羅茨風機變頻怎么計算節電量：力久高效永磁變頻電機在羅茨風機行業取得良好節能效果

　　原標題：力久高效永磁變頻電機在羅茨風機行業取得良好節能效果

　　羅茨風機由于結構簡單，制造方便，應用領域可謂相當廣泛，在如此廣泛的應用領域里，節省用電量，為企業節約生產成本在當前是大勢所趨，在這個大趨勢下TYP高效永磁變頻電機應運而生。

　　TYP高效永磁變頻電機是經過特殊設計的與同步變頻器配套使用的變頻無級調速電機，可在變頻電源下工作，電機轉子上鑲有高強度的磁鋼，采用稀土永磁特殊材料制成，磁強度大，起動及運行的過載轉矩大、電流小、工作頻率范圍寬。TYP高效永磁變頻電動機適用于無級調速的場合，具有較高的轉速范圍和較好的調速控制性能，可替代YX3、YVP、YCT等系列三相異步電動機，節能有著不可忽視的表現，與普通三相異步變頻電機相比節能可達15%左右。

　　山東力久電機設計生產的TYP高效永磁同步電動機應用于在羅茨行業取得了顯著的節能效果。我們以原配套電機為Y280M-4-90KW普通三相異步變頻電機更換為90kW永磁變頻同步電機為例，現場采用永磁專用變頻器控制，設備接電度表同時段進行測試，測試結果：

　　Y280M-4-90kW普通三相異步電動機每小時平均用電量為72kWh

　　TYP280M-90kW 1500轉高效永磁變頻同步電機用電量為60.6kWh

　　由此計算每小時平均節電11.4度,平均節電率為11.4/72=15.83%

　　以計算節電量，節電量相當可觀。

　　作為TYP永磁變頻電機的研發生產廠家，力久電機的新產品開發致力于“以市場需求為目標，以科技領先為方向”，從而實現持續發展。以客戶需求為導向，不斷開拓進取，用最優質的產品和服務回饋廣大用戶的信任。

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羅茨風機變頻怎么計算節電量：羅茨風機變頻改造節能效益分析

　　原標題：羅茨風機變頻改造節能效益分析

　　山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。

　　泵與羅茨風機是把機械能轉換為流體壓力能和動能的通用流體機械，在石化、冶金、電廠中使用非常普遍，例如，在熱電廠中，泵與羅茨風機所消耗的電能幾乎占到廠用電的70～80%。提高泵與羅茨風機的效率，合理進行節能技術改造，是企業節能減排的重要途徑。

　　變速調節技術是泵類和羅茨風機普遍采用的一項重要的節能措施，變頻節能改造節能效益和節能量的計算是關系到項目是否具備改造可行性的關鍵因素。目前，對變頻調速技術節能效果的分析，多直接運用相似定律，與實測節能效果存在很大誤差。

　　本文擬分析相似定律的適用范圍，探討切合實際的節能量計算方法，最后通過相關改造項目檢驗其準確性。

　　2 泵與羅茨風機的相似定律

　　根據流體力學原理，對同一臺泵與羅茨風機，相似工況之間的性能參數關系為：

　?。?）

　　式中Q為流量;n為轉速;H對于泵為揚程，對于羅茨風機為壓頭;N為功率。

　　如圖1，A1點的流量和揚程己知為QA1和HA1，任一與A1點相似的工況點參數為Q和H，則：

　　（2）

　　顯然這是一條過原點的拋物線，稱為相似曲線，與A1相似的工況全在這條線上。

　　相似定律的前提是調節前后工況必須相似，但泵運行時，大多存在靜揚程或背壓。此時，兩種轉速下的工況點不直接滿足相似定律。如圖1所示，管路特性曲線為h=hp+SQ2，原工況為A1，對應的轉速為n1。轉速改變為n2之后，泵與羅茨風機的工況點為E2，而轉速為n2時，與A1所對應的相似工況為A2，顯然A2≠ E2。

