矢量變頻器啟動羅茨風機：一種脫硫用羅茨風機的變頻運行裝置的制作方法

　　本實用新型涉及脫硫技術領域，具體而言，涉及一種脫硫用羅茨風機的變頻運行裝置。

　　背景技術：

　　在保證機組正常、穩定的運行同時，需要進一步優化系統結構，減少系統的能耗，在脫硫系統中采用必要的節能降耗措施，以減少脫硫系統的運行費用，將會產生一定程度上的經濟效益和環境效應。在整個脫硫系統中，若脫硫劑為石灰石粉，氧化風機的電耗約占脫硫系統的10％；若脫硫劑為石灰石塊，氧化風機的電耗約占脫硫系統的6～8％，氧化風機的電耗在脫硫系統的電耗中的比重也相對較大，節能降耗具有重大的意義。

　　電廠機組不能滿負荷運行，同時煤質的含硫量達不到原設計值，從而造成脫硫系統中氧化風機在現場實際運行過程中，存在一定的調整空間。

　　脫硫系統中的氧化風機主要分為羅茨風機、多級離心風機和單級高速離心風機三種形式，其中多級離心風機和單級高速離心風機的運行方式和控制方式基本上相同，羅茨風機與離心風機的運行不相同。羅茨鼓風機屬于容積式氣體壓縮機，輸送的風量與轉數成比例。其工作原理是：由兩個葉輪(或三葉)在箱體內互為反方向勻速旋轉，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側輸送到排出的一側。羅茨鼓風機的主要特點是：1)葉輪和軸為整體結構，且葉輪無磨損，風機性能持久不變，可以長期連續運轉；2)具有硬排氣特性，壓力變化時，流量變化很小，在設計壓力范圍內，管網阻力變化時其流量變化很小，適用于在流量要求穩定而阻力變化幅度較大的工作場合；3)由于羅茨鼓風機在工作過程中存在沖擊脈動，導致羅茨鼓風機噪聲較高，會給周圍環境帶來極大的影響。

　　目前脫硫用羅茨風機為固定狀態運行，脫硫運行現場不會隨著機組負荷以及現場的實際情況進行相應的調整運行，該運行方式在機組較大負荷運行或脫硫系統入口煙氣參數與設計相匹配時運行情況合適，實際運行中易出現較大的能源浪費。從氧化風機所配電機來看，原來氧化風機電機均為異步電動機，雖然其運行穩定，故障率低，但從節能角度來看，異步電動機體現不出節能效果。為了保證脫硫系統安全、經濟運行，脫硫用羅茨風機隨著機組的運行負荷、煙氣參數的變化需要進行調整。

　　技術實現要素：

　　為解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種脫硫用羅茨風機的變頻運行裝置，能根據機組的實際運行情況調整羅茨風機的運行情況，減少設備的浪費，降低現場的運行費用。

　　本實用新型提供了一種脫硫用羅茨風機的變頻運行裝置，包括：永磁同步電機、連接在所述永磁同步電機上的羅茨風機、以及用于驅動控制所述永磁同步電機的變頻器，所述變頻器輸入端與工頻電源相連，所述變頻器輸出端與所述永磁同步電機輸出軸相連；

　　所述變頻器位于變頻柜內，包括整流器、濾波器、逆變器和控制器，所述整流器輸入端與工頻電源相連，所述整流器輸出端與所述濾波器輸入端相連，所述濾波器輸出端與所述逆變器輸入端相連，所述逆變器輸出端與所述永磁同步電機輸出軸相連，所述整流器、所述濾波器和所述逆變器均與所述控制器相連；

　　所述羅茨風機上設置有轉速傳感器，所述轉速傳感器與所述控制器相連；

　　其中，所述羅茨風機用于將氧化空氣輸送至脫硫吸收塔內將亞硫酸鈣強制氧化，所述永磁同步電機與所述羅茨風機配套使用。

　　作為本實用新型進一步的改進，所述羅茨風機與所述永磁同步電機通過聯軸器相連。

　　作為本實用新型進一步的改進，所述羅茨風機與所述永磁同步電機直接相連。

　　作為本實用新型進一步的改進，所述控制器包括：

　　檢測電路：檢測所述濾波器濾波平滑后的電壓、電流信號；

　　運算電路：將所述轉速傳感器的速度信號同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，確定所述逆變器的輸出電壓、頻率；

