真空系統加裝羅茨風機改造：羅茨風機改造

　　首先，客戶改變了過去以調節出口閥門大小方式來調節風壓或風量的生產方式，勞動強度減輕，調節的及時性好，單機能耗明顯下降。經羅茨鼓風機節能改造,不但可達到節能目的,同時也可提高裝置的自動控制水平其次，客戶加裝了羅茨風機專用變頻器，變頻器對風機實行節能改造后具有以下幾點優點：

　　1、提高功率因素，減少無功功率損耗 ;

　　2、采用變頻器控制具有自動節能控制功能，能根據負載情況自動調整電壓和頻率，使電機運行在較高效率狀態下;

　　3、變頻器具有先進的磁通矢量控制，低頻輸出額定轉矩，能對羅茨風機實行強有力的控制 ;

　　4、節約能源，降低運行成本;

　　5、實現軟啟動、啟動時無大電流沖擊;

　　6、延長螺茨風機的使用壽命。

真空系統加裝羅茨風機改造：羅茨風機改造方案案例及變頻器技術規范

　　原標題：羅茨風機改造方案案例及變頻器技術規范

　　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。

　　羅茨鼓風機改造方案

　　羅茨風機正常運行工況：兩臺運行，一臺備用。羅茨風機電動機采用變頻控制方式，在除塵配電間增加羅茨風機變頻控制柜，羅茨風機控制邏輯在DCS系統內設計編制，實現了手、自動控制及無擾切換等功能。

　　羅茨風機變頻運行時，壓力母管上的電動調節閥保持全關，通過改變羅茨風機電動機轉速來調節清灰壓力；變頻器出現故障時，風機跳閘后，手動切換至工頻定速運行，通過控制壓力母管上的電動調節閥的開度來調節清灰壓力。

　　羅茨風機變頻運行向定速切換時，應停運羅茨風機，手動切換一次回路后，按原啟動方式投入運行。

　　變頻器接入原電氣回路。羅茨風機變頻裝置的手動旁路由三把刀閘組成，其中QS2和QS3屬于單刀雙擲刀閘，一個在合位時，另一個必定在分位。

　　羅茨風機電機進行變頻改造后，原先DCS系統對羅茨風系統的控制方式發生了改變，必須對所有設計羅茨風系統的順控、自動邏輯和畫面進行全面修改，增加變頻模式下操作、順控啟停、事故聯鎖、協調控制等功能。

　　羅茨風機變頻器主要技術規范

　　1.安裝、投運變頻器裝置后原電機不加任何改動可直接應用。

　　2.主電源故障時，變頻器在3秒鐘內不停機，一旦主電源重新受電，裝置系統能自動恢復正常工作而無需運行人員的任何干預，以滿足主電源母線切換的需要。

　　3.變頻器內部通訊采用光纖連接，以提高通訊速度和抗干擾能力，變頻器內部強弱電信號分開布置光電隔離、鐵殼屏蔽，對本體控制系統就地控制柜沒有諧波影響，柜內設有屏蔽端子和接地設施。變頻裝置冷卻系統可靠，考慮冗余配置。單臺冷卻風機故障不影響系統正常運行，并報警遠傳到控制室。 每一套冷卻裝置拆裝方便，并不影響變頻裝置的安全可靠運行。

　　4.變頻裝置提供電動機所需的過載、過流、過壓、欠壓、過熱、缺相保護以及進線變壓器的保護和變頻器過載，變頻器過熱等保護功能。

　　5.變頻裝置動力電源和控制電源分開供電，動力電源為變頻調速系統內部供電，控制電源獨立于動力電源系統?？刂齐娫垂收蠒r，變頻器不能立即停機，能保持運行半小時以上，以便維護人員處理電源故障。變頻器自備UPS，可維持30min。變頻器可在輸出不帶電機的情況下進行空載調試，也可在使用380VAC進行空載調試。

　　6.當母線上電動機成組啟動時，對變頻器運行無影響。變頻器瞬時失電后，如果超過5個周波，變頻器自動使輸出功率為零，使電容上的容量輸出時間較長。待輸入電壓恢復正常后，重新提升輸出頻率到給定值，此過程由加減時間控制，不應有初始化時間。如果失電時間超過3秒，則變頻器保護停機，需要系統復位后才能重新啟動。

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真空系統加裝羅茨風機改造：羅茨風機系統節能改造研究

　　山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨風機、羅茨鼓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。此類產品已廣泛應用于電力、污水處理、環保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　1 羅茨風機自動調節功率問題