　　該負荷下的節能率通過計算可表示為：

　?。?）

　　該方法在計算節能量時要知道泵與羅茨風機的性能曲線、管路特性曲線，但這些數據在現場很難得到，因此，在實際改造項目中難以采用。

　　4 基于額定流量和額定功率的計算法

　　對羅茨風機、水泵原采用閥門、擋板進行節流調節，后采用變頻調節，《泵與羅茨風機節能技術》給出了一個節能量計算公式：

　　（4）

　　式中：PL、Q為水泵、羅茨風機采用擋板調節流量時的電機輸入功率和流量;Pe為水泵、羅茨風機額定功率，kW;Qe為水泵、羅茨風機額定流量，m3/s。

　　當流量的調節范圍在（0.5-1）Qe時，電機變頻調節相比節流調節的節電率k為：

　?。?）

　　式中ηb為調速機構效率。

　　將式（4）帶入式（5），即可得到基于電機功率PL、Pe的變頻調速相對于節流調節的節電率計算公式：

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　　5 實例計算

　　某熱電公司一次羅茨鼓風機參數為：額定風量m?/h，電機額定功率2400kW，風門開度30～40%。

　　5.1 節電量計算

　　風門開度為30%，羅茨風機運行電流為107A，電機的功率為：

　　PL=1.732×10000×107×0.88=1630.85 kW;

　　羅茨風機的額定功率與電機的額定功率差別較大，因為在設計時電機一般會根據軸功率考慮1.05～1.30的安全系數確定，所以用電機的額定功率除以安全系數作為風門全開時的軸功率，這里取安全系數為1.25，則：Pe=2400/1.25=1920 kW

　　將PL和Pe帶入式（3-13），節電率為： k=27.14%。

　　節電量： ΔP=PL×k=1630.85 ×27.14%=442.61 kW

　　羅茨風機在不同風門開度下的節電情況統計如表1。

　　5.2 節電量計算結果驗證

　　表2和表3分別為工頻和變頻的實際抄表數值及平均每小時耗電量。

　　變頻后實際節電率=（1494-1162）/1494=22.22%

　　由實際統計數據計算一次羅茨風機變頻后的節電率為22.22%，與理論節能量計算結果（23.14%）大致相符，證明所提出的節能量計算方法是適用的。

　　6 總結

　　本文研究了泵與羅茨鼓風機相似定律的適用性，提出了適用于實際項目節能評價的計算方法，并對項目實施后的節能情況進行統計，初步驗證了計算方法的可靠性，還需在后續類似項目中進一步驗證。

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羅茨風機變頻怎么計算節電量：羅茨風機變頻調速運行方式

　　山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。

　　在絕大多數情況下，羅茨風機都工作在偏離風量最大需求的狀態下，即羅茨風機按不變的設計指標投入運行，造成風量過大，從根本上講，羅茨風機的定速運行與實際風量需求的不斷改變的情況不相適應。通過對羅茨風機采取變頻調速，當實際需求風量較小時，通過調低轉速，羅茨鼓風機的軸功率可大幅度地成3次方規律降低，折入軸功率也減少，從而使運行電耗大幅度地降低。與采用擋板成閘門調節風量的方法相比，變頻調速可高效率地實現需用功率與實際供給功率的最佳匹配。

　　1.變頻調速運行方式

　　1.1三速選擇運行

　　電機可以預先給定的3種速度運行。風扇、鼓羅茨風機在不同的季節、不同的時段由于用風量需要不同而進行風量切換，振動篩篩分不同材質的顆粒時．以預先給的速度運轉。應用逆變器的電機三速選擇運轉回路，使用SA—OT2選用件構成的電路。

　　高、中、低的速度指令由外部輸入后，則選定頻率給定信號給逆變器輸入指令，以結定的速度運轉。A型逆變器設有三速選擇信號用端子，對于此場合是方便的，所以術需要選用件。頻率給定可有3擋速度，高、中、低速，各自使用電位器可以調節。

　　值得注意的是要有聯鎖回路，防止有2個外部速度給定信號同時輸入。選用件與逆變器間的頻率給定信號由于電壓低．電流弱，原則上不能有接點加入。加入接點時，為防止接觸不良應當用2個靈敏繼電器接點并聯使用，提高工作可靠程度。