　　驅動電路：根據確定的輸出電壓、頻率驅動所述逆變器的開關器件的導通、關斷；

　　保護電路：根據所述逆變器的輸出電壓，當發生過載或過電壓時，保護所述逆變器和所述永磁同步電機。

　　本實用新型的有益效果為：

　　1、能夠實現0～20％的節能，甚至更多；

　　2、羅茨風機的啟動能夠逐步運行，避免現場的突然啟動和停止，能夠更好地保護設備，增加設備及其零部件的使用壽命，減少現場檢修維護量和維護費用；

　　3、現場能夠根據機組的實際運行情況調整的風機的運行狀況，減少設備的浪費，降低現場的運行費用。

　　附圖說明

　　圖1為本實用新型實施例所述的一種脫硫用羅茨風機的變頻運行裝置的示意圖。

　　圖中，

　　1、永磁同步電機；2、變頻器；3、羅茨風機。

　　具體實施方式

　　下面通過具體的實施例并結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。

　　如圖1所示，本實用新型實施例的一種脫硫用羅茨風機的變頻運行裝置，包括：永磁同步電機1、連接在永磁同步電機1上的羅茨風機3、以及用于驅動控制永磁同步電機1的變頻器2，變頻器2輸入端與工頻電源相連，變頻器2輸出端與永磁同步電機1輸出軸相連；

　　變頻器2位于變頻柜內，包括整流器、濾波器、逆變器和控制器，整流器輸入端與工頻電源相連，整流器輸出端與濾波器輸入端相連，濾波器輸出端與逆變器輸入端相連，逆變器輸出端與永磁同步電機1輸出軸相連，整流器、濾波器和逆變器均與控制器相連；

　　羅茨風機3上設置有轉速傳感器，轉速傳感器與控制器相連；

　　其中，羅茨風機3用于將氧化空氣輸送至脫硫吸收塔內將亞硫酸鈣強制氧化，永磁同步電機1與羅茨風機3配套使用。

　　整流器將工頻交流電轉換為直流電，濾波器將轉換后的直流電進行濾波平滑，逆變器將濾波平滑后的直流電轉化成不同頻率、寬度、幅度的方波，控制器將信號傳送給整流器、濾波器和逆變器，同時接收來自這些部分的信號，并控制輸出方波的頻率、幅度與脈寬，使其疊加為近似正弦波的交流電，驅動永磁同步電機1。

　　羅茨風機3與永磁同步電機1通過聯軸器相連或直接相連。

　　其中，控制器包括：

　　檢測電路：檢測濾波器濾波平滑后的電壓、電流信號；

　　運算電路：將轉速傳感器的速度信號同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，確定逆變器的輸出電壓、頻率；

　　驅動電路：根據確定的輸出電壓、頻率驅動逆變器的開關器件的導通、關斷；

　　保護電路：根據逆變器的輸出電壓，當發生過載或過電壓時，保護逆變器和永磁同步電機1。

　　本實用新型將配套使用的異步電機替換為永磁同步電機，永磁同步電動機的結構簡單，體積小，工作可靠，故障率低，是天然的防爆電機，與三相異步感應電動機的定子部分基本一致，其主要區別是在轉子部分，其轉子采用實心結構，嵌置銅棒啟動籠型，預置磁體材料，由永磁體提供電機能量轉換所需損耗大量的磁場，代替傳統的轉子繞組感應磁能來提供勵磁，取消了電勵磁集電環電刷以及勵磁電源。具有以下特點：

　　(1)具有高效率、高節能經濟運行特性范圍寬的特點(負載在25～120％時，效率可達95％以上)，比如負載率為50％時，異步電機的效率下降到89％，永磁同步變頻依然可以保持95％的高效。

　　(2)具有高啟動轉矩、高嵌入轉矩、高過載能力、高功率密度的特點，使得在永磁同步變頻與變頻器、或與永磁同步變頻軟啟動器配合使用時，可以根據實際軸功率大大降低設備驅動電機的裝機容量，減少了電機的空載損耗。

