恒轉矩 羅茨風機 變頻_羅茨風機

恒轉矩 羅茨風機 變頻：單級離心、多級離心風機與羅茨風機的區(qū)別（專業(yè)文章）

　　01、羅茨風機

　　羅茨鼓風機屬于容積式鼓風機，是回轉式鼓風機的一種，利用兩個葉形轉子或三個葉形轉子在氣缸內做相對運動來輸送氣體。由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間內，再經排氣口排出，氣體經羅茨風機沒有內壓縮過程。

　　羅茨鼓風機結構簡單運行平穩(wěn)、可靠，機械效率高，便于維護和保養(yǎng)，對于被輸送氣體中所含的粉塵、液滴和纖維不敏感；當壓力在一定范圍內變化時，轉速不變，則流量為一常數(shù)；運行時適應性強，在流量要求穩(wěn)定而阻力變化幅度較大時，可以自動調節(jié)；與離心風機相比價格低。但噪聲大，存在潤滑油向氣缸滲漏的缺點，同時其風量調節(jié)只能采用調節(jié)轉速法和旁路放風閥法，調節(jié)轉速法由于羅茨風機采用恒轉矩負載，轉速不可調節(jié)，而旁路放風閥法則造成能量浪費。當然，對變頻改造后的羅茨風機，在小流量、變流量時效率較高，可達95%以上；效率一般在70%左右，較離心風機相比效率較低，特別是在流量高于100m3/min時，功耗較大。目前，在國外的污水處理系統(tǒng)中，羅茨鼓風機由于存在容量小、噪聲大、效率低、和運行維護費用高等問題，已經被淘汰。

　　羅茨鼓風機的性能曲線主要指風量（Q）和壓力（P）變化關系的曲線Q-P及軸功率（N）和壓力變化關系的曲線N-P。通過羅茨風機的性能曲線可以看出，在一定轉速下，羅茨鼓風機的壓力變化量較大時，風量的變化量非常小，基本不變；而功率曲線表明，功率隨著壓力的增高而增加。因此，羅茨鼓風機特別適用于管網(wǎng)阻力多變而風量要求基本穩(wěn)定的場合，我國小型市政和工廠污水處理中應用較多。

　　02、多級離心鼓風機

　　離心鼓風機又稱透平鼓風機，氣體在旋轉的葉輪作用下，獲得壓力和流速的增大，可以實現(xiàn)連續(xù)送風。其工作原理為當電機轉動從而帶動風機葉輪旋轉，氣體在離心力的作用下甩出并改變流向，動能轉換為靜壓能，從排氣口排出氣體，同時在葉輪間形成一定負壓，使外界氣體在大氣壓的作用下補入，達到連續(xù)鼓風的目的。離心鼓風機根據(jù)葉輪數(shù)量分為多級離心鼓風機和單級離心鼓風機。多級低速離心鼓風機正常是指轉子在2只或2只以上的葉輪串聯(lián)在同一根主軸上，至多可有八級風葉，轉子轉速為3000～3600r/min的離心式鼓風機[4]。離心鼓風機一般選用進口節(jié)流調節(jié)流量與壓力，使風機在較低的功率下運行，不需要放風調節(jié)，且能保持同額定工況基本相同的高效率，適用于壓力流量都不穩(wěn)定的工況。

　　多級離心鼓風機的送氣量一般較大，但所產生的風壓不高，出口表壓一般不高出110kPa,流量一般在130m3/min左右。

　　與羅茨鼓風機相比，低速多級離心鼓風機由于具有噪聲較低、風機運行平穩(wěn)可靠、效率較高等優(yōu)點，20世紀80年代以來，在國外的污水處理廠中逐漸取代了羅茨鼓風機，但仍存在體積大、質量重、流量調節(jié)性能差、效率偏低、能耗大等弊端。

　　03、單級高速離心鼓風機

　　單級高速離心鼓風機是從20世紀90年代開始，隨著“三元流動理論”在離心式壓縮機和鼓風機設計上的應用而發(fā)展起來的。單級離心鼓風機采用齒輪箱增速，在齒輪箱內用機油潤滑和冷卻。但單級離心鼓風機由于只有一個葉輪，不可能產生較大的風壓，它的出口壓力多在50kPa以內，流量在18～1050m3/min，一般80m3/min左右。

