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罗茨风机如何实现调速_罗茨风机

时间:2021-07-25 08:36  来源:锦工原创

罗茨风机如何实现调速:一种脱硫用罗茨风机调速装置的制作方法

  本实用新型涉及一种脱硫用罗茨风机调速装置。

  背景技术:

  在保证机组正常、稳定的运行同时,需要进一步优化系统结构,减少系统的能耗,在脱硫系统中采用必要的节能降耗措施,以减少脱硫系统的运行费用,将会产生一定程度上的经济效益和环境效应。在整个脱硫系统中,若脱硫剂为石灰石粉,氧化风机的电耗约占脱硫系统的10%;若脱硫剂为石灰石块,氧化风机的电耗约占脱硫系统的6~8%,氧化风机的电耗在脱硫系统的电耗中的比重也相对较大,节能降耗具有重大的意义。

  脱硫系统中的氧化风机主要分为罗茨风机、多级离心风机和单级高速离心风机三种形式,其中多级离心风机和单级高速离心风机的运行方式和控制方式基本上相同,罗茨风机与离心风机的运行不相同。罗茨鼓风机属于容积式气体压缩机,输送的风量与转数成比例。其工作原理是:由两个叶轮(或三叶)在箱体内互为反方向匀速旋转,使箱体和叶轮所包围着的一定量的气体由吸入的一侧输送到排出的一侧。罗茨鼓风机的主要特点是:1)叶轮和轴为整体结构,且叶轮无磨损,风机性能持久不变,可以长期连续运转;2)具有硬排气特性,压力变化时,流量变化很小,在设计压力范围内,管网阻力变化时其流量变化很小,适用于在流量要求稳定而阻力变化幅度较大的工作场合;3)由于罗茨鼓风机在工作过程中存在冲击脉动,导致罗茨鼓风机噪声较高,会给周围环境带来极大的影响。

  目前脱硫用罗茨风机为固定状态运行,现场不会随着机组负荷以及现场的实际情况进行相应的调整运行,该运行方式在机组较大负荷运行或脱硫系统入口烟气参数与设计相匹配时运行情况合适,实际运行中易出现较大的能源浪费。为了保证脱硫系统安全、经济运行,脱硫用罗茨风机随着机组的运行负荷、烟气参数的变化需要进行调整。现有技术在氧化风机利旧改造时,增加了变频器,能够实现节电30%左右,虽然节电效果明显,但需增加变频器室及其配套设施,改造内容相对较多,投资也相对较大。同时,现有氧化风机所配电机均为异步电动机,虽然其运行稳定,故障率低,但从节能角度来看,异步电动机体现不出节能效果。

  技术实现要素:

  针对上述问题中存在的不足之处,本实用新型提供一种脱硫用罗茨风机调速装置,无需增加变频室即可实现较好的节能效果。

  为实现上述目的,本实用新型提供一种脱硫用罗茨风机调速装置,包括连接在永磁同步变频电机和罗茨风机之间的永磁耦合调速器,所述永磁耦合调速器包括:固定在所述永磁同步变频电机输出轴上的铜导体转子、固定在所述罗茨风机输入轴上的永磁体转子、用于调整所述铜导体转子和所述永磁体转子之间气隙厚度或者啮合面积的调节机构,以及用于驱动所述调节机构的调速驱动器;

  所述罗茨风机上设置有转速传感器,所述调速驱动器输入端与所述转速传感器及上位机连接,所述调速驱动器输出端与所述调节机构连接驱动所述调节机构动作;

  其中,所述罗茨风机用于将氧化空气输送至脱硫吸收塔内将亚硫酸钙强制氧化,所述永磁同步变频电机与所述罗茨风机配套使用。

  作为本发明进一步的改进,所述铜导体转子和所述永磁体转子均为圆盘式转子。

  作为本发明进一步的改进,所述调节机构用于调节所述铜导体转子与所述永磁体转子之间的气隙厚度。

  作为本发明进一步的改进,所述铜导体转子和所述永磁体转子均为筒形转子。

  作为本发明进一步的改进,所述调节机构用于调节所述铜导体转子与所述永磁体转子之间的啮合面积。

  本实用新型的有益效果为:

  1、罗茨风机能够实现0~25%的节能,甚至更多;

  2、罗茨风机的启动能够逐步运行,避免现场的突然启动和停止,能够更好地保护设备,增加设备及其零部件的使用寿命,减少现场检修维护量和维护费用;