　　對于羅茨風機系統來說，由于交流電動機自身沒有功耗調節裝置，不能像鍋爐主機一樣自動調節輸入輸出功率，當系統負荷下降以后，羅茨風機系統仍不得不以最大轉速運行，造成實際耗電大量浪費的現象。如果安裝WG2008系列智能節電一體柜系統，就能根據實際負荷量的大小，動態地自動或手動調節鼓風引風量和消耗功率，把系統不需要的那部分耗電節省下來。（一般節電率可達30%-70%左右）

　　2 電動機輕載運行時的低效率問題

　　由于電動機的負載特性在負載發生變化時是由無數條負載特性U/I曲線組成的。因此，單純改變電動機的電源頻率并不能最大限度達到節能的目的。

　　當電機負荷減小時，電流曲線的最低點會發生平移，此時如果不能及時找到電流曲線的最低工作點并輸出相應的電壓值，仍會有較大一部分電能被白白浪費掉（大致在7%―10%左右）

　　3 節電原理

　　羅茨風機屬平方轉矩負載，根據流體力學的知識可知：

　?、倭_茨風機的流量與水泵的轉速成正比；

　?、诹_茨鼓風機的揚程與轉速的平方成正比；

　　③羅茨風機的軸功率與轉速的立方成正比。

　　也就是說當羅茨風機轉速下降20%時，流量也同比例下降了20%，但揚程卻下降了（h-ho）/h×100%=[h（1-0.64）]/h×100%=36%，軸功率下降了48.8%，這時的軸功率即為節電率。當轉速下降時揚程以轉速的平方形式下降，軸功率則以轉速的立方形式下降，而流量只是同比例下降（見表1）。

　　羅茨風機的使用率比較高，造型容量都比較大，但在實際使用過程中時大時小甚至及小，而羅茨風機仍舊按照額定的功率運行，故而造成了浪費?，F通過VF2000系列變頻器恒溫自動控制來進行節能改造，在按實際溫度需求量的情況下進行節能，這樣既不影響生產又能達到更好的節能效果。

　　從流體力學的理論角度分析：

　　羅茨風機的流量與轉速成一次方關系：Q11/n1∝Q2/n2

　　羅茨風機的功率與轉速成三次方關系：P1/（n1）3∝P2/（n2）3

　　4 采用變頻節能裝置的優點、特點

　　4.1 矢量控制電機參數自動調節

　　特點：內建動態參數自動調節功能，可自動識別電機參數，確保系統的穩定性和精確性。變頻器運轉在無感矢量控制演算系統，提供額外的轉矩補償電壓，除了補償負載增加造成的轉差，并且增加電機低速運轉轉矩。

　　優點：實現參數可以用自動調諧，低頻轉矩大，轉速精度高。采用先進的可編程式端子，并且配合各種產業機械常用的預設功能，可讓用戶隨心所欲地發揮本產品的許多附加功值。

　　4.2 諧波小

　　WG2008系列變頻器大功率都內置有直流電抗器減小了諧波，也提高了對電源動態干擾的抵抗力。

　　設備在全電壓啟動、運行、停止的過程中，由于無法及時有效地調節設備，會使機械產生嚴重震動并且噪音增加等現象，這些現象都有極大的破壞性，并會增加進線變壓器的負荷狀況。采用WG2008系列變頻智能控制系統后，可以通過延長升、降速時間來延長起動或停機的過程，即使在運行過程中，也要通過對工作頻率點的選擇，跳過容易引起設備共振的工作點，從而使軸承的磨損減輕，設備的工作壽命延長。

　　5 控制原理

　　由于羅茨鼓風機系統中設備的設計和選用是根據系統在外部環境、溫度條件最差，設備的各支路滿負荷運行，再加上一定設計余量來確定的，但實際使用中，絕大多數時間羅茨風機系統是在非滿負荷狀態下運行，這樣系統長時間工作于低效率狀態，有時甚至出現風門關閉而羅茨風機仍不得不全速運行的現象，造成很大的能源浪費，因此，具有極大的節能潛力。

　　根據國際通行的“最低限度滿足使用”的原則，通過直接控制結果變量，對系統進行運行工況實時跟蹤，自動調節羅茨風機的運行狀況，使系統始終保持在高效節能和最佳的運行狀態。