　　(3)具有高功率因數的特點(功率因數可達98％以上)，使得供電系統中無需再提供無功，取消了無功功率補償器，減少了設備投資和故障點。同時由于有功、無功電流的大幅下降(比同容量異步電機下降30％)，使得所有供電電纜截面、供電變壓器、柜內母牌、開關等容量都會降低，減少設備投資的同時，減少了變壓器及輸電線路的損耗。

　　(4)具有高可靠性、高互換性的特點，即與同容量的異步電機有相同的機座號和出線方式，使得永磁同步變頻替換異步電機是非常簡單方便。

　　羅茨風機屬于定容式回轉鼓風機，相當于恒流源，轉子在一定的轉速下，當壓升在允許的涉及范圍內變化適用時，其流量幾乎穩定不變，根據羅茨風機的流量的特性計算式：

　　式中，D為轉子直徑(m)，l為轉子長度(m)，n為轉子轉速(r/min)，λv為容積系數，λv＝0.55～0.9。

　　從上式可以看出，改變與羅茨風機連接的轉子的速度即可改變流量。

　　羅茨風機轉速改變以后，其軸功率就相應改變，用下式計算：

　　式中，ΔP為羅茨風機進出口壓差，ηv、ηm為容積效率、機械傳動效率。

　　從上式可以看出，羅茨風機的性能特點是轉速和流量之間保持正比的關系，轉速與功率也成正比關系，通過改變轉速可以實現選擇最佳工作點。改變羅茨風機轉速可以實現選擇最佳工作點的目標，合理控制使用風量即流量大小，根據羅茨風機轉速與功率成正比的關系，羅茨風機的轉速減小，羅茨風機需要消耗的電功率也下降，從而實現羅茨風機的節能降耗。

　　采用本實用新型的變頻運行裝置后，脫硫系統及氧化風機節能降耗情況表如下：

　　從結果可以看出，采用這種調速裝置，羅茨風機能夠實現0～25％的節能，甚至更多，羅茨風機的啟動能夠逐步運行，避免現場的突然啟動和停止，能夠更好地保護設備，增加設備及其零部件的使用壽命，減少現場檢修維護量和維護費用。

　　本實用新型的變頻運行裝置的優點：

　　(1)調速效率高，屬于高效調速方式。這是由于在頻率變化后，永磁同步電機仍在同步轉速附近運行，基本保持額定轉差，只是在變頻裝置系統中會產生變流損失，以及由于高次諧波的影響，永磁同步電機的損耗增加，從而效率有所下降。

　　(2)調速范圍寬，一般可達20：1，在整個調速范圍內具有高的調速效率，變頻調速適用于調速范圍寬，且經常處于低負荷狀態下運行的場合。

　　(3)機械特性較硬，在無自動控制時，轉速變化率在5％以下；當采用自動控制時，能做高精度運行，把轉速波動率控制在0.5～1％左右。

　　(4)變頻運行裝置萬一發生故障，可以退出運行，改由電網直接供電，羅茨風機仍可繼續保持運轉。

　　(5)能兼作啟動設備，即通過變頻器將永磁同步電機啟動到某一轉速，再斷開變頻器，永磁同步電機可直接接到工頻電源使羅茨風機加速到全速。在變頻器向工頻電源切換時，一般有400～500％的沖擊電流產生，電網電壓瞬時下降，電動機受到機械沖擊。為了防止這種現象的產生，可在永磁同步電機和工頻電源之間并聯一個啟動電抗器，以便在啟動時抑制沖擊電流的產生。

　　本實用新型的變頻運行裝置的變頻運行方法，包括以下步驟：

　　步驟1，啟動永磁同步電機1、變頻器2和羅茨風機3。

　　步驟2，上位機根據脫硫系統所需氧化風的流量，計算出羅茨風機3的理論轉速。

　　步驟3，羅茨風機3上的轉速傳感器獲取羅茨風機3的當前轉速，上位機結合步驟1中的理論轉速，得到羅茨風機3所需要的調整轉速；

　　步驟4，變頻器2的控制器根據接收到的調整轉速的調整信號，將該調整信號轉換成控制信號后，控制變頻器2的逆變器調節輸出的電壓、頻率，驅動永磁同步電機1按照此電壓和頻率進行工作，進而改變羅茨風機3的輸出轉速。

