用。
罗茨风机运行特性的最大特点是其容积回转特性，可以近似认为风机所能达到的最大压力与转速无关，即不同转速下所能达到的最大压力维持不变，流量与转速成正比。
因此，将罗茨风机看成恒转矩负载。
3 罗茨风机变频改造效果分析
由于罗茨风机的恒转矩负载特性，相应的罗茨风机系统属于典型的恒压输出系统，因此恒压控制后系统运行在恒转矩变流量状态。
在采用变频调速，且系统流量需减小时，降低罗茨风机转速，使罗茨风机在规定压力下低流量点运行。
罗茨风机的输入功率与流量成近似线性关系，如图 2 所示。
因此，罗茨风机进行变频改造后的节能效果主要决定于所运行流量的大小，罗茨风机的耗电量与流量成正比。
对于全速工频运行的系统，通过调节进风阀门开度来调节流量，则进风风阻增加，使输入的风压降低，产生大量的电能浪费;若采用
输出排风方法调节输出流量，排出的风也同样浪费，造成电能的浪费。
因此，采用变频恒压控制改造后可降低罗茨风机的运行转速，减少电消耗，实现节能。
系统改造后还可使系统实现软起动、软停止，减少系统起动对电网的冲击，减少系统起动次数，运行平稳;由于罗茨风机运行转速的降低，减少了机械磨耗，延长了电机和罗茨风机的使用寿命。
系统若采用压力闭环控制方案改造，可实现全自动控制，真正实现无人值守。
4 罗茨风机变频改造后节能量计算
目前罗茨风机在应用时，调节方式有两种，一种是罗茨风机的输入口有阀门调节或输入流量受限制造成流量不均衡，另一种是采用输出侧直接放风的方式。
在这里对两种方式分别进行变频改造节能效果分析。
根据罗茨风机的负载特性，由于罗茨风机效率较高，这里忽略损耗。
4. 1 基本计算公式
式中:pw———风机消耗的电功率;
u———电压;
cos φ———功率因素;
q———流量;
η———风机效率;
i———电流;
p———压力;
k———常数。
4. 2 输入侧调节方式变频改造节能分析计算
对于罗茨风机的应用场合来说，工艺要求压力、流量恒定。
由于改造前采用进风口阀门调节，降低了输入的风压，因此罗茨风机的进风和出风的压差保持不变:
采用变频调速后要保证流量不变，但由于罗茨风机的进风压力升高，进风和出风的压差变小，根据式(2)可知，罗茨风机的消耗功率将随压力增加量的降低而降低，因此节电率为
式中:pw节流———节流运行时的电功率;
py节流———节流运行时的压差;
pw变频———变频运行消耗的功率;
py变频———变频运行时的压差。
根据理想状态方程，假定节流不影响输入风的温度，则阀门开放的面积比等于进风压力比，即：
式中:s节流———节流运行时的阀门开放截面积;
s———进风管截面积。
因此，由式(4)、(5)可得:节电率 = 1 － kf
4. 3 输出侧调节方式变频改造节能分析计算
系统在工频下运行，由于改造前采用出口放风阀门来调节，因此可认为罗茨风机电机运行在额定工作状态。
采用变频调速后要保证使用流量不变，关闭排风阀门后，罗茨风机的消耗功率与额定流量的比值为
式中:pe———工频运行时的电功率;
p变频———变频运行消耗的功率;
qy———生产线需要的流量;
qe———罗茨风机的额定流量。
因此节电率为
在实际计算时，一般很难得到需要的流量数值，因此通过上述计算方法很难计算出节电率，但很容易得到输送管道的管径、排风管的管径和排放管阀门的开度，因此可得到:
式中:dy———罗茨风机输出管管径;
dp———排风管管径;
kp———排放管阀门开度。
在上述计算中未考虑系统损耗等情况，以上是理论计算值，实际工况比上述计算复杂得多，因此节能率要比计算值低些。
5 冶金行业罗茨风机变频改造实例
阳谷祥光铜业熔渣炉生产线上的罗茨风机是主要的耗能设备，其风量是按工艺要求进行调节的。
以前的溶渣炉通过采用调节进风口或放风口挡板开起度的方法来满足工艺要求。
由于该方法是以增大风阻或牺牲风机效率来达到要求的，即以增大耗能为代价取消风量的粗调，同时过剩的风量向空中排放，又加重了环境污染，诸多弊端一直困扰着该厂。
该厂风机型号：l94wdq=275m2/min参数：
l94wdq=275m3/min，转速580r/min，升压29.4kpa，配用功率185kw。
5. 1 选用变频器时的有关要求
罗茨风机属于恒转矩类负载，在选配罗茨风机变频调速装置时，应避免选用离心风机、水泵等专用的变频调速器，而应选用恒转矩负载类的通用变频调速器。
选用变频器拖动的主要目的是按需要的用风量合理调节压力的设定值，实现稳压节能运行。
按配套电动机额定电流选用变频器，变频器要有内置 pid 调节功能和 4 ～ 20 ma 或0 ～ 10 v模拟信号接口，使用地点的电压变动率要在变频器允许输入电压范围内。
5. 2 变频改造技术方案
改造方案采用变频器对罗茨风机进行变频控制，变频运行时人工给定信号，变频器自动增加或减少电机运行频率，改变风机的运行转速。
在变频改造时，保留原系统起动柜不变，只需要将起动装置的进线和出线与变频装置开关柜连接，当变频装置需要检修或因为各种原因不能正常工作时，系统可切换到通过原有的起动系统运行，保证生产。
系统原理示意图如图 3 所示。
5. 3 节能效果分析计算
(1) 直接节电效果分析。
按上文分析可按如下公式计算节电率：
变频改造运行后，根据系统实际消耗功率的测试数据计算出系统节电率达到 23. 6%，与计算值较为接近，可见变频改造确实可以有明显的节能效果，并且节能分析预估算对制定节能方案具有指导意义，十分必要。
(2) 间接经济效益分析:变频软起动节省电能，并减少了维修费用，操作便捷，节省了劳动力等。
6 结语
随着变频技术的发展,作为大容量传动的国产变频调速技术也得到了广泛的应用,在电力行业对于许多大功率的辅机设备推广和采用变频技术,不仅可以取得相当显著的节能效果,而且也得到了国家
产业政策的支持,代表了今后更多行业节能技术的方向。
目前,很多行业越来越多的人员对此都形成广泛的共识。
【参考文献】
［1］冯垛生，张淼. 变频器应用与维护［m］. 广州:华南理工大学出版社，2001.
［2］上海市经委节能办公室. 风机水泵调速节能手册［m］. 2 版. 北京:机械工业出版社，2005.。