　　6 綜述

　　采用變頻器恒溫自動控制來進行節能改造，設立參數自動調節功能，可自動識別電機參數，確保系統的穩定性和精確性。變頻器運轉在無感矢量控制演算系統，提供額外的轉矩補償電壓，除了增加電機低速運轉轉矩之外，并且可以補償負載增加造成的轉差。

　　同時變頻器大功率都內置有直流電抗器減小了諧波，也提高了對電源動態干擾的抵抗力，從而使軸承的磨損也大大減輕，設備的工作壽命將大大延長。

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　　上一篇: 羅茨風機的震動故障及運行保障措施

　　下一篇: 羅茨風機變頻調速裝置的應用

真空系統加裝羅茨風機改造：羅茨風機節能改造，怎樣改？

　　CG-17玻璃三級高真空油擴散泵

　　? GG－17玻璃膨脹系數低，能更好地耐受很高的溫度差變，故該泵比同型泵能受得起高溫而且使用壽命也更長。該泵適用于電子工業，如電子管。顯象管。X光管，以及半導體單晶硅的冶煉提純，高沸點的油脂蒸餾提純分離，日光燈，保溫瓶高真空排氣的儀器。

　　? 工作原理

　　? ? ? ? ? ? ?

　　? 先由轉動真空泵把系統抽到10-２Pa擴散泵油被加熱沸騰,以高速從噴出的油蒸汽流不斷將系統內氣體分子帶到泵的側臂彎管球泡處空氣壓縮機根據電動機，渦輪等動力裝置得到動力以產生壓縮空氣，

　　在各行業里長使用的也是不可缺少的一部分。

　　空壓機根據壓縮方式分為容積式和渦輪式。容積式空壓機(Positive Displacement Compressor)

　　是以容積的減小達到壓縮的目的。渦輪式空壓機（Dynamic Compressor or Turbo Compressor)

　　是以運動能源轉換成壓縮能源達到壓縮的目的。容積式和渦輪式以如下表來區分。

　　1. Reciprocating compressors

　　往復式空壓機在各行業里是常見的也是客戶普遍選擇的空壓機。往復式空壓機的特點如下：

　?、?容易得到較高的壓縮空氣。

　?、?壓縮效率高。

　　③ 壓力-流量特性比較穩定。

　?、?價格低廉。

　　相反，往復式空壓機是以活塞的往復運動來壓縮的，所以也有很多缺點。

　?、?因為往復運動的慣性，其旋轉速度受限制。

　　② 因為慣性產生震動。

　?、?壓縮空氣帶有脈動。

　?、?無油空壓機以外汽缸內部需要潤滑油，所以排出的壓縮空氣里包含潤滑油。

　　過去稱之為空壓機的代名詞的往復式空壓機在需要大流量的情況下被螺桿或者渦輪式所代替。

　　在中型空壓機行業里有被螺桿式空壓機代替的傾向。

　　在小型空壓機行業里也慢慢的被螺桿式所代替。

　　但還是占有不可缺少的一席之地。

　　在中-高壓空壓機行業里往復式空壓機是必不可少的占有重要地位。

　　2. Rotary screw compressors

　　螺桿式旋轉容積式空壓機最常見的是螺桿式空壓機。

　　螺桿式空壓機螺桿內部有旋轉體主螺桿（Male Rotor)與副螺桿（Female Rotor)。

　　通過副螺桿旋轉吸入空氣并且壓縮，排出來達到空氣壓縮。

　　螺桿式空壓機可根據所排出的壓縮空氣有無包含潤滑油來區分無油或者噴油螺桿式空壓機之分。

　　2.1 噴油式螺桿空壓機

　　噴油式螺桿空壓機有噴射適當的潤滑油量來解除壓縮空氣時產生的熱量和同時起到壓縮空間的封閉，

　　潤滑作用的優點。如下：

　　① 直接冷卻適當量的潤滑油，排出溫度降低，壓縮過程與同溫壓縮接近得到較高的效率。

　?、?潤滑油直接冷卻，以提高每級壓縮比。

　　③ 注入的潤滑油可以密封旋轉體之間，旋轉體與箱體之間。隨著冷卻內部熱膨脹減小，

　　間隙減小，以低速得到很高的效率。.