　　1.2自動運行

　　在電機在運轉過程中自動控制流量、壓力、溫度的變化，使之為一定值，這種情況叫自動運行。采取自動運行模式，首先檢出作為羅茨風機、水泵輸出的流量、壓力、溫度的變化，用PID（比例積分、微分控制）調節器調節速度，使用FR-FA選用件構成電機自動運轉回路圖。將流量、壓力、速度檢出器的輸出輸入給PID調節器，給出速度指令使電機自動運轉，以保持檢出值為給定值。選用件FR-FA是將PID調節器的電流輸出變換為電壓輸出的一種I／U變換器。對于僅使用自動運轉時，可將逆變器本身的頻率給定信號切換開關選擇在20mA處，不需要前置放大器（僅對A型）。

　　1.3并聯運行

　　采用一臺逆變器同時驅動多臺并聯電動機運行，叫并聯運行。這種并聯運行方式主要用于換氣扇等小容量羅茨風機的統一速度控制。而且這種運行方式，不能使用逆變器內的電子熱保護，所以每臺電機外加熱繼電器。逆變器在運行中如果將停止的電機直接投入，有時因啟動電流保護裝置動作，使逆變器停止工作。

　　1.4并聯運行

　　采用一臺頻率給定器向多臺逆變器發出速度指令，使電機并聯運轉，稱為并聯運行。這種運行方式用途及注意事項：這種運行方式主要用于中容量的泵類、羅茨鼓風機、皮帶輸送機等控制為防止干擾產生誤動作，頻率給定器的接線要使用屏蔽線。

　　1.5比例運行

　　通過給定多臺電機的運轉速度比例來控制調節多臺電機速度的運行方式叫比例運行。如3臺皮帶輸送機按某比例供給3種原料，混合比由各比例給定單元給定，然后只轉動主速給定器就可以改變全體的速度。田中示出了比例結定，電源接通，啟動開關接通后，即使主速給定器的刻度指示為零，M3輸送機也工作運轉，再轉動主速給定器的旋鈕，則M2、M1順次開始旋轉。在中途M1、M2的轉速也變為相同，然后M3、M1順次升到額定轉速，但M2到最后也達不到額定轉速。該運行方式由于頻率給定信號電壓低、電流弱，需接入觸點時要用微電流開關用繼電器的2個觸點并聯；信號線的接線要遠離動力線，并采用絞合屏蔽線。

　　2.變頻器的選取

　　對于羅茨風機系統的變頻調速設計，選取變頻器時應首先必須充分認識到使用變頻調速的目的是什么；變頻調速系統應用在什么場合及負載特性的具體情況，并從容量、輸出電壓、輸出頻率、保護構造、U/f（電壓／頻率）模式、電網一逆變器的切換、瞬停再啟動等諸方面進行綜合考慮，進而選擇滿足要求的機種、機型。

　　通常變頻器主要技術指標以適用電機功率(kw)、輸出容量(kvA)、額定輸出電流(A)表示：其中，額定輸出電流為變頻器可以連續輸出的最大交流電流有效值，不管用于何種用途．都不允許電流連續流過值超過此值。輸出容量指：三相情況下的額定輸出電壓與額定輸出電流決定的三相視在功率。適用電機功率是以2、4極標準電機為對象，表示在輸出額定電流以內可以傳動的電機功率，鼠籠式電動機是2極電機即一對極電機，變頻調速系統能很經濟地與鼠籠式異步電動機構成控制調速配合使用。常常將變頻器功率選得比實際配用電機功率更大一些。

　　變頻器已經廣泛地應用于交流電動機的速度控制，其最主要的特點是具有高效率的驅動性能及良好的控制特性。在羅茨風機、水泵、壓縮機等流體機械上應用變頻器可以節約大量電能。除此之外，如果將恒速交流電力拖功系統改造為轉速可調的交流調速系統，可以取得明顯的節能效果：例如：交流調速應用生產加工制造企業羅茨風機、壓縮機、水泵類機械，把原來用擋板、節流閥控制風量、流量方式改為轉速控制方式，由于電動機所消耗的功率與轉速的立方成正比，因而能獲得顯著的節能效果。

