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羅茨鼓風(fēng)機(jī)采用高能效一級(jí)電機(jī)節(jié)能效果怎么樣
變頻器在羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)能改造方案 對(duì)多數(shù)企業(yè)而言，電費(fèi)是未被企業(yè)控制的最后一項(xiàng)本錢(qián)，人們普遍以為電費(fèi)開(kāi)支是難以被控制的，交電費(fèi)天經(jīng)地義，由于用電設(shè)備消耗多少電，是同其機(jī)電特性所決定的，主觀的控制無(wú)能為力。很顯然，此觀念是錯(cuò)誤的。在全國(guó)上下用電形勢(shì)嚴(yán)重的情況下，作為我們的企業(yè)而言，應(yīng)該注重能源的節(jié)約，注重先進(jìn)節(jié)能機(jī)制的采取，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，把能耗降到最低 ，即保護(hù)環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證實(shí)，通過(guò)一系列的技術(shù)和治理措施，企業(yè)至少可以減少20～60%的經(jīng)營(yíng)本錢(qián)。 通常產(chǎn)業(yè)鍋爐上的鼓風(fēng)、引風(fēng)機(jī)，給水泵都是電機(jī)以定速運(yùn)轉(zhuǎn)，再通過(guò)改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口的檔板開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量或通過(guò)改變水泵出口管路上的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)給水量。而風(fēng)機(jī)和水泵的最大特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此如將電機(jī)的定速運(yùn)轉(zhuǎn)改為根據(jù)需要的流量來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就可節(jié)約大量的電能。 在中心空調(diào)、煉鋼廠、水泥制造、化纖等行業(yè)中都用到風(fēng)機(jī)。在沒(méi)有調(diào)速控制之前，一般采用降壓起動(dòng)，并且正常運(yùn)行后，電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行，而風(fēng)量的大小則通過(guò)風(fēng)門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)。一般情況下，風(fēng)門(mén)的開(kāi)度為50%～80%，電機(jī)只能是滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的工作效率很低，造成很大浪費(fèi)。 采用中衡國(guó)通變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，屬于減少空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)控制風(fēng)量的方法比較，具有明顯的節(jié)電效果。 由圖可以說(shuō)明其節(jié)電原理： 圖中，曲線（1）為風(fēng)機(jī)在恒定轉(zhuǎn)速n1下的風(fēng)壓一風(fēng)量（H―Q）特性，曲線（2） 為管網(wǎng)風(fēng)阻特性（風(fēng)門(mén)全開(kāi)）。假設(shè)風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)效率最高，此時(shí)風(fēng)壓為H2，風(fēng)量為Q1，軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比，在圖中可用面積AH2OQ1表示。假如生產(chǎn)工藝要求，風(fēng)量需要從Q1減至Q2，這時(shí)用調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的方法相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線（3），系統(tǒng)由原來(lái)的工況點(diǎn)A變到新的工況點(diǎn)B運(yùn)行。從圖中看出，風(fēng)壓反而增加，軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然，軸功率下降不大。假如采用變頻器調(diào)速控制方式，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到 n2，根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律，畫(huà)出在轉(zhuǎn)速n2風(fēng)量（Q―H）特性，如曲線（4）所示。可見(jiàn)在滿(mǎn)足同樣風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓H3大幅度降低，功率N3隨著明顯減少，用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面積BH1H3C表示。顯然，節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效果是十分明顯的。 由流體力學(xué)可知，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率N與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。采用變頻器進(jìn)行調(diào)速，當(dāng)風(fēng)量下降到80%時(shí)，轉(zhuǎn)速也下降到80%，而軸功率N將下降到額定功率的51.2%,假如風(fēng)量下降到60%,軸功率N可下降到額定功率的21.6%,當(dāng)然還需要考慮由于轉(zhuǎn)速降低會(huì)引起的效率降低及附加控制裝置的效率影響等.即使這樣,這個(gè)節(jié)能數(shù)字也是很可觀的,因此在裝有風(fēng)機(jī)水泵的機(jī)械中,采用轉(zhuǎn)速控制方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量,在節(jié)能上是個(gè)有效的方法。 