羅茨風機變頻節電：只要使用變頻調速器都能節電？電工學習網帶你分析變頻器節能的誤區

　　當一些文獻宣稱變頻調速器是節電控制產品時，不免給人感覺只要使用變頻調速器都能節電。其實不然，實際上，變頻調速器之所以能夠節電，是因為其能對電動機進行調速，其節能效果僅在特定負載時才有明顯效果。如果說變頻調速器是節電控制產品的話，那么所有的調速設備也都可以說是節電控制產品。事實上變頻調速器只不過比其它調速設備效率和功率因數略高罷了。

　　節能原理

　　為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。不能在滿負荷下運行，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費，在壓力偏高時，可降低電機的運行速度，使其在恒壓的同時節約電能。

　　當電機轉速從N1變到N2時，其電機軸功率（P）的變化關系如下：

　　P2/P1=（N2/N1）^3，由此可見降低電機轉速可得到立方級的節能效果。

　　節能效果視負載特性決定

　　變頻調速器能否實現節電，是由其負載的調速特性決定的。宣稱使用交流異步電動機和變頻調速器比使用直流電動機和直流調速器要節電是不正確的。

　　對于離心風機、離心水泵這類負載，轉矩與轉速的平方成正比，功率與轉速的立方成正比。只要原來采用閥門控制流量，且不是滿負荷工作，改為調速運行，均能實現節電。當轉速下降為原來的80%時，功率只有原來的51.2%?？梢?，變頻調速器在這類負載中的應用，節電效果最為明顯。

　　對于羅茨風機這類負載，轉矩與轉速的大小無關，即恒轉矩負載。若原來采用放風閥放走多余風量的方法調節風量，改為調速運行，也能實現節電。當轉速下降為原來的80%時，功率為原來的80%。比在離心風機、離心水泵中的應用節電效果要小得多。

　　對于恒功率負載，功率與轉速的大小無關。水泥廠恒功率負載，如配料皮帶秤，在設定流量一定的條件下，當料層厚時，皮帶速度減慢；當料層薄時，皮帶速度加快。變頻調速器在這類負載中的應用，不能節電。

　　與直流調速系統比較，直流電動機比交流電動機效率高、功率因數高，數字直流調速器與變頻調速器效率不相上下，甚至數字直流調速器比變頻調速器效率略高。

　　因此將變頻器理解成節能產品，就是進入了一個誤區中。變頻器最重要的功能是可以實現電機的無級調速，節能只是其無級調速過程中的附屬產品。其節能的實質是傳動系統有裕量，變頻器能做把這部分裕量節約下來，當傳動系統本身無裕量時，變頻器就無法有所作為。相反，變頻器會消耗其本身額定功率5%左右的電能。

羅茨風機變頻節電：羅茨風機為什么要變頻控制？錦工風機

　　問題：羅茨風機為什么要變頻控制？

　　小東答：羅茨鼓風機有變頻和非變頻的區別，并非所有的工況都要求是變頻控制，需要根據自己工況的需求來定，有的工況因為現場工況的原因，需要使用變頻控制，所以，需要加裝變頻控制柜，而有些公告情況下，不用采用變頻控制，所以，不變頻即可。

　　使用變頻沒有硬性要求，大多數情況下根據自己的情況來定，這里錦工風機還要告訴大家幾點注意事項：

　　1、變頻控制需要更多的維護工作。

　　2、變頻改造和科學，切忌不科學的改造羅茨鼓風機。

　　3、使用的費變頻電機，我們要做變頻改造，盡量選擇重新采購變頻電機。

　　4、非變頻電機強行做變頻控制，后期出現問題，需要自己承擔相應的責任。

　　錦工風機專業生產羅茨鼓風機，并且擁有變頻羅茨風機和非變頻羅茨風機，如果您有此方面的需求，可以聯系我們的官方客服熱線

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羅茨風機變頻節電：羅茨風機的變頻節能改造

　　原標題：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：（1） 調速范圍廣，機械特性硬，精度高，運行可靠；（2） 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；（3） 控制不同的負載，具有相應的V/F特性；（4） 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（1） 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；（3） 減少了羅茨風機及其消聲器等的機械振動、噪聲和沖擊；（4） 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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羅茨風機變頻節電：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。《中華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?，調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??；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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