罗茨鼓风机_变频器在罗茨风机上的应用

变频器在罗茨风机上的应用：应用案例｜特变频器水泥行业的应用

　　原标题：应用案例｜特变频器水泥行业的应用

　　提示：

　　房地产和重大工程建设项目的持续升温，建材行业也得到空前的发展。建材行业作为典型的高能耗产业，与我国能源短缺，价格高涨形成尖锐的矛盾。降低水泥，玻璃，电解铝等产业的耗电量，除了提高管理水平外，必须从技术和产业的进步中来寻找突破口。变频器作为节能降耗的一个主要产业，技术成熟，产品稳定，价格日益降低，客户使用维护水平提升，都为变频器在建材行业的大量使用提供了条件。目前除了大批量改造项目以外，新建的建材项目在配置时都已经将电机的变频调速作为节能降耗的首要考虑。麦格米特变频器在上述产业中都有大量成功应用，为我国的节能降耗作出了应用的贡献。

　　一、变频器调速的节能原理

　　全世界用电量约有60%是通过电动机消耗掉的。

　　生产机械中电动机的负载千差万别，依照通用分类法则，可将负载分为平方负载，恒转矩负载，恒功率负载等。这三种负载与能耗关系如下图（P代表功率，M代表转矩，n代表转速）：

　　从节能角度考虑，我们主要分析平方类负载，而这类负载在建材行业约要消耗70%以上的能量。那么这类负载为什么会存在节能控制？

　　1、设计裕量的考虑。建材项目设计时要考虑项目运行时间长，前后期工艺差异大，必须留有足够的裕量。如鼓风机和引风机设计规定风量要达到5－10%的裕量，因此在选型设计时是以最锦工量和风压裕量来作为依据的，而风机系列是有限的，在选不到合适的型号时只能往上靠，这有电机选型功率比实际需要的功率大20－30%就比较常见。

　　2、在实际生产操作时，对于靠阀门挡板等进行节流调节的风机负载，它们增加了系统管路的阻尼系数，造成电能的浪费。而选择变频器，则可以根据生产实际需要进行精确的流量调节。

　　二、变频调速的理论节能分析

　　各种风机、泵类负载，因P ∝n3，理论上功耗与转速是三次方关系，故应用变频器后，节电效果显著，下表是为风机，泵类负载应用变频器后，在不同流量Q*，转速n*，轴功率P*（额定值的相对值百分数）以某频率值时的节电率。

　　可以看到，当流量降低时，降低电机转速，可以达到很高的节电率 。

　　三、水泥厂变频器应用

　　1、变频器在立窑罗茨风机上的应用

　　我国的大多数2KT/D以下水泥厂在立窑上配备有160~220KW罗茨风机（产量较大的生产线立窑上配套使用的风机功率更大），传统的风量控制方法是依靠放风阀进行调节。由于罗茨风机的风量较为恒定，而煅烧时根据窑内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，造成严重的能源浪费。

　　水泥立窑煅烧熟料所耗的电能中，罗茨鼓风机的电能消耗占60%左右，随着电价的调整（整体上是上升趋势），电费在水泥生产中所占生产成本的比重将越来越高。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环节。

　　水泥生产工艺要求风量随窑内条件进行调节，调节风机的鼓风量，对罗茨风机可由变频器改变风机的供电电源频率来进行无级调速来调节风量，给变频器的应用与节能留下较大的空间。实践中也证明确实如此：某2KT/D水泥厂132KW罗茨风机上安装麦格米特MV300变频器后，节电率高达60%，吨熟料电耗由安装变频器前的15度下降为安装后6度；某1KT/D水泥厂在水泥熟料旋窑生产线流态化系统55KW罗茨风机上安装变频器后，节电率高达70%，日耗电量由原来的600度下降到安装以后的180度，日节电420度。