　?、?以低速可以達到高效率，震動小，噪音低。

　　⑤ 以內部潤滑方式，主螺桿可以直接帶動副螺桿。

　?、?可以選擇適當的容量調節，有效的運轉。

　　⑦ 排出的氣體沒有脈動。

　　2.2 無油式螺桿空壓機

　　無油式螺桿空壓機排出的壓縮空氣 不含潤滑油，其特點如下：

　?、?螺桿與箱體之間，螺桿之間不接觸，不需要內部的潤滑，所以可以得到不含油分的清潔的壓縮空氣。

　?、?排出壓力沒有脈動。

　?、?維護與檢修方便。

　　④ 震動小。

　?、?唯一的缺點是所排出壓力受到限制。

　　3. Turbo compressors

　　渦輪式空壓機是以旋轉體的機械能源轉換成空氣的運動能源。

　　離心式空壓機的特點是旋轉式，有如下優點。

　　① 排出壓力沒有脈動，而且穩定性高。

　　② 避免混入潤滑油?，可以得到清潔的空氣。

　?、?是高速旋轉型，在同等功率之下，比別的空壓機節約能源。

　　離心式空壓機的缺點有：,

　?、?壓力上升與氣體的比重和回轉體的速度有關，所以每級壓力上升比容積式低，

　　流量小的情況下其效率也會降低。

　?、?壓縮特性對設計，機械加工度，使用條件敏感。

　?、?壓力-排量特性包含不安定因數，所以在運轉時使用風量降至預計的 70~80%時，出現震動現象。

　　4. Diaphragm compressors

　　膜片式空壓機是容積式無油空壓機。以膜片的運動方式分為機械運轉和油壓運轉。

　　機械式膜片空壓機為小型空壓機。機械式的價格比較低，而且機構簡單，壓縮壓力低于大氣壓力。

　　機械式需要考慮到軸承的重量，所以受到使用限制。但油壓式比機械式容易產生高的壓力。

　　膜片式空壓機的優點如下：

　　① 密封性能強，可以得到穩定的壓力。

　?、?與氣體完全分開壓縮，可以得到 100% 無油的清潔壓縮空氣。

　　這種形式的缺點是排出量低，壓縮比受到限制。機械式采用合成膜片。油壓式采用金屬膜片，

　　可以形成高壓。這兩種可以合成為兩級壓縮。

　　機械式膜片空壓機為了形成高壓，采用壓力容器把箱體和空壓機密封的形式。

　　5. Rotary sliding vane compressor

　　回轉式葉片空壓機在汽缸內部設置回轉體，在回轉體上又設置了葉片。

　　葉片與汽缸的空間隨著回轉體的旋轉變化壓縮空氣。通常使用潤滑油注入到汽缸內產生密封，潤滑，

　　同時解決發熱的油冷卻形式。

　　這種形式的葉片與汽缸或旋轉體產生磨擦，所以對葉片的材質非常重要，應選擇耐熱性能高，

　　對油或水分的吸收率小的材料。

　　但有如下缺點。

　?、?從結構上不可避免因旋轉而產生的磨擦。

　?、?葉片的強度限制于旋轉速度。旋轉速度高時采用兩級壓縮式，但體積會增大。

　　③ 結構上不能制作高壓。.

　　6. Rotary tooth compressors

　　Rotary Tooth compressor的回轉體端面需要平衡，與外部的齒輪齒合。與螺桿式相比不能只旋轉

　　其中一個螺桿。主要適用在制作無油空壓機。這種裝置以 2.5bar的一級壓縮和 7bar的兩級壓縮來制作。

　　可以得到10bar的壓力。

　　回轉體不需要精密加工，機構比較簡單。集結,待氣體密度達到機械真空泵的工作范圍而被抽出,從而逐漸獲得高真空.

　　? 水環式真空泵/液環真空泵工作原理

　　? 水環真空泵（簡稱水環泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa，串聯大氣噴射器可達270~670Pa。水環泵也可用作壓縮機，稱為水環式壓縮機，是屬于低壓的壓縮機，其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。

　　? ? 水環泵最初用作自吸水泵，而后逐漸用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫藥及食品等許多工業部門。在工業生產的許多工藝過程中，如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等，水環泵得到廣泛的應用。由于真空應用技術的飛躍發展，水環泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環泵中氣體壓縮是等溫的，故可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，水環泵應用日益增多。

　　? 在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪按圖中順時針方向旋轉時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環。水環的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切，水環的上部內表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環內有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點，那么葉輪在旋轉前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當葉輪繼續旋轉時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。

　　? ?綜上所述，水環泵是靠泵腔容積的變化來實現吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變容式真空泵。

