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变频罗茨风机概念
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&&& 简单的说，变频罗茨风机是采用变频控制技术来控制风机根据条件变速运行 。
&&& 一、众所周知，风机是应用量大、应用面广的通用性机械，与风机配套用的电机耗用电量约占全国总发电量的20%。因此在鼓风机、引风机等风机类设备上，推广节能技术，取代落后的档风板或阀门载流调节方式，使风机始终处于科学、经济运行状态，提高企业综合经济效益和社会效益，具有十分重要的意义。
&&& 传统罗茨风机流量的设计均以最大风量需求来设计，其调整方式采用档板、风门、回流、起停电机等方式控制，无法形成闭环回路控制，也较不考虑省电的观念。电气控制采用直接或Y-△起动，无法具有软起动的功能，机械冲击大，传动系统寿命短，震动及噪音较大，需要的电源容量大，功率因数较低等是其主要的问题点。
&&& 从流体力学原理得知，罗茨风机风量与转速及电机功率相关。当风量减少风机转速下降时，其电动机输入功率迅速降低。例如风量下降到80%时，转速也下降到80%，其轴功率则下降到额定功率的51%；若风量下降到50%时，轴功率将下降到额定功率20%。采用变频调速，改变风机电动机的输入频率从而改变电动机、风机转速，达到调节空气流量的目的，既满足生产工艺变化的要求，又节省电能，是一举多得的最佳措施。
&&& 二、节电原理任何利用交流感应电动机作为电力传动方式的生产机械，电动机的功率是按最大负荷期额定负荷选择的。而工作时绝大部分不能满载运行，电动机工作于满电压、满速度而负载很小，也会有很多时间空载运行，由电机设计和运行特性可以知道，电动机只有运行在满载时才是效率最高、功率因数COS￠最佳状况,轻载时降低，空载时甚至降到0.3以下，造成许多不必要的电能损耗。
&&& 现在采用检测负载大小的方法，根据负载的减少，适当降低定子电压可以提高效率，这是因为当轻载、空载时定子电流有功分量很小，而主要是励磁的无功电流，因此 COS￠很低，而空载损耗中占主要成份的是定子满电压的铁损耗，一点没有减少，所以效率很低。如果适当降低定子电压，见电机定子感应电势公式：U1=E1=4.44F1N1KN1￠m其中: U1-定子每相绕组串联匝数；KN1由于轻载、空载时定子电流很小，可以忽略定子绕组的漏阻抗压降，所以U1=E1，当其他条件不变时，降低定子电压U1，则￠m比例下降,也即励磁无功电流IM也成比例下降，这样定子电流中的无功分量减少了，COS￠就提高了，适当控制可以接近最佳值。另外，其他条件不变，定子铁耗：PFel= pFeIN XU1/ UIN)2其中：PFel&定子铁耗；pFeIN -定子额定铁耗；UIN -定子额定端电压。可以看出，随着U1下降，PFel以平方比例迅速下降，这样轻载、空载时占主要损耗的铁耗大量减少，使电机的运行效率大大提高，这就是轻载降压节电的道理。调速节能根据可变速机械的相似定理： Q&n；M&n2；P&n3；其中：Q-流体的流量；n-风机、泵的轴转速；M-轴转矩；P-轴功率。通常需要改变负载时，是用档板或阀门调节，这时输入功率变化不大，大量能量以压差的形式损耗在档板、阀门上了，不仅能耗大而且档板、阀门磨损易坏，噪声也大。由上面公式可见，只要改变n，测流量Q成比例变化，达到调节Q的目的，而轴功率可大大减少，如Q=1/2，则P=1/8XP，轴上功率仅为额定时的12.5%，还能节能（节电）80%以上，当然这是理想的，考其他因素，节能率要小些。另外，即使对于许多恒转速性质的机械，如活塞式空压机等，用调速改变负载，也有明显的节能效果，这是因为降速后（如用变频调速）电机和生产机械的多种损耗都随转速风速下降，效率都比机械方法有很大提高。软起动节能通常感应电动机采用直接接入电网起动的方法，电动机的起动电流为额定时的5~7倍不仅损耗大，对电网冲击也大，机械磨损，振动都大，如果用变频调速起动，可以将起动电流限制到很小，如果满载起动，也只要比额定电流稍大就可以了，这样起动损耗大大降低，既不冲击电网，又不冲击机械。功率因数COS￠改善的好处采用变频调速，由于变频器中有直流电容器的隔离作用，使输入的功率因数接近于电动机的励磁无功电流由电容器提供，这样可以节省很大的一块电网容量，一般可节省30%左右，所以很多大型企业中大容量设备进行变频调速改造后，可以增加不少新设备而不需扩容。
