罗茨鼓风机节能技术改造_罗茨风机

罗茨鼓风机节能技术改造：污水处理工艺中罗茨鼓风机的节能改造.pdf

　　技 术 与 应 用 http :// sbwa t

　　Te ch n olo gy & Ap p lica t ion

　　污 水 处 理 工 艺 中罗 茨 鼓 风 机 的

　　节 能 改 造

　　文 / 蒋娅琳 （桂林市排水工程管理处，广西桂林，5 1002 ）

　　摘要 ：本文分析 了罗茨鼓风机调速节能原理及其节能计算方法，通过桂林市七里店污水

　　净化厂 的罗茨鼓风机变频调速应用实例 ，进一步证 明了罗茨鼓风机采用变频调速控制运行 ，

　　能够获得显著的节能效果和经济效益 。

　　关键词 ：罗茨鼓风机　变频调速　节能

　　一、引言 调速技术、现代 电力 电子技术 以 积缩小而提高压力[ ] 。转子之 间

　　在城市污水处理工艺 中，活 及计算机控制技术结合在一起 ， 及转子与机壳间需留有一定的间

　　性污泥法具有投资少 、处理效率 主要是因为当系统工艺需要风量 隙，否则，容易导致各部件摩擦

　　高、运行经验成熟等特点而被广 发生变化时，变频器 自动调速 ， 变形 。转 子 由传动 比为 1的一对

　　泛使用。其曝气系统通常采用鼓 使电机在经济 的转速下运行 ，从 齿轮带动 ，做同步反向旋转。当

　　风曝气。实际运行 中，污水 的水 而达到节 电的效果。变频调速节 转子旋转时，气体逐渐被吸入并

　　质 、水量及环境等 因素总处在变 能控制装置 的特点[1-2] ： （1 ）调 封 闭在空间V 内，进而被排到高

　　化之 中，曝气系统应能根据曝气 速效率高； （2 ）调速范 围大 ； 压侧 。主轴每回转一周 ，两叶鼓

　　池溶解氧含量 的变化及时调节供 （3 ）调速精度高； （）启动 电 风机共排出气体量 V ，三叶鼓风

　　气量 ，以保证处理效果，并不致 流小，而且容易实现 闭环控制 。 机共排 出气体量6V 。转子连续旋

　　浪费能源 。因此，在污水处理工 由于可 以利用原普通交流异步 电 转 ，被输送 的气体按一定方向流

　　艺 中，应高度重视鼓风机 的选型 动机[3] ，所 以特别适合对原有 旧 动 。这样 ，就构成 了进气 ，排气

　　及调控方式的选择。 设备 的技术改造 ，它既保持 了原 过程。

　　由于 鼓 风 机是 污 水 处 理厂 电动机结构简单 ，可靠耐用 ，维 2、性能特点

　　运行 的主要设备，尤其是全厂的 修方便 的优点，又能达到节 电的 罗茨鼓风机结构简单 ，运行

　　“耗 电大户 ”。因此 ，为 了进一 显著效果，是鼓风机交流调速节 平稳 、可靠 ，机械效率高，便于

　　步 降低污水处理设施 的能耗 ，桂 能的理想方法[3] 。 维护和保养 ；对被输送气体中所

　　林市七里店污水净化厂对罗茨鼓 含 的粉尘、液滴和纤维不敏感 ；

　　风机进行 了节能改造 。将 以往通 二、罗茨鼓风机 的工作原理 转子工作表面不需润滑 ，气体不

　　过调节挡板 、阀门开度来调节风 及性能特点 与油接触 ，所输送气体纯净。罗

　　量 的运行调节方式，改变为变频 1、工作原理 茨鼓风机效率高于相同规格的离

　　调速控制 。之所以将罗茨鼓风机 罗茨鼓风机是靠在气缸 内做 心 鼓风 机 的效 率 ，但罗 茨 鼓风

罗茨鼓风机节能技术改造：浅谈罗茨鼓风机的技术改造

　　摘 要：创建节约型企业是响应国家建设资源节约型社会的重要基础性工作，也是企业增强核心竞争力的根本要求。扬州石化有限责任公司常压装置常压塔顶油气输送风机——罗茨鼓风机自2012年3月投用以来，运转可靠度低，能耗较高，故障频繁，单次维修时间较长，极锦工影响了装置运行。本文阐述了从技术上采取多种手段对罗茨鼓风机进行技术改造的全过程及取得的经济效益。

