羅茨風機變頻調速：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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羅茨風機變頻調速：羅茨風機變頻調速運行方式分析

　　在絕大多數情況下，三葉羅茨鼓風機都工作在偏離風量需求的狀態下，即三葉羅茨鼓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，三葉羅茨鼓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。通過對三葉羅茨鼓風機采取變頻調速，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匹配。 三速選擇運行 電機可以預先給定的3種速度運行。三葉羅茨鼓風機在不同的季節、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。 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，首先檢出作為三葉羅茨鼓風機、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)。 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三葉羅茨鼓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。 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。 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。 變頻器的選取 對于三葉羅茨鼓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。在三葉羅茨鼓風機、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三葉羅茨鼓風機、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。 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。

羅茨風機變頻調速：羅茨風機能用變頻器調速嗎？錦工風機

　　問題：風機能用變頻器調速嗎

　　回答：風機在使用過程中，很多工況需要對風機的風量進行控制，不同的時間段可能采用風量也不同，所以，就出現了變頻型風機。

　　羅茨風機可以采用變頻電機來調節風機的轉速，調節轉速的目的便是調節風機風量了，羅茨風機可以通過變頻控制柜，對變頻電機進行調節，達到風機轉速的調節。

　　采購風機時，如果我們對此有要求，需要調節風機的轉速，可以提前和廠家說明，搭配上變頻電機和變頻控制柜。

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羅茨風機變頻調速：羅茨風機采用變頻節能的研究

　　原標題：羅茨風機采用變頻節能的研究

　　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。

　　羅茨風機設備通常在現代工業生產、產品加工、污水處理等制造業中主要配合鍋爐燃燒系統、冷卻系統、烘干系統、曝氣系統、通風系統等大型機器共同應用。根據不同的生產需要，結合傳統的風門、擋板、閥門的控制方案，對爐膛內壓、風速、風量等指標進行控制及調節，以適應工藝要求和運行工況。在整個過程中，羅茨鼓風機都必須不間斷的全速運轉，這將導致大量的能源浪費以及設備損耗。如何精確的控制能量在整個過程中的分配和流失情況則顯得至關重要。

　　變頻器驅動技術的實現為我們帶來了福音，它具有很高的節能空間。 目前，許多國家均已將變頻調速裝置用于指定流量壓力控制，傳統方式受到挑戰，進而有取而代之的趨勢。中國國家能源法第29條第二款也明確規定羅茨風機泵類負載應該采用電力電子調速?！吨腥A人民共和國節約能源法》第39條就把羅茨風機、泵類等設備采用變頻調速技術實現節能運行列為國家通用技術加以實施和推廣，是我國節能的一項重點推廣項目，受到國家政府的普遍重視。如在現代高參數、大容量電站中，泵與羅茨風機常采用變速調節。在現代工業生產中，羅茨風機、泵類設備應用范圍廣泛，其電能消耗不容忽視，是一筆不小的生產費用開支，有數據顯示，設備各種損耗占到生產成本的 7%～25%。隨著經濟大環境的改變，市場競爭的不斷加劇，節能降耗早已成為企業降低生產成本、提高產品質量的重要措施之一。因此，推廣交流變頻調速裝置迫在眉睫，被公認為最有發展前途的調速方式。

　　1、存在的問題和原因

　　在企業生產中，羅茨鼓風機的應用很普遍。傳統的節流方式主要采用導流器(風門)進行，導致羅茨風機運行效率不高，造成巨大的能源浪費，并且羅茨風機維護、維修的費用也提高了企業的生產成本。企業使用的羅茨風機一般為容積式風機。風量的控制主要依靠羅茨風機入口的電機轉速來調節，不但造成大量的能源浪費，而且羅茨風機運行時振動大、噪音高，設備爐膛內負壓不穩定，容易發熱等。因為實際生產過程中用汽量較小，鍋爐鼓風、引風控制一般采用接觸器控制，而相應的頻繁啟停，導致相應能源浪費和運行不穩定等突出問題。

　　當羅茨風機采用風門 (入口導流器)調節時，隨著導流器角度的增大(即風門開度減小)，流量減小的同時羅茨風機的效率降低，尤其在導流器角度較大(風門開度較小)時羅茨風機效率大大下降?？梢姡{速羅茨風機效率高是羅茨風機變頻調速節能的最主要原因。因此，羅茨風機的節能改造是勢在必行的。羅茨風機節能改造的必要性主要表現在傳統系統采用工頻運行，利用主管路的閥門開度進行風量調節，盡管該法能夠使電動機達到驅動要求，但剩余的力矩又增加了設備有功功率的損耗，在造成電能的浪費的同時，對生產調節具有很大的滯后作用，使整個工藝的運行處在不穩定狀態。