使用中衡國(guó)通變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)行節(jié)能改造后： 1、進(jìn)步功率因素，減少無(wú)功功率損耗 2、采用中衡國(guó)通系列變頻用具有自動(dòng)節(jié)能控制功能，能根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整電壓，使電機(jī)運(yùn)行在最高效率狀態(tài)下 3、中衡國(guó)通系列變頻器采用先進(jìn)的磁通矢量控制，低頻輸出額定轉(zhuǎn)矩，能對(duì)螺茨風(fēng)機(jī)實(shí)行強(qiáng)有力的控制 4、節(jié)約能源，運(yùn)行本錢(qián)降低 5、延長(zhǎng)螺茨風(fēng)機(jī)的使用壽命 6、軟啟動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)無(wú)大電流沖擊
系統(tǒng)若采用壓力閉環(huán)控制方案改造，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
羅茨風(fēng)機(jī)變頻改造后節(jié)能量計(jì)算
目前羅茨風(fēng)機(jī)在應(yīng)用時(shí)，調(diào)節(jié)方式有兩種;一種是羅茨風(fēng)機(jī)的輸人口有閥門(mén)調(diào)節(jié)或輸入流量受限制造成流量不均衡,另一種是采用輸出側(cè)直接放風(fēng)的方式。在這里對(duì)兩種方式分別進(jìn)行變頻改造節(jié)能效果分析。根據(jù)羅茨風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性,由于羅茨風(fēng)機(jī)效率較高,這里忽略損耗。
1 基本計(jì)算公式
2 輸入側(cè)調(diào)節(jié)方式變頻改造節(jié)能分析計(jì)算
對(duì)于羅茨風(fēng)機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō),工藝要求壓力、流量恒定。由于改造前采用進(jìn)風(fēng)口閥門(mén)調(diào)節(jié)，降低了輸入的風(fēng)壓，因此羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)的壓差保持不變:
采用變頻調(diào)速后要保證流量不變，但由于羅獲風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)壓力升高，進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)的壓差變小，根據(jù)式(2)可知，羅茨風(fēng)機(jī)的消耗功率將隨壓力增加量的降低而降低，因此節(jié)電率為
根據(jù)理想狀態(tài)方程，假定節(jié)流不影響輸入風(fēng)的溫度，則閥門(mén)開(kāi)放的面積比等于進(jìn)風(fēng)壓力比，即
3 輸出側(cè)調(diào)節(jié)方式變頻改造節(jié)能分析計(jì)算
系統(tǒng)在工頻下運(yùn)行，由于改造前采用出口放風(fēng)閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié),因此可認(rèn)為羅茨風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行在額定工作狀態(tài)。采用變頻調(diào)速后要保證使用流量不變，關(guān)閉排風(fēng)閥門(mén)后,羅茨風(fēng)機(jī)的消耗功率與額定流量的比值為
在實(shí)際計(jì)算中，一般很難得到需要的流量數(shù)值，因此通過(guò)上述計(jì)算方法很難計(jì)算出節(jié)電率，但很容易得到輸送管道的管徑、排風(fēng)管的管徑和排放閥門(mén)的開(kāi)度，因此可得到：
在上述計(jì)算中未考慮損耗等情況，以上是理論計(jì)算值，實(shí)際工況比上述計(jì)算復(fù)雜得多，因此節(jié)能率要比計(jì)算值低些。
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原標(biāo)題：羅茨風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能改造
山東錦工有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)等水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱(chēng)的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷(xiāo)全國(guó)各地及東南亞，深受客戶(hù)好評(píng)。
某卷煙廠除塵房主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)車(chē)間機(jī)臺(tái)除塵和煙絲風(fēng)送，由除塵系統(tǒng)和集塵系統(tǒng)組成，系統(tǒng)采用布袋式除塵器，采用集中集塵并由負(fù)壓輸送至壓塵機(jī)處理。其中集塵器的負(fù)壓由兩臺(tái)22KW的羅茨風(fēng)機(jī)提供，一臺(tái)用于制絲線集塵，一臺(tái)用于卷包線集塵。原風(fēng)機(jī)額定功率的設(shè)計(jì)選型是根據(jù)工藝的最大流量來(lái)選擇的，按當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)思路，風(fēng)機(jī)的選型一般在滿(mǎn)足工藝負(fù)荷工作條件下還要增加一定的裕量。但實(shí)際運(yùn)行中，工藝的運(yùn)行參數(shù)隨各種因素而發(fā)生變化，往往實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷要比設(shè)計(jì)的最大流量小得多，造成能源浪費(fèi)的情況。二、問(wèn)題的提出根據(jù)本系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)際使用的功率也僅為額定功率的70%–75%左右。，即所消耗的電能有20%～25%被浪費(fèi)掉。因此，對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造有著顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效應(yīng)。