　　关键词：罗茨风机；螺旋密封；转速；技术改造

　　一、前言

　　扬州石化有限责任公司常压装置塔顶油气输送风机——罗茨鼓风机（型号TAR100， 8 Nm3/min，1480 r/min（变频），0.15（出口）Mpa，37KW，两级鼓风，带传动，年运行8000 h），压缩常压塔顶轻烃并输送至催化裂化装置气压机入口由吸收稳定单元进行分离，主要分离出液化气，干气。当前装置原油处理量42.3万T/年下，该风机正常工作状态下一、二级出口压力分别为0.10、0.12Mpa，一、二级出口压力均大于催化裂化气压机入口压力（0.06 Mpa），维修频次约6次/年，故障维修时间较长约60h/次，使用循环冷却水≥2T/ h。

　　经过技术经济分析后认为，由于气体管路阻力较小，轻烃向气压机入口输送的能力有富余；故障时设备维修次数及单次维修时间过长；风机转速存在200-300rpm的波动等问题。因此在机组输送能力和设备有效利用率上有改善的空间。

　　二、项目内容与实施效果

　　从节能和降低机组故障率的目的出发，我们提出了以下几点改进措施：

　　1、降低机组负荷从而降低电机电流。因电机故障率较低，运行周期一般为风机的6倍以上，故改两级鼓风为一级鼓风，拆除电机双侧皮带中的一侧，压缩油气流程由串联改为并联/串联均可使用，一般根据管路沿程压降计算公式P=λ×ρ×（L/D）×（V-2/2）（单位：Pa）可以计算得出管路压降。为简化计算过程，查相关图表得知：DN80mm，L=100m空气管道的阻力降约为0.254～1.892KPa，输送油气的管道阻力降≤3.5 KPa。所以正常情况只运行风机其中一级即可达到输送要求，另外一台风机则变为备用机。机组负荷降低近35%，实测电机电流从45A降至30A，电机功耗降低约33%，同时仅增加四千元的管路流程改造投资即获得备用风机一台。

　　2、提高设备有效利用率。减少定期/临时维修时间，从而减少因维修导致的轻烃放空/放低压瓦斯管网的泄放量。改为单级鼓风后，另外一台风机等于多出了一台备用机组，一台发生故障时，仅需20分钟的时间用来更换皮带、切换机组，机组故障维修时间由60 h/次×6次 /年（约360 h /年）降至20min×6次=2 h/年，减少油气泄放约360 h。

　　3、降低轴承故障率，节约中小修费用。原机组的轴封采用的是光轴+骨架油封（4片）密封，该密封形式不能保证对介质的完全密封，运行一段时间后，泄漏出来的轻烃组分冷凝后就会积存与轴承座，溶解稀释了润滑脂，造成润滑不良，轴承损坏频繁。拆解分析，我们采取了采用螺旋槽密封+反向密封氮气流程，用节流孔板+针形截止阀控制氮气流量。

　　当氮气通过连续螺旋时，其流动状态发生变化，承受周向速度Vt和周向压力P。Vt可分解为沿齿槽流动的速度V1和垂直于齿面的速度V2，V2可再次分解为轴向分速度Va，借助于螺旋槽的推进，形成“泵送”作用而将少量氮气不断反向输送至压缩腔内，形成密封。该措施增加氮气用量约1m3/h，保证了轴承座内微正压，充分保护脂润滑轴承避免与轻烃接触，延长轴承使用寿命三倍以上。

　　4、停止一、二级间循环冷却水的使用达到节水目的。烃类热裂解总会产生焦类物质，测量原级间气体温度，夏季风机出口介质温度最高温度为65℃，测得轴承及同步齿轮传动机构温度为68℃，该温度未超过厂家设备安全设防值75℃，在该温度下不会导致介质油气的结焦倾向加大。所以，无级间冷却水仍能满足工艺生产和设备安全的要求，可以节约使用循环水≥1.5T/ h。