　　红星水泥厂在风机应用变频器前后的电耗的对比表：

　　2、离心风机，水泵类设备上的应用

　　除罗茨风机外，水泥厂还存在大量的用离心式风机进行供风的地方，该种水泥窑的风量调节是通过风门开度对风量进行调节。对离心式风机，水泵的变频改造同样有巨大的节能潜力。离心式风机泵类设备流量与转速成正比。因此在调节风量或流量时，如降低20%流量或风量，功耗将下降近50%，但是转速与压力成平方关系，当转速下降20%时压力将下降36%，这是与罗茨风机不一样的地方，改造时需要考虑。

　　供水泵使用变频器后，是通过安装在管网出口处的压力传感器与变频器内部设置的压力构成闭环自动控制回路，使整个系统自动控制流量保持压力恒定，使供水泵在最佳节能状态下运行，这与传统带有储水池的供水设备相比较，节省建筑面积，节电效果理想，同时还有节水降噪，提高可靠性，无二次污染等优点。

　　3、 空压机上的节能应用

　　空气压缩机恒压供气使用变频器与压力构成闭环控制系统，使压力波动降到1%以下，此外还具有降低噪音，减少震动，保证设备的长期稳定运行，从而减少设备维护，延长设备使用寿命。变频调速改造以前压力波动比较大，并且要求空压机不能带压启动。现在变频器可以在任何压力下随意启动，启动电流大大降低。通过变频器的实际应用，多数压缩机的节电率在25%以上。但是压缩机的电机功率都较大，从几十个千瓦到几百个千瓦，变频器的应用使控制的品质大幅提高，同时经济效益也十分明显。

　　4、 卸料机/选粉机上的应用

　　立窑卸料机上一般采用18.5—30KW滑差调速电机，转速通常控制在300-1000RPM（工艺上要求）。滑差电机的特性就是转速越低，效率越低，且特性很软。采用变频器调速取代原来的滑差调速，经过几家的应用结果证明平均节能在４０％左右。滑差电机原理如下：

　　由此可见滑差电机的转速越低，能源效率越低，而卸料机的转速一般在400RPM左右运行，因此应用变频器调速的方法取得４０％以上的节能效果是必然的。

　　选粉机设备原来使用75KW滑差电机拖动，设备简单，价格低廉。但是电机本体噪音高，震动大，能耗高，无功损耗大轴承的故障也高，滑差控制仪安装在粉尘飞扬的电机旁边，多次出现无法调速，突然失速等故障，现场维护量大，影响整个系统的安全运行。系统设计控制电机运行在594RPM，现场测试的电气参数输入电压385V，输入电流72A，功率因数0.82，输入功率为40KW，经进行变频调速改造后（配MV300G-4T75变频器），现场测量参数为输入电压387V，输入电流18A。功率因数为0.92，输入功率为11KW（变频器标配直流电抗器）。因此滑差电机调速更改为变频调速后，设备节能效果明显，大大降低维护量。

　　5、在预加水成球系统中的应用

　　目前，预加水成球工艺技术在立窑中已经非常普遍。该工艺在提高成球质量，改善煅烧操作条件，提高立窑熟料产量和质量取得比较明显的效果。利用变频器自身良好的系统集成性，通过现场总线PROFIBUS-DP与上位机进行总线通信，利用集中控制实现双回路调节，能够实现水料比例自动跟踪调节。使预加水系统真正起到加湿成球作用，提高成球质量，为立窑生产出优质高产的熟料创造了条件。

　　四、水泥行业变频器潜在市场分析

　　变频器在水泥厂的应用不仅仅在以上几个方面，在回转窑、球磨机、卸料机、圆盘给料机、双管绞刀、群板喂料机调速皮带称、喂料绞刀、蓖冷机等需要进行交流调速部分。随着国家在环保方面制度不断出台，对环保的要求也会越来越高。旋风除尘，布袋式除尘器等产品应用节能改造项目将更加明显。