  3、永磁耦合调速器为机械零件,没有其他配件,减少后续的运行与维护成本;

  4、现场能够根据机组的实际运行情况调整的风机的运行状况,减少设备的浪费,降低现场的运行费用。

  附图说明

  图1为本实用新型一种脱硫用罗茨风机调速装置的示意图。

  图中:

  1、永磁同步变频电机;2、永磁耦合调速器;3、罗茨风机。

  具体实施方式

  如图1所示,本实用新型实施例所述的一种脱硫用罗茨风机调速装置,其特征在于,包括连接在永磁同步变频电机1和罗茨风机3之间的永磁耦合调速器2,永磁耦合调速器2包括:固定在永磁同步变频电机1输出轴上的铜导体转子、固定在罗茨风机3输入轴上的永磁体转子、用于调整铜导体转子和永磁体转子之间气隙厚度或者啮合面积的调节机构,以及用于驱动调节机构的调速驱动器;

  罗茨风机3上设置有转速传感器,调速驱动器输入端与转速传感器及上位机连接,调速驱动器输出端与调节机构连接驱动调节机构动作;

  罗茨风机3用于将氧化空气输送至脱硫吸收塔内将亚硫酸钙强制氧化,永磁同步变频电机1与罗茨风机3配套使用。

  本发明将配套使用的异步电机替换为永磁同步变频电机,具有以下特点:

  (1)具有高效率、高节能经济运行特性范围宽的特点(负载在25~120%时,效率可达95%以上),比如负载率为50%时,异步电机的效率下降到89%,永磁同步变频依然可以保持95%的高效。

  (2)具有高启动转矩、高嵌入转矩、高过载能力、高功率密度的特点,使得在永磁同步变频与变频器、或与永磁同步变频软启动器配合使用时,可以根据实际轴功率大大降低设备驱动电机的装机容量,减少了电机的空载损耗。

  (3)具有高功率因数的特点(功率因数可达98%以上),使得供电系统中无需再提供无功,取消了无功功率补偿器,减少了设备投资和故障点。同时由于有功、无功电流的大幅下降(比同容量异步电机下降30%),使得所有供电电缆截面、供电变压器、柜内母牌、开关等容量都会降低,减少设备投资的同时,减少了变压器及输电线路的损耗。

  (4)具有高可靠性、高互换性的特点,即与同容量的异步电机有相同的机座号和出线方式,使得永磁同步变频替换异步电机是非常简单方便。

  罗茨风机属于定容式回转鼓风机,相当于恒流源,转子在一定的转速下,当压升在允许的涉及范围内变化适用时,其流量几乎稳定不变,根据罗茨风机的流量的特性计算式:

  式中,D为转子直径(m),l为转子长度(m),n为转子转速(r/min),λv为容积系数,λv=0.55~0.9。

  从上式可以看出,改变与罗茨风机连接的转子的速度即可改变流量。

  罗茨风机转速改变以后,其轴功率就相应改变,用下式计算:

  式中,ΔP为罗茨风机进出口压差,ηv、ηm为容积效率、机械传动效率。

  从上式可以看出,罗茨风机的性能特点是转速和流量之间保持正比的关系,转速与功率也成正比关系,通过改变转速可以实现选择最佳工作点。改变罗茨风机转速可以实现选择最佳工作点的目标,合理控制使用风量即流量大小,根据罗茨风机转速与功率成正比的关系,罗茨风机的转速减小,罗茨风机需要消耗的电功率也下降,从而实现罗茨风机的节能降耗。

  本发明的永磁耦合调速器2可采用盘式永磁耦合调速器和筒形永磁耦合调速器。

  采用盘式永磁耦合调速器时,铜导体转子和永磁体转子均为圆盘式转子,此时,调节机构用于调节铜导体转子与永磁体转子之间的气隙厚度,通过气隙厚度的变化来调节铜导体转子和永磁体转子之间的传递转矩,从而完成罗茨风机3转速的调节。

  采用筒形永磁耦合调速器时,铜导体转子和永磁体转子均为筒形转子,此时,调节机构用于调节铜导体转子与永磁体转子之间的啮合面积,通过啮合面积的变化来调节铜导体转子和永磁体转子之间的传递转矩,从而完成罗茨风机3转速的调节。

  采用上述脱硫用罗茨风机调速装置的调速方法,包括以下步骤:

  步骤1,上位机根据脱硫系统所需氧化风的流量,计算出罗茨风机3的理论转速;