　　3.自控式變頻調速

　　除了利用靜止的變頻裝置給同步電動機提供變頻變壓電源外，自控式變頻調速與他控式變頻調速不同之處在于同步電動機的轉子上裝有一臺轉了位量檢測器，由它發出信號來控制變頻裝置的輸出電壓的頻率。也就是說，自控式中的變頻裝置與他控式中的變頻裝置不向，自控式變頻裝置中的輸出頻率不是獨立調節的，而是由轉子位置檢測器控制的。調速時，通過改變同步電動機的輸入電壓來調節轉速。例如當U1減小時，T減小，打破了原有的平衡，n下降，這時轉了位置檢測器發出信號，調節變頻裝置的輸出頻率，使人隨之下降，T回升，直到重新出現T＝T2+T0為止，電動機在一個比原來低的頻率和轉速下重新穩定運行，由于這種電動機的定子頻率與轉子轉速始終保持同步，電動機不會出現失步等問題，這是這種調速方法重要優點之一。

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　　(來自：羅茨風機，羅茨鼓風機，羅茨真空泵，回轉式鼓風機，回轉風機，

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羅茨風機變頻怎么計算節電量：羅茨風機的變頻節能改造

　　山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨風機、羅茨鼓風機、回轉式鼓風機等水產養殖曝氣設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，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，由除塵系統和集塵系統組成，系統采用布袋式除塵器，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，工藝的運行參數隨各種因素而發生變化，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

　　根據本系統的運行數據統計，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能改造有著顯著的經濟和環境效應。

　　三、節能改造方法的確定

　　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，無法節能。而改變轉速，使風機吸氣量發生變化，其功率消耗也隨之改變。所以，對羅茨鼓風機進行變速調節就可達到節能的目的，而調速方法也較多。若改為變頻調速方式調節風機風量，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，電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，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

　　根據電機容量，選用丹佛斯FC300變頻器。

　　丹佛斯FC300系列變頻器的優點：

　?。?） 調速范圍廣，機械特性硬，精度高，運行可靠；

　?。?） 磁通―電流控制（FCC）功能改善動態響應特性，并且優化電動機的控制；

　?。?） 控制不同的負載，具有相應的V/F特性；

　?。?） 變頻器的PID調節器具有較高的品質（參數自整定）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）可實現電動機的過壓、欠壓、過熱等功能。

　　2、變頻器控制與調節

　　變頻器可通過在控制柜門“遠程/本地”開關的切換實現“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據通信，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、故障等狀態進行實時監控。同時操作人員根據工藝或外界條件的變化，通過改變變頻器的頻率來調節轉速。

　　另外，在風機房內還裝有一個本地控制的機旁操作箱，在風機出現故障時可在電機旁進行操作。為了保證生產的連續運行，在變頻器出現故障后，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、停控制。

　　二）、PLC與變頻器通訊的實現

　　原除塵系統的配置為：1套PLC主站（S7-300，315-2DP），1個MP 270觸摸屏，現將兩臺羅茨風機的Danfoss FC300變頻器通過現有的PROFIBUS-DP網絡進行PLC和變頻器的通訊，變頻器通過PROFIBUS-DP來實現電機的啟/停和調速控制，并把變頻器的實際運行狀態通過PROFIBUS網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、系統調試及運行效果

　　一）系統改造后的調試

　　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，變頻運行狀態比較穩定，滿足設計要求，系統穩定可靠。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。

　　根據測定數據可計算有功功率，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

　　每小時節電P節約=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20天，一個月可節約電能4296.47 kW。

　　2、設備影響

　?。?） 避免了電動機啟動時對電機的沖擊損害及對電網的沖擊；

　　（2） 提高了羅茨風機的自動控制能力；

　?。?） 減少了羅茨風機及其消聲器等的機械振動、噪聲和沖擊；

　?。?） 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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