　　進一步的，步驟1中，啟動變頻器2時，變頻器2的整流器將工頻交流電轉換為直流電，變頻器2的濾波器將轉換后的直流電進行濾波平滑。步驟4中，根據控制器的控制信號，逆變器將濾波平滑后的直流電轉化成電壓、頻率滿足調整轉速的交流電，驅動永磁同步電機1。

　　以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。

矢量變頻器啟動羅茨風機：羅茨風機上使用變頻器的優勢

　　對多數企業而言，電費是未被企業控制的最后一項本錢，人們普遍以為電費開支是難以被控制的，交電費 天經地義，由于用電設備消耗多少電，是同其機電特性所決定的，主觀的控制無能為力。很顯然，此觀念 是錯誤的。現在運用變頻器對機械設備節能控制技能減少電能資源的浪費，節約電費開支.

　　煉鋼廠、水泥制造、化纖等行業中都用到羅茨風機。在沒有調速控制之前，一般采用降壓起動，并且正常 運行后，電動機全速運行，而風量的大小則通過風門來調節。一般情況下，風門的開度為50%～80%，電機 只能是滿負荷運行，電動機的工作效率很低，造成很大浪費。 采用變頻器對羅茨風機進行控制，屬于減 少空氣動力的節電方法，它和一般常用的調節風門控制風量的方法比較，具有明顯的節電效果。

　　使用變頻器對羅茨風機實行節能改造后的優勢：

　　1、進步功率因素，減少無功功率損耗

　　2、具有自動節能 控制功能，能根據負載情況自動調整電壓，使電機運行在最高效率狀態下

　　3、變頻器采用低頻輸出額定轉矩，能對羅茨風機實行強有力的控制

　　4、節約能源，運行本錢降低

　　5 、延長羅茨風機的使用壽命

　　6、軟啟動、啟動時無大電流沖擊

　　江鼓品牌是一家有十余年設計、制造經驗的羅茨鼓風機專業廠家。公司全部三期建設累計投資一億五千萬余元，四期建設預計投資一億元人民幣，打造成集研發、設計、制造、經營于一體的復合型現代化企業。

矢量變頻器啟動羅茨風機：羅茨風機變頻調速運行方式

　　原標題：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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矢量變頻器啟動羅茨風機：羅茨風機啟動注意事項

　　紐邁特環保講解羅茨風機啟動注意事項：

　　（1）如果需要羅茨風機運行“工頻”時，則只需要把電控箱上相應的鼓風機開關打到“工頻”檔，然后按下“啟動”按鈕即可，其他風機的開關和變頻器的開關打到“停止”，注意在按下“啟動” 按鈕之前一定要檢查一下運行的風機出口閥門是否打開，按下的“啟動” 按鈕的風機與實際運行的風機是否一致。（ 章丘羅茨風機）

　　（2）如果需要風機運行“變頻”時，把變頻器的開關打倒“啟動”按鈕，然后把電控箱上相應的鼓風機開關打到“變頻”檔后即可，注意其他風機的開關處于“停止”，在把開關打到“變頻”檔之前一定要檢查一下運行的風機出口閥門是否打開，按下的“變頻” 按鈕的風機與實際運行的風機是否一致。

　　（3）待風機正常運轉后（一般需要1分鐘時間），然后將排氣閥慢慢的關閉，以免由于關閉過快，造成風機瞬時電流過大燒壞電機

　　冬季開機檢查：

　　1、羅茨風機基礎及皮帶罩是否緊固；

　　2、殼體內油位是否在規定的范圍內；

　　3、傳動皮帶松緊程度及磨損情況,必要時進行更換；

　　4、確認風機出口風管手動閥門已完全打開；

　　5、風機出口安全閥功能良好；

　　6、風機入口防護罩無堵塞,風機周圍清潔無雜物；

　　7、風機出口軟連接及輸送管道無損壞,密封良好；

　　8、羅茨鼓風機現場控制開關處于要求的"中控"或"現場"側。

　　以上就是章丘紐邁特環保為您介紹的羅茨風機啟動注意事項

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