  步骤2,罗茨风机3上的转速传感器获取罗茨风机3的当前转速,上位机结合步骤1中的理论转速,得到罗茨风机3所需要的调整转速;

  步骤3,调速驱动器根据接收到的调整转速的调整信号,将该调整信号转换成电流信号后驱动调节机构动作,调节机构调节固定在永磁同步变频电机1输出轴上的铜导体转子和固定在罗茨风机3输入轴上的永磁体转子之间的气隙厚度或啮合面积,改变铜导体转子和永磁体转子之间的传递转矩,从而改变罗茨风机的输出转速。

  当采用盘式永磁耦合调速器时,铜导体转子和永磁体转子均为圆盘式转子,此时,调节机构用于调节铜导体转子与永磁体转子之间的气隙厚度,通过气隙厚度的变化来调节铜导体转子和永磁体转子之间的传递转矩,从而完成罗茨风机3转速的调节。步骤3中具体的调节方式为:当调整转速是降低转速时,调速驱动器驱动调节机构增大铜导体转子和永磁体转子之间的气隙厚度,铜导体转子远离永磁体转子,穿过铜导体转子的磁力线数量减小,感应磁场变小,此时,铜导体转子和永磁体转子之间的传递转矩变小,罗茨风机的输出转速变小;当调整转速是升高转速时,调速驱动器驱动调节机构减小铜导体转子和永磁体转子之间的气隙厚度,铜导体转子距离永磁体转子较近,穿过铜导体转子的磁力线数量增加,感应磁场变大,此时,铜导体转子和永磁体转子之间的传递转矩变大,罗茨风机的输出转速变大。

  当采用筒形永磁耦合调速器时,铜导体转子和永磁体转子均为筒形转子,此时,调节机构用于调节铜导体转子与永磁体转子之间的啮合面积,通过啮合面积的变化来调节铜导体转子和永磁体转子之间的传递转矩,从而完成罗茨风机3转速的调节。步骤3中具体的调节方式为:当调整转速是降低转速时,调速驱动器驱动调节机构减小铜导体转子和永磁体转子之间的啮合面积,作用在铜导体转子的磁力线数量减小,感应磁场变小,此时,铜导体转子和永磁体转子之间的传递转矩变小,罗茨风机的输出转速变小;当调整转速是升高转速时,调速驱动器驱动调节机构增大铜导体转子和永磁体转子之间的啮合面积,作用在铜导体转子的磁力线数量增加,感应磁场变大,此时,铜导体转子和永磁体转子之间的传递转矩变大,罗茨风机的输出转速变大。

  采用本发明的脱硫用罗茨风机调速装置后,脱硫系统及氧化风机节能降耗情况表如下:

  从结果可以看出,本实用新型脱硫用的罗茨风机搭配永磁同步变频电机,增加的配套设施少,无需对原有脱硫系统进行大量改造,投资成本小,并采用永磁耦合调速器调速,能够实现风机较大的节能效果,避免了脱硫系统运行中的能源浪费。

