一、羅茨風機工作原理
三葉羅茨鼓風機是一種雙葉輪同步壓縮機械，每個三葉型轉子用兩個軸承支承,利用一對同步齒輪,使兩個轉子的相對位置始終保持不變。屬容積式鼓風機，具有強制輸氣特征。作為回轉式機械，具有比較穩定的工作特性，轉子與轉子、轉子與泵體、轉子與側蓋之間都有微小間隙，因而工作腔內沒有摩擦,無接觸磨損部分；經濟耐用，無需潤滑，使用壽命長，動力平衡性好。運轉一周有六次吸排氣過程，容積效率高。結構簡單，使用維護方便，不需要內部潤滑，輸送的介質不含油等特點。泵轉子的支承采用了可靠的消隙結構,轉動部件作細致的動平衡,并采用高精度的斜齒輪,因此,運行平穩,噪聲低,使用更加可靠,可在高壓差下長期運行。動密封部位采用了進口的專利技術,并采用進口油封,控制軸封處的跳動量小于0.01mm。
二、現場情況
根據現場的觀察和操作工的描述：
現場電機的型號為：Y315MI-6、額定電流為168.8A、額定轉速為980r/min、額定電壓為380V、運行電流100A左右；風門的開度為50%-90%之間（根據現場操作工的介紹）；那么我們以閥門最大的工作狀態進行分析：
貴廠風機為90KW（風門開度實際為90%）計算風機功率為：90KW實際使用的功率是電動機額定功率的85%。按照每年工作300天，一天工作24小時，每度電0.5元計算每年的電費理論值為（1KW×1小時=1度電）：
90KW×300天×24小時×0.5元×85%≈27.6萬元
三、投資回收期
應用變頻器將風門完全開啟，將風機轉速將為原有轉速的85%，即（按最高頻率），頻率為42.5HZ，那么實際運行效率為：
運行率%=[1-（1-15%）3]×100%
? ? ? ? ? ? ?=61.5%
理論計算電費應為：
90KW×300天×24小時×0.5元×61.5%=19.9萬元/年
節省電費為：
?27.6-19.9=7.7萬元/年
（那么一年就可以收回投資成本）
四、改造方法及線路圖
我們改造遵循小改動，高效率的原則；所以以前的線路我們不動，只是在以前的線路和電動機之間，加上我們的變頻裝置，在變頻工作模式下，由變頻器輸出的電壓來驅動風機；在工頻模式下由以前的市電來驅動風機；
從以前的電源端引三相380v的電壓到我們的變頻器QF端，作為我們變頻器的工作電壓，再由我們變頻器的輸出端（U、V、W）輸出我們所需要的三相可變電源來控制我們風機電動機的轉速；從而達到我們所需求的風量，使電機在最佳的模式下運行。
圖1
考慮操作工在樓上操作，我們可以把調速按鈕放在樓上，操作工就可以在樓上直接操作。樓上做一只轉速表，操作工可以看見電動機的當前轉速，這樣方便操作工的操作。
為了保障我們的正常工作，我們加裝了工——變頻轉換系統；當變頻器有故障時，我們可以切換到工頻運行；
五、改造后的優點
（1）可以使電動機平滑啟動，有效的減小了啟動電流，把啟動電流控制在額定電流的2倍以內；
（2）減小了對電機軸承、風機軸承和機械的硬性沖擊，降低了系統的維護成本和維護工勞動強度；
（3）使電機在最佳的狀態下運行，減少企業的運行成本；
（4）變頻器對電機有過流、過載、過壓、過熱、欠壓和接地保護。
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。控制電源故障時，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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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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羅茨鼓風機反轉，老生常談的一個問題，在前面的文章中，錦工風機有幾次提及到了，如果您想了解反轉的危害，可以點擊下面的文章進行查看：
羅茨風機不能反轉，杯具不能再上演了
羅茨風機反向轉動的危害！
羅茨風機反轉對于風機的電機、機殼、葉輪、墻板、齒輪都有一定的損壞，尤其是對電機的損壞，可能瞬間就會燒壞，您可能會問，電機電線接反可以反轉，反向轉動就行了，葉輪齒輪既然能夠正向轉動，那么也可以反向轉動了，這個理解是沒錯的，但是！但是！這種情況只適合空載情況下，而正常連接的工況下，羅茨風機管道會有逆止閥的，而逆止閥是不允許空氣逆流的，當電線接反，逆向轉動時，羅茨風機會強制輸送氣體，導致羅茨風機處于超壓狀態，造成電機損壞。
羅茨風機反轉造成的損壞很嚴重，例如：我們曾接待過一位維修的客戶，可以說是萬分著急，該客戶使用羅茨風機為污水曝氣用的，該客戶在維修羅茨風機時，就是因為電線接反，造成風機瞬間損壞，需要對羅茨風機進行維修，咨詢我們能否上門維修，這里錦工風·機小編 要說一下，一般我們是不提供上門維修服務的，原因不僅僅是風機體積的問題，拆卸檢測都需要專門的設備，只能進行返廠維修。
為何說該客戶萬分著急呢？污水曝氣行業中，在污水池中有菌落存在，如果污水曝氣池菌落在羅茨風機停轉的情況下，24小時內就會出現死亡的情況，所以，該客戶十分著急，希望能夠盡快解決，但是這是不現實的，即便是重新更換一臺新的設備，24小時內估計也很難完工，面臨這樣的情況，只能組織技術人員進行維修，或者，直接更換備機，如果沒有備機只能重新采購了。
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