&&& 三、产品特点&节省电能，降低能源消耗，节约生产成本，节电率达到20%以上。 提高电网功率因数，节省就地补偿装置，电网功率因数可较大幅度的提高。平滑启动，消除启动时的大电流冲击，启动时电机电流可限制在其额定电流的120%以内。 减轻电机轴承等运动部件的磨损程度，延长其使用寿命。 具有完善的保护和自保护功能保证设备安全运行。 设备故障率下降，可靠性提高，减少备品备件消耗，降低维修成本。数码智能控制，具有强大的自变功能，适时动态调节，自动适应负载工况的变化，无需人工调整。市电、节电切换，风机、空压机、水泵智能控制节电器具有完善的市电、节电转换功能，特殊情况下，节电调速器发生故障，可以切换到市电运行，不会影响设备的正常运行。
&&& 四、适用范围 该产品广泛用于工业、供暖锅炉、水泥厂炉窑、煤矿、冶金行业高炉、转炉、化肥厂、制药厂、污水处理厂、油田、石油化工厂、纺织机械、自来水供水公司及空压机和中央空调等行业、企业和场合的离心式风机、轴流风机、萝茨风机、空气压缩机、离心泵、潜水泵、循环泵、潜水泵、输油泵、高压注水泵等设备的变频调速及流量、流速和压力调节控制等。&
&&& 用在燃气炉上的变频风机是采用变频控制技术来控制风机根据条件变速运行。比如通过在锅炉出口烟道上安装O2和CO传感器，将测试数据传输给控制器，经过与理论数据对比后控制送风量。由于风机是变频运行，因此耗电量降低，节能效果明显。更重要的是变频风机解决了天然气不完全燃烧问题，节约了天然气。目前变频风机技术已经非常成熟并且在各个领域都有广泛的应用！
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System.Web.Util.CalliEventHandlerDelegateProxy.Callback(Object sender, EventArgs e) +35
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Version Information:&Microsoft .NET Framework Version:4.0.30319; ASP.NET Version:4.0.30319.1罗茨风机在煤气输送环节上如何经济适用/东莞市科惠通风设备有限公司、中压风机、中压吹风机、CY-125多翼式离心风机、DF-6离心风机、铝壳中压风机、中压鼓风机、喷沙机专用中压风机、玻璃钢风机
罗茨风机在煤气输送环节上如何经济适用
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焦化厂冷鼓系统煤气输送环节上的实行变频调速及自动控制改造以后，有效地改善了原有的落后运行方式，使风机的转速可以随着煤气量的变化而变化，节约了大量的能源，保证了煤气收集系统的安全和稳定运行，提高了供气质量的可靠性。