  以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

罗茨风机如何实现调速:罗茨风机变频调速运行方式分析

  在绝大多数情况下,三叶罗茨鼓风机都工作在偏离风量需求的状态下,即三叶罗茨鼓风机按不变的设计指标投入运行,造成风量过大,从根本上讲,三叶罗茨鼓风机的定速运行与实际风量需求的不断改变的情况不相适应。通过对三叶罗茨鼓风机采取变频调速,当实际需求风量较小时,通过调低转速,罗茨鼓风机的轴功率可大幅度地成3次方规律降低,折入轴功率也减少,从而使运行电耗大幅度地降低。与采用挡板成闸门调节风量的方法相比,变频调速可高效率地实现需用功率与实际供给功率的匹配。 三速选择运行 电机可以预先给定的3种速度运行。三叶罗茨鼓风机在不同的季节、不同的时段由于用风量需要不同而进行风量切换,振动筛筛分不同材质的颗粒时.以预先给的速度运转。应用逆变器的电机三速选择运转回路,使用SA—OT2选用件构成的电路。 高、中、低的速度指令由外部输入后,则选定频率给定信号给逆变器输入指令,以结定的速度运转。A型逆变器设有三速选择信号用端子,对于此场合是方便的,所以术需要选用件。频率给定可有3挡速度,高、中、低速,各自使用电位器可以调节。 值得注意的是要有联锁回路,防止有2个外部速度给定信号同时输入。选用件与逆变器间的频率给定信号由于电压低.电流弱,原则上不能有接点加入。加入接点时,为防止接触不良应当用2个灵敏继电器接点并联使用,提高工作可靠程度。 自动运行 在电机在运转过程中自动控制流量、压力、温度的变化,使之为一定值,这种情况叫自动运行。采取自动运行模式,首先检出作为三叶罗茨鼓风机、水泵输出的流量、压力、温度的变化,用PID(比例积分、微分控制)调节器调节速度,使用FR-FA选用件构成电机自动运转回路图。将流量、压力、速度检出器的输出输入给PID调节器,给出速度指令使电机自动运转,以保持检出值为给定值。选用件FR-FA是将PID调节器的电流输出变换为电压输出的一种I/U变换器。对于仅使用自动运转时,可将逆变器本身的频率给定信号切换开关选择在20mA处,不需要前置放大器(仅对A型)。 并联运行 采用一台逆变器同时驱动多台并联电动机运行,叫并联运行。这种并联运行方式主要用于换气扇等小容量三叶罗茨鼓风机的统一速度控制。而且这种运行方式,不能使用逆变器内的电子热保护,所以每台电机外加热继电器。逆变器在运行中如果将停止的电机直接投入,有时因启动电流保护装置动作,使逆变器停止工作。 并联运行 采用一台频率给定器向多台逆变器发出速度指令,使电机并联运转,称为并联运行。这种运行方式用途及注意事项:这种运行方式主要用于中容量的泵类、罗茨鼓风机、皮带输送机等控制为防止干扰产生误动作,频率给定器的接线要使用屏蔽线。 比例运行 通过给定多台电机的运转速度比例来控制调节多台电机速度的运行方式叫比例运行。如3台皮带输送机按某比例供给3种原料,混合比由各比例给定单元给定,然后只转动主速给定器就可以改变全体的速度。田中示出了比例结定,电源接通,启动开关接通后,即使主速给定器的刻度指示为零,M3输送机也工作运转,再转动主速给定器的旋钮,则M2、M1顺次开始旋转。在中途M1、M2的转速也变为相同,然后M3、M1顺次升到额定转速,但M2到后也达不到额定转速。该运行方式由于频率给定信号电压低、电流弱,需接入触点时要用微电流开关用继电器的2个触点并联;信号线的接线要远离动力线,并采用绞合屏蔽线。 变频器的选取 对于三叶罗茨鼓风机系统的变频调速设计,选取变频器时应首先必须充分认识到使用变频调速的目的是什么;变频调速系统应用在什么场合及负载特性的具体情况,并从容量、输出电压、输出频率、保护构造、U/f(电压/频率)模式、电网一逆变器的切换、瞬停再启动等诸方面进行综合考虑,进而选择满足要求的机种、机型。 通常变频器主要技术指标以适用电机功率(kw)、输出容量(kvA)、额定输出电流(A)表示:其中,额定输出电流为变频器可以连续输出的交流电流有效值,不管用于何种用途.都不允许电流连续流过值超过此值。输出容量指:三相情况下的额定输出电压与额定输出电流决定的三相视在功率。适用电机功率是以2、4极标准电机为对象,表示在输出额定电流以内可以传动的电机功率,鼠笼式电动机是2极电机即一对极电机,变频调速系统能很经济地与鼠笼式异步电动机构成控制调速配合使用。常常将变频器功率选得比实际配用电机功率更大一些。 变频器已经广泛地应用于交流电动机的速度控制,其主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。在三叶罗茨鼓风机、水泵、压缩机等流体机械上应用变频器可以节约大量电能。除此之外,如果将恒速交流电力拖功系统改造为转速可调的交流调速系统,可以取得明显的节能效果:例如:交流调速应用生产加工制造企业三叶罗茨鼓风机、压缩机、水泵类机械,把原来用挡板、节流阀控制风量、流量方式改为转速控制方式,由于电动机所消耗的功率与转速的立方成正比,因而能获得显著的节能效果。 自控式变频调速 除了利用静止的变频装置给同步电动机提供变频变压电源外,自控式变频调速与他控式变频调速不同之处在于同步电动机的转子上装有一台转了位量检测器,由它发出信号来控制变频装置的输出电压的频率。也就是说,自控式中的变频装置与他控式中的变频装置不向,自控式变频装置中的输出频率不是独立调节的,而是由转子位置检测器控制的。调速时,通过改变同步电动机的输入电压来调节转速。例如当U1减小时,T减小,打破了原有的平衡,n下降,这时转了位置检测器发出信号,调节变频装置的输出频率,使人随之下降,T回升,直到重新出现T=T2+T0为止,电动机在一个比原来低的频率和转速下重新稳定运行,由于这种电动机的定子频率与转子转速始终保持同步,电动机不会出现失步等问题,这是这种调速方法重要优点之一。