　　5、改善罗茨风机转速不均匀状况。转速时不均匀时，零部件承受交变应力，长此以往，易破坏产生突发故障。罗茨风机转速是否平稳主要受变频器工作稳定状况、气体负荷变化、级间带液情况、皮带是否打滑等影响，是根据常压塔塔顶压力进行控制的，常压装置原油加工量增大后，原有入口管线、换热器、压降变大。塔顶压力升高时，风机转速应升高，而此时吸入气体量却不足，导致风机产生短时“飞车”现象。数据分析及现场查看后认为，从塔顶塔顶油气冷却器入口冷却器出口顶回流罐风机入口缓冲罐压力分布分别为70Kpa65Kpa35Kpa10Kpa4Kpa，因此初步判断常压塔顶系统结盐或管路流通能力不足现象，压降较大部位见下图。

　　①在冷却器处压降最大。结盐机理如下：原油加工过程中，有机氯发生分解生成HCl或无机氯的钠盐、钙盐、镁盐。常压塔顶注入氨气（NH3），NH3 和HCl反应生成NH4Cl，当塔内出现液相明水时形成NH4Cl水溶液NH4Cl水溶液在流动过程中随温度的升高，水分逐渐失去而成为一种黏性很强的半流体与铁锈等一起沉积附着在设备、管线内壁，导致流通截面变小，压降增大。

　　②顶回流罐风机入口缓冲罐的压降较大，导致顶回流罐风机入口缓冲罐管道（DN80mm）为利旧，小于风机入口管径（DN100mm），目前无法更换。

　　在满足塔顶油气冷却效果的情况下，稍开冷却器副线阀后，压力变化为70Kpa60Kpa43Kpa18Kpa10Kpa，风机转速目前仅有20～50rpm的波动，情况大有好转。

　　三、经济效益与社会效益分析

　　措施（1）节省用电约为7KW×24 h×330=55440 KW·h，即减少电费（0.6166元/ KW·h）支出约3.4万元。

　　措施（1）增加初始投资0.4万元，分摊后约0.03万元/年。

　　措施（2）每年减少油气（约5000元/T）放大气/放低压瓦斯总网约0.102T/ h×360 h=36.75 T，约18.375万元。

　　措施（3）增加氮气消耗（1.20元/ m3）约1m3/h×8000 h=8000 m3/年，约9600元。

　　措施（3）减少中小修及配件费用（1160+2000）元/次×3次/年=9480元/年。（每次维修，轴承约500元，油封约480元，皮带约180元，工时费约2000元）

　　措施（4）减少循环水使用约≥1.5T/h×8000 h=12000 T/年。约1万元。

　　以上合计节约22.545万元/年，取得了较好的经济效益；同时大大减少了油气放空/放低压瓦斯管网，取得一定的节能减排社会效益。

　　四、存在的主要问题和改进措施

　　由于风机转速仍有少量波动，预计下次装置计划大修时，采取更换塔顶油气出口管线、增锦工机入口管线和清洗管路、换热器等措施，增大流通面积，降低压降，使风机转速更加均匀。

　　参考文献

　　《炼油设备基础知识》 马秉骞 主编

　　《炼油设备工程师手册（第二版）》，中国石化出版社

罗茨鼓风机节能技术改造：罗茨鼓风机节能技术

　　原标题：罗茨鼓风机节能技术

　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨鼓风机、罗茨真空泵、回转风机等机械设备公司，位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇，近年来，锦工致力于新产品的研发，新产品双油箱罗茨鼓风机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨鼓风机，赢得了市场好评和认可。

　　罗茨风机的风压不受风机限制，但是风量与风机转速成正比，因此采用恒转矩负载的方式，能够具有更高的功率以及节电率，因此在罗茨鼓风机的运行过程中，对罗茨风机进行技术改造，改变以调节阀门开度的方式调节风量等生产方式，能够有效的降低劳动强度和能源消耗，为了做好罗茨风机的节能改造，可以采用节能马达、软启节能、预测控制以及变频技术实现节能。