　　五、总结分析

　　从以上理论结合实际的应用情况可以看出，水泥厂使用变频器有以下突出的优点：

　　1、满足工艺要求，MV300G矢量控制变频器调速范围达到100１，而水泥工艺过程中调速范围在10:1范围内即可满足工艺要求。

　　2、变频器的使用便于进行集中控制，提高工厂的自动化水平。麦格米特MV300G不仅标配RS485通讯接口，支持MODBUS协议，而且支持PROFIBUS-DP，CANOPEN等现场总线，通过内置的专用通信卡，和DCS系统或PLC系统进行无缝集成，使设备的集中监控成为可能，大大降低人员维护费用提高设备可靠性。

　　3、变频器产品平滑的调速特性，精确的速度控制大大提高产品质量。麦格米特变频器自身在适应恶劣的电网环境，现场环境等方面都进行了针对的处理，如专门的防电网冲击电路，瞬停不停功能，以及电路/散热的分离设计，三防漆处理都手段，既提高了变频器可靠性，也保证了设备的稳定运行，同时变频器具备的软启动特性，也减轻了电流冲击和机械冲击的磨损。

　　4、变频器可以实现节能，降低成本消耗，获得可观的经济效益。

　　群名

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变频器在罗茨风机上的应用：罗茨风机上使用变频器的应用优势

　　对多数企业而言，电费是未被企业控制的最后一项本钱，人们普遍以为电费开支是难以被控制的，交电费 天经地义，由于用电设备消耗多少电，是同其机电特性所决定的，主观的控制无能为力。很显然，此观念 是错误的。现在运用变频器对机械设备节能控制技能减少电能资源的浪费，节约电费开支。

　　炼钢厂、水泥制造、化纤等行业中都用到罗茨风机。在没有调速控制之前，一般采用降压起动，并且正常 运行后，电动机全速运行，而风量的大小则通过风门来调节。一般情况下，风门的开度为50%～80%，电机 只能是满负荷运行，电动机的工作效率很低，造成很大浪费。 采用变频器对罗茨风机进行控制，属于减 少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。

　　使用变频器对罗茨风机实行节能改造后的优势：1、进步功率因素，减少无功功率损耗 2、具有自动节能 控制功能，能根据负载情况自动调整电压，使电机运行在最高效率状态下 3、变频器采用低频输出额定转矩，能对罗茨风机实行强有力的控制 4、节约能源，运行本钱降低 5 、延长罗茨风机的使用寿命 6、软启动、启动时无大电流冲击

变频器在罗茨风机上的应用：罗茨风机能用变频器调速吗？锦工风机

　　问题：风机能用变频器调速吗

　　回答：风机在使用过程中，很多工况需要对风机的风量进行控制，不同的时间段可能采用风量也不同，所以，就出现了变频型风机。

　　罗茨风机可以采用变频电机来调节风机的转速，调节转速的目的便是调节风机风量了，罗茨风机可以通过变频控制柜，对变频电机进行调节，达到风机转速的调节。

　　采购风机时，如果我们对此有要求，需要调节风机的转速，可以提前和厂家说明，搭配上变频电机和变频控制柜。

　　锦工风机专业生产罗茨鼓风机，如果您有此方面的采购问题，可以联系我们的全国免费客服热线

　　：三叶罗茨鼓风机产品列表

变频器在罗茨风机上的应用：高压变频器在脱硫罗茨风机上的应用

　　摘 要：本文介绍了风光牌高压变频器在化工行业罗茨风机上的应用情况，对节能效果进行了分析。

　　关键词：高压变频器 罗茨风机 应用

　　Abstract: The article introduces the application instances of Fengguang high inverter in Roots Blower ,and analyses the power-saving effect.