　　这个厂改造以后的新系统具有以下功能：　　①MT-140E-132kW变频器内置PI控制功能非常适用于对流量或者压力的自动控制，是专门为适应风机、泵类等平方力矩特性负载设计的变频器，可以在极低的变频下启动电机，能够避免过大的启动电流。　　②通过安装在之前的煤气管道上的压力传感器测得的压力信号，控制变频器的输出频率，使得电动机的转速随着集气管压力的变化而变化。因为轴功率与转速的立方成正比，而有功功率的输出呈立方下降，所以极大地降低了电动机的能耗，而且提高了煤气输送环节的自动化程度。　　③变频器具有过流、过载、过热、过频等十几种故障自动保护功能。　　④变频器可以在自动（即通过压力信号来调节输出频率）和手动（由人工来设定工作频率）两种状态下工作，并且具有自耦减压启动与变频器启动的互相切换功能，当其中的一种工作方式处于检修或者发生故障的时候，能够由人工切换到另外一种工作方式上去，而不会影响到正常的生产。　　⑤自耦减压启动柜与变频调速控制系统的启停及二者的功能切换均可以就地操作。 这个厂的运行实践表明：利用限定变频器频率的方法来降低电动机的转速，可以使风量正好符合工艺的需要，实现风机的经济运行。
焦化厂冷鼓系统煤气输送环节上的实行变频调速及自动控制改造以后，有效地改善了原有的落后运行方式，使风机的转速可以随着煤气量的变化而变化，节约了大量的能源，保证了煤气收集系统的安全和稳定运行，提高了供气质量的可靠性。
　　这个厂改造以后的新系统具有以下功能：　　①MT-140E-132kW变频器内置PI控制功能非常适用于对流量或者压力的自动控制，是专门为适应风机、泵类等平方力矩特性负载设计的变频器，可以在极低的变频下启动电机，能够避免过大的启动电流。　　②通过安装在之前的煤气管道上的压力传感器测得的压力信号，控制变频器的输出频率，使得电动机的转速随着集气管压力的变化而变化。因为轴功率与转速的立方成正比，而有功功率的输出呈立方下降，所以极大地降低了电动机的能耗，而且提高了煤气输送环节的自动化程度。　　③变频器具有过流、过载、过热、过频等十几种故障自动保护功能。　　④变频器可以在自动（即通过压力信号来调节输出频率）和手动（由人工来设定工作频率）两种状态下工作，并且具有自耦减压启动与变频器启动的互相切换功能，当其中的一种工作方式处于检修或者发生故障的时候，能够由人工切换到另外一种工作方式上去，而不会影响到正常的生产。　　⑤自耦减压启动柜与变频调速控制系统的启停及二者的功能切换均可以就地操作。 这个厂的运行实践表明：利用限定变频器频率的方法来降低电动机的转速，可以使风量正好符合工艺的需要，实现风机的经济运行。
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>> 正文变频器在罗茨风机上的节能应用 & & 　& &来源：广州锐亿自动化机电设备有限公司(梅州办)　添加人：Better　添加时间： 11:54:00变频器在水泥厂风机节能改造
我国水泥厂大多数立窑低压配备135-280KW的罗茨风机，传统的风量控制方法是依靠挡板风阀进行调节。由于罗茨风机的供风量是较为恒定的，而煅烧时根据窑内的情况需要随时调节风量。当窑内需要减少风量时，是通过放风阀放走多余的风量，造成能源浪费。
水泥厂立窑煅烧熟料所耗的电能中，罗茨风机的电能占60% 左右，随着电价的调整，电费在水泥生产成本中所占的比例越来越高，因此降低鼓风机的能源消耗成为提高企业经济效益的重要一环。对罗茨风机可由变频器改变风机的供电电源频率进行无级调速来调节风量，节能效果好.
二:挡板阀门调节存在的问题
风机的传统调节方式是调节入口或出口的挡板阀门开度,以此来调节流量和压力。采用挡板阀门调节时,大量的能量消耗在挡板阀门的截流过程中。同时,介质对挡板阀门冲击较大,设备损坏情况严重。另外,挡板阀门动作迟缓,手动时人员不易操作,而且操作不当造成风机震动。挡板阀门执行机构一般为大力矩的电动执行器,故障较多,不能适应长期频繁调节,构成闭环自动控制较难,且动态性能不理想。
此外,异步电动机在直接启动时,启动电流一般达到电机额定电流的6～8 倍,对电网冲击较大,也会引起电机发热,同时强大的冲击转矩对电机和风机的机械使用寿命存在很多不利的影响。目前对风机而言,最有效的节能措施是采用变频调速来调节流量。由于风机大都为平方转矩负载,轴功率与转速大致成立方关系,所以当风机转速下降时,消耗的功率大大下降.