　　? 羅茨泵的工作原理：

　　? ?羅茨泵在泵腔內，有二個“8”字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上，由傳動比為1的一對齒輪帶動作彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間，轉子與泵殼內壁之間，保持有一定的間隙，可以實現高轉速運行。由于羅茨泵是一種無內壓縮的真空泵，通常壓縮比很低，故高、中真空泵需要前級泵。羅茨泵的極限真空除取決于泵本身結構和制造精度外，還取決于前級泵的極限真空。為了提高泵的極限真空度，可將羅茨泵串聯使用。

　　? 羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風機相似。由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間v0內，再經排氣口排出。由于吸氣后v0空間是全封閉狀態，所以，在泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹。

　　? 但當轉子頂部轉過排氣口邊緣，v0空間與排氣側相通時，由于排氣側氣體壓強較高，則有一部分氣體返沖到空間v0中去，使氣體壓強突然增高。當轉子繼續轉動時，氣體排出泵外。

　　? 旋片式真空泵工作原理

　　? 旋片式真空泵（簡稱旋片泵）是一種油封式機械真空泵。其工作壓強范圍為~1.33×10-2 （Pa）屬于低真空泵。它可以單獨使用，也可以作為其它高真空泵或超高真空泵的前級泵。它已廣泛地應用于冶金、機械、軍工、電子、化工、輕工、石油及醫藥等生產和科研部門。

　　? ?旋片泵可以抽除密封容器中的干燥氣體，若附有氣鎮裝置，還可以抽除一定量的可凝性氣體。但它不適于抽除含氧過高的，對金屬有腐蝕性的、對泵油會起化學反應以及含有顆粒塵埃的氣體。

　　? ?旋片泵是真空技術中最基本的真空獲得設備之一。旋片泵多為中小型泵。旋片泵有單級和雙級兩種。所謂雙級，就是在結構上將兩個單級泵串聯起來。一般多做成雙級的，以獲得較高的真空度。

　　? ?旋片泵的抽速與入口壓強的關系規定如下：在入口壓強為1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1（Pa）下，其抽速值分別不得低于泵的名義抽速的95%、50%和20%。

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　　? ? 旋片泵主要由泵體、轉子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的腔內偏心地安裝一個轉子，轉子外圓與泵腔內表面相切（二者有很小的間隙），轉子槽內裝有帶彈簧的二個旋片。旋轉時，靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內壁保持接觸，轉子旋轉帶動旋片沿泵腔內壁滑動。

　　? ?兩個旋片把轉子、泵腔和兩個端蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三部分，當轉子按箭頭方向旋轉時，與吸氣口相通的空間A

　　? ?的容積是逐漸增大的，正處于吸氣過程。而與排氣口相通的空間C的容積是逐漸縮小的，正處于排氣過程。居中的空間B的容積也是逐漸減小的，正處于壓縮過程。由于空間A的容積是逐漸增大（即膨脹），氣體壓強降低，泵的入口處外部氣體壓強大于空間A內的壓強，因此將氣體吸入。當空間A與吸氣口隔絕時，即轉至空間 B的位置，氣體開始被壓縮，容積逐漸縮小，最后與排氣口相通。當被壓縮氣體超過排氣壓強時，排氣閥被壓縮氣體推開，氣體穿過油箱內的油層排至大氣中。由泵的連續運轉，達到連續抽氣的目的。如果排出的氣體通過氣道而轉入另一級（低真空級），由低真空級抽走，再經低真空級壓縮后排至大氣中，即組成了雙級泵。這時總的壓縮比由兩級來負擔，因而提高了極限真空度。

　　(!)羅茨鼓風機工作原理: ?OlcWptM$ ?

　　其主要工作元件是轉子。隨著轉軸安裝位置不同，羅茨鼓風機有W式 (臥式) 和L式 (立式) 之分。W式的兩個轉子中心線在同一水平面內，氣流為垂直流向；L式的兩個轉子中心線在同一垂直面內，氣流為水平流向。工作時耦合的轉子以相同的速度作反向旋轉，在轉子分向側 (圖中W式的下側和L式的左側) ，由于氣室容積由小變大，此側形成低壓區，得以進氣。在轉子的合向側 (圖中W式的上側和L式的右側) ，氣室容積由大變小，此側形成高壓區，得以壓送氣體。氣體從低壓區向高壓區的輸送，則依靠轉子任一端將氣體從低壓區沿機殼區間 (圖上的內線區間) 掃人高壓區。轉軸旋轉一轉，氣體便定量地被壓送四次。因此，它的流量與轉速成正比，同時不受高壓區壓力變化的影響。 d$<1

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