三、節(jié)能改造方法的確定羅茨風(fēng)機(jī)屬容積回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)，其工作特點(diǎn)是當(dāng)轉(zhuǎn)速一定而壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時(shí)，流量的變動(dòng)甚微，轉(zhuǎn)速和流量之間保持正比的關(guān)系。采用旁路調(diào)節(jié)法不能改變羅茨鼓風(fēng)機(jī)的吸氣量，所以風(fēng)機(jī)始終在滿(mǎn)負(fù)荷下運(yùn)行，無(wú)法節(jié)能。而改變轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)吸氣量發(fā)生變化，其功率消耗也隨之改變。所以，對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變速調(diào)節(jié)就可達(dá)到節(jié)能的目的，而調(diào)速方法也較多。若改為變頻調(diào)速方式調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，即能減少風(fēng)機(jī)電耗的浪費(fèi)。一）羅茨鼓風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速工作特性1、流量特性羅茨鼓風(fēng)機(jī)的理論流量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系式為羅茨鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量為由式（1）和式（2）可知，對(duì)每一臺(tái)具體的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，其葉輪外徑、長(zhǎng)度和面積利用系數(shù)都是一個(gè)定值，當(dāng)可忽略容積效率的變化時(shí)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的流量正比于轉(zhuǎn)速。2、功率特性羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率為由式（1）和式（3）可知，當(dāng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，其軸功率與轉(zhuǎn)速成正比。3、 轉(zhuǎn)矩特性羅茨鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速成正比，因此由式（1）可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩不變，即羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。二）變頻調(diào)速的工作原理變頻器調(diào)速的原理是將交流順變成直流，平滑濾波后再經(jīng)過(guò)逆變回路，將直流變成不同頻率的交流電，使電機(jī)獲得無(wú)級(jí)調(diào)速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機(jī)的輸出軸功率。羅茨風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用交流三相異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速與電源頻率的關(guān)系為[3]由式（1）可知，轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。因此，決定采用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，不但可達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)也可提高裝置的自動(dòng)控制水平。四、羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造一）、硬件設(shè)計(jì)1、變頻器的選用根據(jù)電機(jī)容量，選用丹佛斯FC300變頻器。丹佛斯FC300系列變頻器的優(yōu)點(diǎn)：（1） 調(diào)速范圍廣，機(jī)械特性硬，精度高，運(yùn)行可靠；（2） 磁通―電流控制（FCC）功能改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，并且優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的控制；（3） 控制不同的負(fù)載，具有相應(yīng)的V/F特性；（4） 變頻器的PID調(diào)節(jié)器具有較高的品質(zhì)（參數(shù)自整定）可用于簡(jiǎn)單的過(guò)程控制；（5） 快速電流限制功能（FCL），避免運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；（6）可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱等功能。2、變頻器控制與調(diào)節(jié)變頻器可通過(guò)在控制柜門(mén)“遠(yuǎn)程/本地”開(kāi)關(guān)的切換實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程控制”與“本地控制”。“遠(yuǎn)程控制”是在主控室內(nèi)上位機(jī)與變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，操作人員可通過(guò)觸摸屏的畫(huà)面對(duì)風(fēng)機(jī)和變頻器的工作電流、頻率、轉(zhuǎn)速以及啟動(dòng)、停止、故障等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)操作人員根據(jù)工藝或外界條件的變化，通過(guò)改變變頻器的頻率來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。另外，在風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)還裝有一個(gè)本地控制的機(jī)旁操作箱，在風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)可在電機(jī)旁進(jìn)行操作。