　　單級高速離心鼓風機采用了三元流動理論進行設計，使其更加符合流體流動規(guī)律，其葉輪效率較采用二元葉輪的多級低速離心鼓風機有很大的提高，而且是一級結構，流道短、損失較小，使其效率較多級低速離心提高10%～15%，可高達82%；在結構上采用了軸向進氣導葉調節(jié)裝置，在壓力恒定時，流量調節(jié)為額定流量的65%～105%，使其在低負荷條件下也可以達到較高的運行效率，這是羅茨鼓風機所沒有的優(yōu)點；采用自動化監(jiān)控系統(tǒng)，自動化程度高；采用組裝式整體結構，與同流量和壓力的多級離心式鼓風機相比，節(jié)約消耗，重量一般少70%，占地面積約小50%；同時三元流動葉輪比普通二元流動葉輪直徑要小30%～40%，故其轉子轉動慣量較小，機組的啟動和停車時間短，無需高位油箱和蓄能器，使鼓風機轉速可達r/min。

　　由于單級高速離心鼓風機具有重量輕、體積小、節(jié)約能源、性能調節(jié)范圍廣泛、效率高和自動化水平高等優(yōu)點，早已在國外取代多級低速離心式得到廣泛應用，是目前污水處理行業(yè)的主流產品。目前，國外生產單級高速離心鼓風機的廠家主要有美國的英格索蘭、日本的川崎重工、德國的德馬克和瑞士的蘇爾壽等，國內的廠家主要有沈陽鼓風機廠、杭州制氧機廠和陜西鼓風機廠等。

　　羅茨風機適用于100m3/min以內較小流量的處理設備，能耗與離心式相差不大，流量調控好，變水位效率高，且價格低，總體價格經濟效益好，主要用于小型市政污水及工廠污水處理，特別是適合CAST工藝（循環(huán)式活性污泥法）污水處理廠。

　　多級離心風機適用于流量范圍在100～400m3/min的情況下，雖然成本較羅茨風機稍高，但其能耗低，長期綜合效益最佳，主要用于中小型市政污水處理廠。

　　單級高速離心鼓風機無法采用變頻調速，在滿負荷時效率高，但當流量減少時，功耗并不是同比減小，因此部分負載的效率低，能耗大，主要適用于大中型污水處理廠。

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恒轉矩 羅茨風機 變頻：羅茨風機變頻器選型

　　原標題：羅茨風機變頻器選型

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產羅茨風機、風機變頻器、羅茨鼓風機等設備公司，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)，新產品雙油箱增氧機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨增氧機，贏得了市場好評和認可。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　羅茨風機的變頻器選型時，應按恒轉矩負載來選擇。對于45kW的羅茨風機，電機額定電流84.5A，選用ACS604-0100-375kW變頻器，一般應用負載情況下，允許所帶電機的功率達到7500kW；重載情況下，功率可達55kW，在10分鐘周期內有1分鐘輸出電流可達168A，為電機輸出電流的2倍，在15秒周期內，有2秒輸出電流可達224A，為電機額定電流的2.65倍，可以滿足瞬時過負荷的要求。

　　根據(jù)不同的典型工業(yè)用對象，設計許多不同種類的應用宏，所謂應用宏即是經過預編程的參數(shù)集。使用應用宏可以快速簡單地完成AC600的啟動，應用宏減少了在啟動過程中需要設置的參數(shù)數(shù)量，所有參數(shù)均有出廠時設置的缺省值，因此，用戶在變頻器調試之前要確定采用哪一種應用宏，宏一旦被選定用戶即可在菜單的提示下對參數(shù)進行檢查、定義、變頻器試驗選擇和調整，由于菜單中有英文提示，每個參數(shù)的物理意義直觀明白，用戶可以方便地選取。

　　調試中需確定的常規(guī)參數(shù)有啟動/停止/方向信號、繼電輸出信號、模擬量I/O信號及量程標定、加減速時間、電機堵轉保護、過載保護、各種電量運行的軟極限、各種故障、報警條件等。除此之外，還有兩個重要參數(shù)要選擇：

　　一是啟動功能要選擇使用，它可以使變頻系統(tǒng)順利地渡過電源瞬時低電壓甚至瞬時失電，在電源電壓恢復正常后自啟動，這對于煤氣供應這樣重要的負荷十分必要；

　　二是羅茨風機變頻器直流母線過電壓自動控制及欠電壓自動控制均設置為使用，這樣在電機快速制動時可自動限制再生電流，不至使直流母線過電壓，電源低電壓時，可使電機自動進入再生發(fā)電狀態(tài)以保證直流母線電壓不低于電壓低限，這種對母線電壓的自動控制作用，對于保護變頻系統(tǒng)的正常運行，減小報警及停車故障有極其重要的意義。