三:风机运行特点分析及变频改造的必要性:
由风机的运行特点可知，风机的风量与转速成正比，而风机的风压与转速的平方成正比，消耗的功率与转速的三次方成正比的特点，即：Q`/Q=n`/n ,
H`/H=(n`/n)2,
P`/P=(n`/n)3
下图为风机风量Q与风压H及电机转速n与电机消耗功率P的关系曲线图。
由此可知,采用变频调速降低电机转速,大大节省了电机消耗的功率.
四:变频应用的可行性分析
根据上图和风机的运行特点可知，如果采用对电机的转速进行调节，风量Q1下降到Q2，电机消耗的功率大幅度降低。以下为例，风机的入口风门开度总在40%左右，出口风门开度为100%，由此可见风机的实际风量是其额定风量的40%左右。由经验公式可知：
P=〔0.4+0.6Q/Qe-(Q/ Qe)3〕*Pe
上式中，△P――节约电功率
Q ――实际风量
Qe―― 额定风量
Pe――额定功率
可计算出，40%的风量理论上可节约电功率△P为0.576 Pe,即理论节电率为57.6%。
考虑转速下降的同时电机和风机效率的降低等因素的影响，如果采用变频调速来改变风机的风量，其节能效果仍然相当明显。而且采用变频调速还具有以下特点：采用变频调速后，启动电流下降到额定电流的1~2倍，大大改善电机的启动性能，避免大电流对电机和电网的冲击。电机转速可调后，电机轴承等处机械磨损减少，降低维修工作量，提高功率因数。目前变频技术应用于风机系统中已经相当成熟，已有许多成熟的使用范例。综上所述可知，机组风机采用变频技术是可行的。
五变频器性能介绍:
（1）：内设参数自动调节功能，可自动检测电动机的特性并自动设定其相关参数。
（2）：全领域的保护功能，低电压、过电压、过电流、防止电机失速，过载过热等。
(3)：标准的V/F模式，无感矢量模式，输出功率（转矩）控制模式
(4):：输出频率0.00-650.00Hz可调。
(5)：丰富的内置PID功能。
(6)：可靠性的设计方案
(7)：超强的过载能力和动芯影响速度
六:塔牌水泥厂改造案例
设备名称 功率(KW) 平均电流 消耗功率 全年节能(万度) 全年节能(万元)
使用前 使用后 使用前 使用后
1|风机 180KW 186 74.6 94 38 56 20.5
2|风机 220KW 227 91 135 54 71 25.83
塔牌水泥厂于2006年对该厂220 KW，180 KW立窑风机进行了改造，节电率高达61%。同类行业还有东南水泥厂、嘉鼎水泥厂、红日水泥厂等。塔牌泥厂在180KW，220KW风机上采用变频器前后对比表：
七:改造系统配置
(1):原系统控制不变,保留原控制系统.
(2):另配置工频,变频转换柜控制,确保变频维护检修时工频启动.
具体配置如下: 水泥厂2台风机：245KW
（1）：250KW变频器2台.
（2）：标准控制柜一个做工变频转换。
（3）：其它附件.
八:节能分析
（1）、经济效益分析：
根据很多改造的厂的经验值,风机节能一般在30%-60%之间,
在此以节电率为40%计算。
245KW风机，计算一年节约多少电与电费：
工作电流以400安计,原工频消耗的功率为（功率因数取0.7）：
P=1.732×380×400×0.7=185KW
节电功率为185KW×40%=74KW
该电机每年按350天计算(每天运行24小时),每年节约的电能：
74×24×350＝621600度
每度电按0.5元,则该台电机每年可节约电费：
621600度×0.6=37.296万元。
两台机一年节省电费：37.296万元×2＝74.59万元
（2）、其它经济效益:
《1》:改造的变频器可用8－10年左右, 改造一台变频器节约的电费相当可观.
《2》:改造变频器后,电机速度慢了,机械磨损减少,降低设备的维修费用.
《3》:可增加企业的装机容量.
《4》:降低了维修的劳动强度.
广州锐亿自动化机电设备有限公司
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