　　Key Words: High voltage inverter Roots blower Application

　　1 企业介绍

　　山东鲁西化工股份有限公司位于山东省聊城市，是一家具有百亿年产值的上市企业，员工近万人。公司具有年产合成氨100万吨、尿素150万吨、复合肥150万吨、磷酸二铵15万吨、硫酸100万吨的生产能力，拥有10万千瓦发电机组配套装置，是集化肥、化工于一体的综合性化学工业企业，是目前全国最大的化肥生产企业之一。其下属企业鲁西化工第二化肥厂，位于聊城市东阿县，于1970年开始筹建，1972年建成投产，当时年产合成氨生产能力3000吨,发展到现在，企业总资产亿元，占地面积34万平方米，职工1570余人，成为上市公司。

　　2008年，该公司进一步加大技改投资力度，投资2.5亿元对现有生产装置进行优化。对全系统进行节能平衡改造，甩掉污染严重、能耗偏高的工艺。从节能降耗、环保角度出发，投资部分技改项目，优化生产装置，降低成本。

　　2 厂家工艺流程及现状

　　脱硫风机采用的罗茨风机属于回转容积式鼓风机，它的鼓风量与风机转速成正比，基本不受出风口阻力变化的影响，这种硬风特性决定了不允许通过关闭出风口或进风口的办法来调节风量，而且经过采取优化以上主要工艺环节措施以后,大量过剩风量调节只能采用旁路，造成风机能量的大量损耗，而且由于磨损而腐蚀问题突出，旁通阀门需要经常维修。工艺流程设备图如下所示：

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　　图1 工艺流程设备图

　　该生产线自投运以来，发现该二系统脱硫风机的问题较大：首先是风机出口的管道振动大、噪声大，虽说经过几次的技改已有所改善;另外，就目前风机送风量能力远超生产能力，为保生产只能把多余的通过回流管道接到风机进口去。

　　采用甲烷化法脱硫除原料气中CO、CO2 时, 合成氨工艺流程图如下：

　　造气 ->半水煤气脱硫 ->压缩机1段 ->变换 -> 变换气脱硫 -> 压缩机2段 ->脱碳 -> 精脱硫 ->甲烷化 ->压缩机3，4,5段 ->氨合成 ->产品NH3

　　原系统设备参数如下表1所示：

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　　表1

　　3 改造方案

　　改造前：原系统6KV高压开关柜直接到电机，电机与风机相连。

　　改造后：在原系统6KV高压开关柜后面加入变频器，变频器输出接电机，电机再与风机相连。

　　改造方案原理接线图如下图2所示。

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　　图2 改造方案原理接线图

　　变频器配备了自动旁路柜，通过KM3、KM4的控制，可自动（或手动）在变频状态和工频状态之间切换。变频状态下, KM3闭合，KM4断开，变频器控制电机;工频状态下，KM3断开，KM4闭合，在切换至工频带动电机。变频器可以在重故障时自动切换工频运行，这样既保证了变频器正常运行，又避免了直接启动电机大电流对电网的冲击。现场设备如图3所示：

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　　图3 现场设备图

　　4 现场运行情况

　　2008年8月16日，山东聊城鲁西化工第二化肥厂和我公司签订高压变频器购货合同，型号为JD-BP37-450F。2008年9月30日，开始安装就位;2008年10月2日，一次调试成功投入运行。整个变频器安装调试周期都很短，为系统的正常生产提供了有利的保证。

　　5 节能效果

　　山东新风光电子科技发展有限责任公司生产的JD-BP37-450F变频器应用于4#脱硫罗茨风机进行了改造。由于我厂的每台高压变频器在出厂前均经过实际风机负载的整机出厂检验和调试，在现场的调试又可以在没有高压输入的情况下调试，因此在经过约一周的施工、安装和调试后，上电试验和试运行进行顺利，一次投运成功，高压变频器一直持续稳定运行。

　　根据生产情况，风机运行30HZ左右就能满足了生产工艺要求;运行转速在额定转速的60%左右。由于电机为水冷却，在低转速下发热量并没有提高，完全满足了工况运行。

　　变频改造后节能效果显著，与原有的工频驱动方式相比，风机效率稳定在理想的范围内，电动机能耗大大降低，节约电量可达37%。特别是机组低负荷运行时，效果更显著。以下为节能效果估算：