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恒轉矩 羅茨風機 變頻：羅茨風機是恒轉矩負載嗎？

　　羅茨風機是恒轉矩負載嗎？要想知道羅茨風機是不是恒轉矩負載我們需要先了解下什么是恒轉矩負載。恒轉矩負載指任何轉速下負載轉矩TL總保持恒定或基本恒定，而與轉速無關的負載。

　　還有一種位勢性轉矩負載，負載轉矩TL的極性不隨轉速方向的改變而改變。因此，恒轉矩負載根據(jù)負載轉矩的方向與旋轉方向有關。位能性恒轉矩負載特性應畫在一四象限，起重類型負載中的重物多屬這類負載。

　　羅茨風機由于功率等于轉速與轉矩的乘積，所以風機的控制有兩個自由度，但在不同的選擇參數(shù)下羅茨風機的效率是不一樣的，而恒轉矩控制就是能夠控制羅茨風機高效運行的一種方式。說得再直白點，變頻調速就是因為輸出功率發(fā)生變化，所以選擇了變頻變壓的方式來節(jié)電，而該方式的特點是輸出轉矩近似保持恒定。

　　所以時速1公里的汽車和時速100公里的汽車受的風阻是不一樣的，1秒1轉的風機和1秒50轉的風機受的風阻也是不一樣的。羅茨風及不是恒轉矩負載。

恒轉矩 羅茨風機 變頻：羅茨風機的變頻節(jié)能改造

　　原標題：羅茨風機的變頻節(jié)能改造

　　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、回轉式鼓風機等水產養(yǎng)殖曝氣設備公司，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。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　某卷煙廠除塵房主要負責生產車間機臺除塵和煙絲風送，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壓輸送至壓塵機處理。其中集塵器的負壓由兩臺22KW的羅茨風機提供，一臺用于制絲線集塵，一臺用于卷包線集塵。原風機額定功率的設計選型是根據(jù)工藝的最大流量來選擇的，按當時的設計思路，風機的選型一般在滿足工藝負荷工作條件下還要增加一定的裕量。但實際運行中，工藝的運行參數(shù)隨各種因素而發(fā)生變化，往往實際運行負荷要比設計的最大流量小得多，造成能源浪費的情況。二、問題的提出根據(jù)本系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，羅茨風機實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%被浪費掉。因此，對羅茨鼓風機進行節(jié)能改造有著顯著的經濟和環(huán)境效應。三、節(jié)能改造方法的確定羅茨風機屬容積回轉式風機，其工作特點是當轉速一定而壓力在允許范圍內加以調節(jié)時，流量的變動甚微，轉速和流量之間保持正比的關系。采用旁路調節(jié)法不能改變羅茨鼓風機的吸氣量，所以風機始終在滿負荷下運行，無法節(jié)能。而改變轉速，使風機吸氣量發(fā)生變化，其功率消耗也隨之改變。所以，對羅茨鼓風機進行變速調節(jié)就可達到節(jié)能的目的，而調速方法也較多。若改為變頻調速方式調節(jié)風機風量，即能減少風機電耗的浪費。一）羅茨鼓風機變轉速工作特性1、流量特性羅茨鼓風機的理論流量與轉子轉速的關系式為羅茨鼓風機的實際流量為由式（1）和式（2）可知，對每一臺具體的羅茨鼓風機，其葉輪外徑、長度和面積利用系數(shù)都是一個定值，當可忽略容積效率的變化時，羅茨鼓風機的流量正比于轉速。2、功率特性羅茨鼓風機的軸功率為由式（1）和式（3）可知，當羅茨鼓風機轉速n變化時，其軸功率與轉速成正比。3、 轉矩特性羅茨鼓風機的轉矩為由于羅茨鼓風機的軸功率與轉速成正比，因此由式（1）可知，當轉速變化時，轉矩不變，即羅茨鼓風機屬于恒轉矩運行。二）變頻調速的工作原理變頻器調速的原理是將交流順變成直流，平滑濾波后再經過逆變回路，將直流變成不同頻率的交流電，使電機獲得無級調速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機的輸出軸功率。