　　2、羅茨風機采用變頻節能的原理

　　目前，由于羅茨風機設備大多數采用異步電動機直接驅動的方式，存在諸多缺陷，如啟動電流過大、電氣保護特性差、機械沖擊等。當電機負載過大時，不僅設備使用壽命受到影響，而且還造成機械故障，時常出現泵損壞或者電機發燙燒毀的現象。

　　近幾年來，針對節能的迫切需要和以及企業對產品質量要求的不斷提高，一種新型的設備開始流行，這就是變頻調速器（簡稱變頻器）。變速調節是在管路性能曲線不變時，用變速來改變羅茨風機的性能曲線，從而改變他們的工作點。其特點是易操作、控制精度高、免維護、高性能。隨著變頻器驅動的運用，傳統的風門、擋板、閥門的控制方案逐漸被其取代。

　　變頻調速技術的基本原理是在其他條件不變時，改變異步電動機定，子端輸入電源頻率進而改變電動機轉速。根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系：n=60（f1- s）／p，（式中 n、f、s、p 分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。頻調速效率高，調速范圍廣，特別適合長時間在低速下運行的工況。

　　3、采用變頻調節的節能分析

　　根據流體動力學的知識可知，對于羅茨風機存在如下關系：

　　Q∝n ①；p∝T∝n2②；P∝T?n∝n3③

　　式中：Q，p――分別為風量，風壓；n，T――分別為轉速，轉矩；P――軸功率。

　　從式①中可看出，羅茨風機的風量和轉速成正比，風壓與轉速的2次方成正比，而軸功率與轉速的3次方成正比。當需要的風量降低時，電機轉速的改變量在理論上其能耗將以其3次方的速率下降。與此同時，在羅茨風機轉速降低的過程中，軸功率應以轉速的3次方的速率降低，相應的驅動羅茨風機的電動機所需的電功率也將降低，可見調節轉速是羅茨風機節能的重要途徑。

　　普通羅茨風機的功率因數范圍在 0.6- 0.7，使用了變頻調速裝置以后，由于變頻器內部濾波電容的作用，進而降低了無功損耗，而相反的增加了電網的有功功率。使用變頻節能裝置后，通過變頻器上的軟啟動功能可以使啟動電流從零開始，并把電流限制在額定電流以內，這樣緩解了其對電網的沖擊以及對供電容量的要求，從而延長了設備及閥門的使用壽命。劉長軍等人通過實踐證明，變頻器運用于羅茨風機類設備驅動控制場合取得了顯著的節電效果，是一種理想的、高效的調速控制方式。不僅提高了設備的使用效率，又跟得上企業生產工藝要求。與此同時，又大大減少了設備維護及維修的費用，降低了停產周期，十分明顯的提高了企業經濟效益。

　　4、改造措施和效果

　　隨著企業用電負荷的大范圍增加，引羅茨風機的風量需要隨著用電負荷的變化而變化，然而由于經常在工頻狀態下的低效率運行，致使大量的能量在風道擋板上浪費流失了。因此，采用高壓變頻技術對羅茨風機進行變頻改造就顯得格外的迫切。張維，楊春等人在研究了鍋爐鼓引羅茨風機的變頻節能改造后提出：羅茨風機、引羅茨風機變頻改造后，運行效果良好，主要表現在①噪音與振動減小；②運行安全穩定性更高；③節約能源，降低成本，包括節能節電。王永輝等人在研究了變頻技術在污水處理廠羅茨風機上的應用的過程中提出有關羅茨風機變頻系統的改造方案。其中包括①在羅茨風機上裝設閉環控制方式的變頻系統；②在原工頻系統保留的基礎上結合變頻器相互作用；③采用本地、遠程控制相結合的監控措施；④設置遠程控制和故障報警系統，保證生產工藝的方便性、安全性。胡炫，朱虎，楊志等人在研究了高壓變頻器在發電廠引羅茨風機上的應用與節能分析中指出：羅茨風機在變工況運行中，調節深度愈大，節能效果愈顯著，變頻調速曲線最接近理想曲線，其運行能耗最低，節能效果最佳。他們提出在大功率設備上應用ASD6000S系列高壓大功率變頻器進行羅茨風機技術改造，取得了明顯的節能效果。ASD6000S系列高壓大功率變頻調速系統是由多個功率模塊串聯起來，通過疊加了多個低壓功率模塊的輸出而匯總得到高壓輸出，具有諧波小、可靠性高等技術特點。

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