　　罗茨风机变频节能技术

　　采用变频节能技术，是采用电力半导体器件的方式，通过智能控制，能够实现节能。在罗茨风机中采用变频的节能方式，因为罗茨风机的风量与风机转速成正比，因此采用变频节能的方式，能够降低风机的耗电量。传统的罗茨鼓风机主要是采用控制排风量的方式控制输出流量，因此采用变频技术能够降低罗茨风机的运行转速，从而减少电能。采用罗茨风机节能技术，能够实现系统软启动、软停止，使罗茨风机的运行更加稳定，从而减少机械磨损，延长罗茨风机以及电机的使用寿命。 而且变频技术的能够实现全自动控制，实现智能控制。

　　罗茨风机变频改造是当前罗茨风机的节能的主要技术，根据罗茨风机的负载特性，采用变频器对罗茨风机进行变频控制，并且人工给定信号进行控制，能够实现变频器自动增加或减少电机运行频率，在保证生产的情况下，实现变频节能。通过变频改造，能够提升节能效率，减少维修费用并且节省劳动力。

　　罗茨风机节能马达节能技术

　　马达节能是采用高效节能电机的方式进行节能，采用高效电机节能的方式，能够实现直接启动以及变频器调速，而且起到节约能源，降低长期运行成本的效果，从而能够提升4%左右的节能效率。在罗茨风机中采用节能马达技术，能够实现自动控制，采用稀土永磁高效节能电机，电机功率因数高于0.90，具有电机电流小，延长系统整体运行寿命的效果，能够提升节能效果。在罗茨风机中采用节能马达技术，能够减少人工成本，实现自动控制，并且达到节能的目的。

　　罗茨风机 预测控制

　　预测控制是近年发展起来的新型计算机控制算法，预测控制是一种智能控制技术，采用持续优化和反馈校正的方式，能够实现精确控制。在罗茨风机中采用预测控制技术，采用智能化控制，对罗茨风机的转速以及负载进行调节，从而实现节能。采用预测控制的方式，能够对罗茨风机的运行进行有效的控制，实现精确的控制，对于罗茨风机的节能具有重要的意义。由于预测控制具有适应复杂生产过程控制的特点，所以预测控制具有强大的生命力。可以预言，随着预测控制在理论和应用两方面的不断发展和完善，它必将在工业生产过程中发挥出越来越大的作用，展现出广阔的应用的前景。

　　山东锦工有限公司

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罗茨鼓风机节能技术改造：罗茨鼓风机节能改造经验

　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨风机、罗茨鼓风机、回转式鼓风机等机械设备公司，位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇，近年来，锦工致力于新产品的研发，新产品双油箱罗茨鼓风机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨鼓风机，赢得了市场好评和认可。产品和服务远销全国各地及东南亚，深受客户好评。

　　一污水处理厂客户对罗茨鼓风机进行技术改造后，跟我们交流节能改造技术经验，下面锦工技术人员简要总结一下，罗茨鼓风机节能改造的经验，全是干货。

　　首先，客户改变了过去以调节出口阀门大小方式来调节风压或风量的生产方式，劳动强度减轻，调节的及时性好，单机能耗明显下降。

　　其次，客户加装了锦工罗茨风机专用变频器，变频器对风机实行节能改造后具有以下几点优点：

　　1、提高功率因素，减少无功功率损耗 ；

　　2、采用变频器控制具有自动节能控制功能，能根据负载情况自动调整电压和频率，使电机运行在最高效率状态下；

　　3、变频器具有先进的磁通矢量控制，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，降低运行成本；

　　5、实现软启动、启动时无大电流冲击；

　　6、延长螺茨风机的使用寿命。

　　最后，客户总结，在污水处理系统中，各种水泵也需要节能，我们可以根据工艺的需要，采用变频器控制，来达到节能的目的，同时，在水泵安装的时候，也要注意以下几点来达到节能的目的。

　　1、选择合理的安装位置，减少弯头，使出水口正对水池。

　　2、缩短管路。

　　3、扩大出水管径。

　　4、在进水能保持清洁的情况下，可去掉滤网。

　　5、调整轴向间隙，防止叶轮口环和轴向间隙不恰当，使用时应根据水泵的出厂说明调整。

　　6、及时消除管道堵塞物。异物留在进水管、叶轮或导流壳流道内，都将使出水量减少。

　　7、防止水泵进气。水泵进了空气，出水量会明显减少，应对各密封部位检查维护。

　　8、采用联轴器直接传动代替平皮带，可提高传动效率。

　　9、有些地方，能不用底阀的尽量不用底阀。

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