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，在變頻器出現(xiàn)故障后，可將故障變頻器通過(guò)旁路柜隔離，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)可切換為工頻運(yùn)行或啟、停控制。二）、PLC與變頻器通訊的實(shí)現(xiàn)原除塵系統(tǒng)的配置為：1套PLC主站（S7-300，315-2DP），1個(gè)MP 270觸摸屏，現(xiàn)將兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)的Danfoss FC300變頻器通過(guò)現(xiàn)有的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行PLC和變頻器的通訊，變頻器通過(guò)PROFIBUS-DP來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟/停和調(diào)速控制，并把變頻器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)輸送并顯示在觸摸屏MP 270，從而達(dá)到對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的運(yùn)行控制目的。五、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行效果一）系統(tǒng)改造后的調(diào)試完成羅茨風(fēng)機(jī)變頻器改進(jìn)安裝后，并投入系統(tǒng)運(yùn)行前的調(diào)試，目的主要是檢查所選擇的變頻器性能、改進(jìn)方案的功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要。經(jīng)調(diào)試，變頻器性能運(yùn)行非常穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。二）運(yùn)行效果變頻器經(jīng)過(guò)一個(gè)月試運(yùn)行及投入正常使用后，從實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，變頻運(yùn)行狀態(tài)比較穩(wěn)定，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。設(shè)備方面由于變頻具有軟啟動(dòng)功能避免了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊損害，轉(zhuǎn)速的降低，對(duì)風(fēng)機(jī)的葉輪、軸承等壽命得以延長(zhǎng)，設(shè)備運(yùn)行狀況良好。1、節(jié)能效益制絲集塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行實(shí)際工頻大約為42HZ，工作電流為32A；卷包集塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行實(shí)際工頻大約為40HZ，工作電流為34A。根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)可計(jì)算有功功率，其公式：P=1.732×U×I×cosα改造前：P1=1.732IV cosα=1.732×380×45×0.85=25.17kW制絲集塵改造后：P2=1.732×380×32×0.85=17.90KW卷包集塵改造后：P3=1.732×380×34×0.85=19.02KW每小時(shí)節(jié)電P節(jié)約=2× P1- P2- P3=13.43kW車(chē)間每天兩班生產(chǎn)，工作時(shí)間16小時(shí)，一個(gè)月生產(chǎn)天數(shù)20天，一個(gè)月可節(jié)約電能4296.47 kW。2、設(shè)備影響（1） 避免了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊損害及對(duì)電網(wǎng)的沖擊；（2） 提高了羅茨風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制能力；（3） 減少了羅茨風(fēng)機(jī)及其消聲器等的機(jī)械振動(dòng)、噪聲和沖擊；（4） 由于轉(zhuǎn)速的降低，羅茨風(fēng)機(jī)的葉輪、軸承等壽命得以延長(zhǎng)。六、結(jié)束語(yǔ)變頻器控制技術(shù)用于羅茨風(fēng)機(jī)控制達(dá)到顯著的節(jié)電效果，提高了設(shè)備效率，又滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
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問(wèn)題：風(fēng)機(jī)能用變頻器調(diào)速嗎
回答：風(fēng)機(jī)在使用過(guò)程中，很多工況需要對(duì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行控制，不同的時(shí)間段可能采用風(fēng)量也不同，所以，就出現(xiàn)了變頻型風(fēng)機(jī)。
羅茨風(fēng)機(jī)可以采用變頻電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的便是調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量了，羅茨風(fēng)機(jī)可以通過(guò)變頻控制柜，對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
采購(gòu)風(fēng)機(jī)時(shí)，如果我們對(duì)此有要求，需要調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以提前和廠家說(shuō)明，搭配上變頻電機(jī)和變頻控制柜。
錦工風(fēng)機(jī)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)，如果您有此方面的采購(gòu)問(wèn)題，可以聯(lián)系我們的全國(guó)免費(fèi)客服熱線
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