羅茨風機的驅動采用交流三相異步電動機，其轉速與電源頻率的關系為[3]由式（1）可知，轉速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電動機的轉速，當頻率在0～50Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。因此，決定采用變頻調速技術對羅茨鼓風機進行技術改造，不但可達到節(jié)能目的，同時也可提高裝置的自動控制水平。四、羅茨風機的變頻改造一）、硬件設計1、變頻器的選用根據(jù)電機容量，選用丹佛斯FC300變頻器。丹佛斯FC300系列變頻器的優(yōu)點：（1） 調速范圍廣，機械特性硬，精度高，運行可靠；（2） 磁通―電流控制（FCC）功能改善動態(tài)響應特性，并且優(yōu)化電動機的控制；（3） 控制不同的負載，具有相應的V/F特性；（4） 變頻器的PID調節(jié)器具有較高的品質（參數(shù)自整定）可用于簡單的過程控制；（5） 快速電流限制功能（FCL），避免運行中不應有的跳閘；（6）可實現(xiàn)電動機的過壓、欠壓、過熱等功能。2、變頻器控制與調節(jié)變頻器可通過在控制柜門“遠程/本地”開關的切換實現(xiàn)“遠程控制”與“本地控制”。“遠程控制”是在主控室內上位機與變頻器進行數(shù)據(jù)通信，操作人員可通過觸摸屏的畫面對風機和變頻器的工作電流、頻率、轉速以及啟動、停止、故障等狀態(tài)進行實時監(jiān)控。同時操作人員根據(jù)工藝或外界條件的變化，通過改變變頻器的頻率來調節(jié)轉速。另外，在風機房內還裝有一個本地控制的機旁操作箱，在風機出現(xiàn)故障時可在電機旁進行操作。為了保證生產的連續(xù)運行，在變頻器出現(xiàn)故障后，可將故障變頻器通過旁路柜隔離，風機電動機可切換為工頻運行或啟、?？刂?。二）、PLC與變頻器通訊的實現(xiàn)原除塵系統(tǒng)的配置為：1套PLC主站（S7-300，315-2DP），1個MP 270觸摸屏，現(xiàn)將兩臺羅茨風機的Danfoss FC300變頻器通過現(xiàn)有的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡進行PLC和變頻器的通訊，變頻器通過PROFIBUS-DP來實現(xiàn)電機的啟/停和調速控制，并把變頻器的實際運行狀態(tài)通過PROFIBUS網(wǎng)絡輸送并顯示在觸摸屏MP 270，從而達到對羅茨風機的運行控制目的。五、系統(tǒng)調試及運行效果一）系統(tǒng)改造后的調試完成羅茨風機變頻器改進安裝后，并投入系統(tǒng)運行前的調試，目的主要是檢查所選擇的變頻器性能、改進方案的功能是否達到設計要求以及滿足實際生產需要。經調試，變頻器性能運行非常穩(wěn)定，達到設計要求。二）運行效果變頻器經過一個月試運行及投入正常使用后，從實際運行來看，變頻運行狀態(tài)比較穩(wěn)定，滿足設計要求，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。設備方面由于變頻具有軟啟動功能避免了電機啟動時對電機的沖擊損害，轉速的降低，對風機的葉輪、軸承等壽命得以延長，設備運行狀況良好。1、節(jié)能效益制絲集塵風機的運行實際工頻大約為42HZ，工作電流為32A；卷包集塵風機運行實際工頻大約為40HZ，工作電流為34A。根據(jù)測定數(shù)據(jù)可計算有功功率，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每小時節(jié)電P節(jié)約=2× P1- P2- P3=13.43kW車間每天兩班生產，工作時間16小時，一個月生產天數(shù)20天，一個月可節(jié)約電能4296.47 kW。2、設備影響（1） 避免了電動機啟動時對電機的沖擊損害及對電網(wǎng)的沖擊；（2） 提高了羅茨風機的自動控制能力；（3） 減少了羅茨風機及其消聲器等的機械振動、噪聲和沖擊；（4） 由于轉速的降低，羅茨風機的葉輪、軸承等壽命得以延長。六、結束語變頻器控制技術用于羅茨風機控制達到顯著的節(jié)電效果，提高了設備效率，又滿足了生產工藝要求，并且因此而大大減少了設備維護、維修費用，經濟效益十分明顯。

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