罗茨风机如何实现调速:罗茨风机的风量怎么进行调节

  原标题: 罗茨风机的风量怎么进行调节

  1、调节电机转速

  风机转速越高,流量越大,这个想必大家都能理解,单位时间内,罗茨风机压缩的空气越多,流量就越大。

  2、调节电机变频器

  其实调节变频器改变的还是转速,所以,原理与上面条相同。其中,调节皮带或者皮带轮来改变风量,原理都是一样的,都是对转速产生了影响,进而影响了风量。

  3、调整旁路阀门

  阀门,可以调节风机风量的损失量,打开的越大,空气外泄越多,风量就会降低,而旁路阀门开启的越小,气体外泄越少,风量越大。

  二、错误调节风量姿势

  1、调节出口阀门或者管路

  罗茨风机安装好之后,不能通过调节出口阀门和管路来进行风量大小调节,原因是:出口管路或者阀门进行调节,罗茨风机的负压就会发生变化,影响风机的正常使用,超压过大,可能会造成电机的损坏。

  2、调节风机“叶片”

  在罗茨风机行业,风机的“叶片”叫做“叶轮”,而叶片的用词多用在离心风机行业,只要在罗茨风机行业,提到了叶片,文章内容大多从离心风机技术资料篡改而来,原因是:离心风机与罗茨风机的工作原理截然不同,构造也不同,离心风机的扇叶成片状,而罗茨风机的转子是轮的形式。

  3、进气流量调节

  进气流量调节,有人提出通过改变进气口来进行风量调节,可是罗茨风机风量调小封进口消音器,如果是风量调大该怎么调整?罗茨风机可以通过双级串联来增锦工量,这是完全可行的,但是单级罗茨风机与双级罗茨风机结构差异很大,通过调整进口风量来调小风量会造成资源浪费,所以说:通过调节罗茨风机进口处调节风量是不合理的,如果是合理的,那只能更换风机。

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罗茨风机如何实现调速:罗茨鼓风机变频控制方法指南!

  原标题:罗茨鼓风机变频控制方法指南!

  罗茨鼓风机的变频调速方法,为了适应不同条件下的曝气,变频电机的使用也节省了工作中的耗电成本! 是个更好的设计。 由于同步速度与电源频率成比例,因此只要电源频率可以连续变化,就可以实现无级调速。 变频调速不会人为地增加滑差。 该方法被称为现代交流调速的基础和辅助,是三叶罗茨鼓风机的理想和有前途的速度控制方法。

  罗茨风机逆变器可分为两类:AC→DC→AC逆变器和AC→AC逆变器。 前者也称为带有直流回路的间接逆变器,后者也称为直接逆变器。 简单地说,通过改变罗茨鼓风机的异步电动机的定子端的输入功率的频率来改变电动机的速度的方式变为可变频率调节。 罗茨鼓风机中经常使用的变频调速装置主要包括可变直接转换型的三种电压型,电流型和脉宽调制型。

  罗茨鼓风机变频调速的优点是效率高,调频无附加滑差,速度范围宽,一般可达20:1,硬特点,调速精度高,易于实现无级调速。 由于大多数逆变器可以实现能量反馈,因此启动相当于分级启动,因此启动和制动的能耗很小。 当旧设备重建时,由于可以使用原始的笼式电动机,因此减少初始投资是特别有利的。 根据不同的负载要求,三叶罗茨鼓风机变频调速可以给出不同的协调控制模式。 它特别适用于调节深度运行或频繁启动,如开关控制的罗茨鼓风机。 此时,选择壳体比电动机功率快,并且执行节能操作。

  对于变频电机的工作原理,用户可以通过变频柜简单介绍电机的Hz,电机的速度会降低。 变频电动机的优点在于,在电动机的转速降低之后,电动机产生的转矩不会改变。 它的功率没有变化。 变频的功率已经下降,这在节省点方面发挥了作用。 一般来说,大功率用户将使用更多的频率转换,而使用低功率的电机用户将使用较少的频率转换。

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