　　节能估算条件：是在同一时间段内进行比较，相同生产条件需求下，同一段母线上的两台罗茨风机，5#罗茨风机工频运行，4#罗茨风机变频运行，两台电动机进行比较节能估算。首先10月份是正常生产时期，10月2日开始投入变频至今，从此月2日至9日5#电动机耗电能有功功率平均在362KW，而2日投入变频运行后，2日至9日时4#电动机耗电能有功功率平均在230KW。以上数据不难看出投入变频后确实起到节能。另外，无功功率也从原来的平均276KVar降到平均为83KVar左右，大大改善了系统的无功补偿。

　　根据以上数据计算，由于生产使用自备发电，以元/kWH的成本价电费，按以下计算公式计算，年节电效益:年节电效益=（工频时平均功率-变频时平均功率）×天运行小时数×年运行天数×电费单价，结果如下：

　　（362kW-230kW）×24小时/天×300天/年×元/kWH=（万元/年）。

　　按照保守的计算方法，每年可节电费近37万元，具有明显的经济效益。

　　本次罗茨风机配套用风光牌高压变频调速系统改造成功后，由于实现了频率的远方调节和状态监控，产品运行可靠、稳定，大锦工改善了系统工艺，该公司决定再次采购三套风光牌高压变频调速系统用于另外三台710kW/6KV罗茨风机配套电动机的变频技术改造。

　　6 其他效益

　　6.1 该罗茨风机由于采用变频控制，可对风量进行精确控制，而且与阀门控制相比更直观、方便调节风机风量来满足生产需要;

　　6.2 由于采用了变频技术，电机实现软启动，不存在启动电流冲击;原来没有使用变频器时电机直接启动，启动电流高达200-300A，对电机或电网都具有不利的影响。现在使用变频器软启动，启动电流不高于额定电流46A,减少了风机出口压力瞬间提高对风机的冲击，从而延长了风机和其他设备的使用寿命;

　　6.3 由于风机转速降为原来的60%，大大减少了风机管道振动频率和噪声，延锦工机、电机轴承的机械寿命，减少了设备的维护量。

　　6.4 由于旁通阀门几乎不操作，减少了风道的振动与磨损腐蚀，提高了机械寿命。

　　7 变频改造总结

　　根据针对该项目的变频改造经验以及同类其他项目的实践结果，总结出风光高压变频器改造具有以下优点：

　　（1）安装简单。变频器安装在高压开关柜和电机之间，对原有接线改动不大。

　　（2）操作简单。直观的中文人机界面，设备具有开机、停机和频率调整等操作。

　　（3）调速平滑。能够进行无级调速，调速范围宽，并且调速精度高。

　　（5）节电明显。根据工况要求，变频器一般运行在27Hz左右，实际输入电流不到额定电流的一半，节电率高达37%以上。

　　（6）噪音降低。由于电机运行于较低转速上，运行噪音大大降低，电机的发热量也有明显下降。

　　（7）保护完善。变频调速系统具有完善的保护功能，降低了电机运行中的故障率，并且启动平稳，启动电流小，对电网的冲击量小，大大提高了可靠性。输出谐波小。变频器输出符合IEEE STD 519 1992及中国供电部门对电压失真最严格的要求，高于国标GB/T14549-93对谐波失真的要求，不需要采用输出电抗器。

　　（8）具有星点漂移功能。三相输出采用单元串联结构，在运行中，如果有任意三个单元以内出现故障，变频器本身会自动旁路，同时变频器主控系统具有星点漂移功能，使三相输出线电压保持平衡，不会对电动机造成不利影响。

　　8 结束语

　　从现场运行情况来看，山东新风光电子科技发展有限公司生产的JD-BP37-450F高压变频器性能优越，运行可靠，有效地降低了生产成本，在生产材料成本日益增长的今天，通过有效的节能改造，具有明显的经济效益。

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