罗茨风机的变频节能改造

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1、罗茨风机的变频节能改造　　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

2、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。6　　三、节能改造方法的确定　　罗茨风机属容积回转式风机，其

3、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

4、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。　　2、功率特性　　罗茨鼓风机的轴功率为　　由式（1）和式（3）可知，当罗茨鼓风机转速n变化时，其轴功率与转速成正比。　　3、转矩特性　　罗茨鼓风机的转矩为6　　由于罗茨鼓风机的轴功率与转速成正比，因此由式（1）可知，当转速变化时，转矩不变，即罗茨鼓风机属于恒转矩运行。　　二）变频调速的工作原理　　变频器调速的原理是将交流顺变成直流，平滑滤波后再经过逆变回路，将直流变成不同频率的交流电，使电机获得无级调速所需的电压和频率，从而直接改变和

5、控制电机的输出轴功率。　　罗茨风机的驱动采用交流三相异步电动机，其转速与电源频率的关系为[3]　　由式（1）可知，转速与频率成正比，只要改变频率即可改变电动机的转速，当频率在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。因此，决定采用变频调速技术对罗茨鼓风机进行技术改造，不但可达到节能目的，同时也可提高装置的自动控制水平。　　四、罗茨风机的变频改造　　一）、硬件设计　　1、变频器的选用　　根据电机容量，选用丹佛斯FC300变频器。　　丹

6、佛斯FC300系列变频器的优点：　　（1）调速范围广，机械特性硬，精度高，运行可靠；　　（2）磁通―电流控制（FCC）功能改善动态响应特性，并且优化电动机的控制；　　（3）控制不同的负载，具有相应的V/F特性；　　（4）6变频器的PID调节器具有较高的品质（参数自整定）可用于简单的过程控制；　　（5）快速电流限制功能（FCL），避免运行中不应有的跳闸；　　（6）可实现电动机的过压、欠压、过热等功能。　　2、变频器控制与调节　　变频器可通过在控制柜门“远程/本地”开关的切换实现“远程控制”与“本地控制”。“远程控制”是在主控室内上

7、位机与变频器进行数据通信，操作人员可通过触摸屏的画面对风机和变频器的工作电流、频率、转速以及启动、停止、故障等状态进行实时监控。同时操作人员根据工艺或外界条件的变化，通过改变变频器的频率来调节转速。　　另外，在风机房内还装有一个本地控制的机旁操作箱，在风机出现故障时可在电机旁进行操作。为了保证生产的连续运行，在变频器出现故障后，可将故障变频器通过旁路柜隔离，风机电动机可切换为工频运行或启、停控制。　　二）、PLC与变频器通讯的实现　　原除尘系统的配置为：1套PLC主站（S7-300，315-2DP），1个MP270触摸屏，现将两

8、台罗茨风机的DanfossFC300变频器通过现有的PROFIBUS-DP网络进行PLC和变频器的通讯，变频器通过PROFIBUS-DP来实现电机的启/停和调速控制，并把变频器的实际运行状态通过PROFIBUS网络输送并显示在触摸屏MP270，从而达到对罗茨风机