羅茨風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造研究

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)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(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)，贏得了市場好評(píng)和認(rèn)可。此類產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷全國各地及東南亞，深受客戶好評(píng)。

1 羅茨風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)功率問題
對于羅茨風(fēng)機(jī)系統(tǒng)來說，由于交流電動(dòng)機(jī)自身沒有功耗調(diào)節(jié)裝置，不能像鍋爐主機(jī)一樣自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入輸出功率，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷下降以后，羅茨風(fēng)機(jī)系統(tǒng)仍不得不以最大轉(zhuǎn)速運(yùn)行，造成實(shí)際耗電大量浪費(fèi)的現(xiàn)象。如果安裝WG2008系列智能節(jié)電一體柜系統(tǒng)，就能根據(jù)實(shí)際負(fù)荷量的大小，動(dòng)態(tài)地自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)引風(fēng)量和消耗功率，把系統(tǒng)不需要的那部分耗電節(jié)省下來。（一般節(jié)電率可達(dá)30%-70%左右）
2 電動(dòng)機(jī)輕載運(yùn)行時(shí)的低效率問題
由于電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)是由無數(shù)條負(fù)載特性U/I曲線組成的。因此，單純改變電動(dòng)機(jī)的電源頻率并不能最大限度達(dá)到節(jié)能的目的。
當(dāng)電機(jī)負(fù)荷減小時(shí)，電流曲線的最低點(diǎn)會(huì)發(fā)生平移，此時(shí)如果不能及時(shí)找到電流曲線的最低工作點(diǎn)并輸出相應(yīng)的電壓值，仍會(huì)有較大一部分電能被白白浪費(fèi)掉（大致在7%―10%左右）
3 節(jié)電原理
羅茨風(fēng)機(jī)屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，根據(jù)流體力學(xué)的知識(shí)可知：
①羅茨風(fēng)機(jī)的流量與水泵的轉(zhuǎn)速成正比；
②羅茨鼓風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比；
③羅茨風(fēng)機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
也就是說當(dāng)羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降20%時(shí)，流量也同比例下降了20%，但揚(yáng)程卻下降了（h-ho）/h×100%=[h（1-0.64）]/h×100%=36%，軸功率下降了48.8%，這時(shí)的軸功率即為節(jié)電率。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)揚(yáng)程以轉(zhuǎn)速的平方形式下降，軸功率則以轉(zhuǎn)速的立方形式下降，而流量只是同比例下降（見表1）。
羅茨風(fēng)機(jī)的使用率比較高，造型容量都比較大，但在實(shí)際使用過程中時(shí)大時(shí)小甚至及小，而羅茨風(fēng)機(jī)仍舊按照額定的功率運(yùn)行，故而造成了浪費(fèi)。現(xiàn)通過VF2000系列變頻器恒溫自動(dòng)控制來進(jìn)行節(jié)能改造，在按實(shí)際溫度需求量的情況下進(jìn)行節(jié)能，這樣既不影響生產(chǎn)又能達(dá)到更好的節(jié)能效果。
從流體力學(xué)的理論角度分析：
羅茨風(fēng)機(jī)的流量與轉(zhuǎn)速成一次方關(guān)系：Q11/n1∝Q2/n2
羅茨風(fēng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系：P1/（n1）3∝P2/（n2）3
4 采用變頻節(jié)能裝置的優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)
4.1 矢量控制電機(jī)參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)
特點(diǎn)：內(nèi)建動(dòng)態(tài)參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，可自動(dòng)識(shí)別電機(jī)參數(shù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)在無感矢量控制演算系統(tǒng)，提供額外的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償電壓，除了補(bǔ)償負(fù)載增加造成的轉(zhuǎn)差，并且增加電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)參數(shù)可以用自動(dòng)調(diào)諧，低頻轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速精度高。采用先進(jìn)的可編程式端子，并且配合各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械常用的預(yù)設(shè)功能，可讓用戶隨心所欲地發(fā)揮本產(chǎn)品的許多附加功值。
4.2 諧波小
WG2008系列變頻器大功率都內(nèi)置有直流電抗器減小了諧波，也提高了對電源動(dòng)態(tài)干擾的抵抗力。
設(shè)備在全電壓啟動(dòng)、運(yùn)行、停止的過程中，由于無法及時(shí)有效地調(diào)節(jié)設(shè)備，會(huì)使機(jī)械產(chǎn)生嚴(yán)重震動(dòng)并且噪音增加等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都有極大的破壞性，并會(huì)增加進(jìn)線變壓器的負(fù)荷狀況。采用WG2008系列變頻智能控制系統(tǒng)后，可以通過延長升、降速時(shí)間來延長起動(dòng)或停機(jī)的過程，即使在運(yùn)行過程中，也要通過對工作頻率點(diǎn)的選擇，跳過容易引起設(shè)備共振的工作點(diǎn)，從而使軸承的磨損減輕，設(shè)備的工作壽命延長。
5 控制原理
由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中設(shè)備的設(shè)計(jì)和選用是根據(jù)系統(tǒng)在外部環(huán)境、溫度條件最差，設(shè)備的各支路滿負(fù)荷運(yùn)行，再加上一定設(shè)計(jì)余量來確定的，但實(shí)際使用中，絕大多數(shù)時(shí)間羅茨風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是在非滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，這樣系統(tǒng)長時(shí)間工作于低效率狀態(tài)，有時(shí)甚至出現(xiàn)風(fēng)門關(guān)閉而羅茨風(fēng)機(jī)仍不得不全速運(yùn)行的現(xiàn)象，造成很大的能源浪費(fèi)，因此，具有極大的節(jié)能潛力。
根據(jù)國際通行的“最低限度滿足使用”的原則，通過直接控制結(jié)果變量，對系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行工況實(shí)時(shí)跟蹤，自動(dòng)調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，使系統(tǒng)始終保持在高效節(jié)能和最佳的運(yùn)行狀態(tài)。
6 綜述
采用變頻器恒溫自動(dòng)控制來進(jìn)行節(jié)能改造，設(shè)立參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，可自動(dòng)識(shí)別電機(jī)參數(shù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)在無感矢量控制演算系統(tǒng)，提供額外的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償電壓，除了增加電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之外，并且可以補(bǔ)償負(fù)載增加造成的轉(zhuǎn)差。
同時(shí)變頻器大功率都內(nèi)置有直流電抗器減小了諧波，也提高了對電源動(dòng)態(tài)干擾的抵抗力，從而使軸承的磨損也大大減輕，設(shè)備的工作壽命將大大延長。

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