曝氣池羅茨鼓風機變頻：求曝氣池鼓風機變頻改造原理

　　高壓變頻技術在風機中的應用

　　目前電機系統節能主要體現在以下幾個方面：用高

　　效節能電機替代落后低效電機、風機水泵低壓變頻改造、

　　高壓電機變頻調速改造以及無功就地補償。

　　目前，已經廣泛使用了低壓變頻器、軟啟動器

　　等設備，在電機節能方面已經取得一定成績。但在高壓電

　　機調速方面，由于受到技術和資金方面的限制未能全面鋪

　　開。隨著高壓變頻技術的成熟，為大功率高壓電動機調速

　　節能提供了廣闊的前景。目前，我公司已對煙化爐排煙

　　機、沸騰爐鼓風機、鋅系統二氧化硫風機等1 1 臺/ 套高壓

　　電機進行變頻節能技術改造。

　　1 高壓變頻節能的特點

　　變頻調速通過改變電機輸入頻率，來控制電機轉速，

　　本身不額外消耗電機功率，電機綜合效率較高，是一種高

　　效調速系統。

　　電機變頻調速有如下特點：

　?。? ）電機綜合效率較高，電機發熱量小，電機能耗低。

　?。? ）無級調速，精度高，調速范圍廣：0 －100 ％。

　?。? ）啟動電流小，沒有起動能耗，對電網無沖擊。

　　（4 ）與液力偶合器調速等相比，不產生轉差率損耗。

　　（5 ）功率因數高，提高電機的功率因數, 電機系統無

　　需另加無功補償裝置。

　　（6 ）自動化程度高，具有自動限流、限壓，失速防止、

　　減速再啟動（運轉中平滑再啟動、瞬時停再啟動），并具有

　　故障記錄和運行記錄及報警顯示，與D C S 等自動化控制系

　　統無縫聯接等功能；對系統的安全運行起到良好的保證作

　　用。

　　（7 ）智能化地滿足工藝控制要求。變頻器可以根據

　　D C S 等自動化控制系統發出的指令，實時調整電機轉速，

　　滿足生產線工藝要求，提高產品質量。

　?。? ）智能化地根據電量成本，調整電機轉速。由于近

　　十年來電力建設的不斷發展，電力供求矛盾正變得復雜多

　　樣，由于大量水電站的建成及投入使用，使部分火電機組

　　從某種意義上竟已變成調峰機組，而且隨著用電量的周期

　　變化，爐窯的進水量、送風、引風等也要跟著變化，也就

　　是說必須對送引風機的流量進行調節才可以滿足生產的

　　需要。因此變頻器根據用電量的周期變化, 對爐窯的進水

　　量、送風、引風等進行控制，在電價低的時段多生產，在

　　電價高的時段少生產，降低企業生產成本，提高企業效

　　益、降低企業能耗。

　　由上述分析對比可見，用于電機調速最有效、最節能

　　的方式應當是變頻調速方式。

　　2 高壓電機變頻調速節能原理

　　高壓電機節能主要應用于風機使用的場合。

　　當同一臺風機在不同的轉速時的流量之間、壓力（或

　　揚程）之間、功率之間的相互關系為：

　?。? ）風流量Q 與電機轉速n 的關系：

　　即：風流量與電機轉速成正比關系。

　　（2 ）風壓與電機轉速關系：

　　即：風壓的平方與電機轉速成正比關系。

　　（3 ）軸功率與電機轉速關系：

　　即：電機轉速的立方與電機軸功率成正比關系。

　　所以，適當地向下調整轉速，將大幅度地降低電機功

　　率；而大幅度地降低電機功率, 也就意味著大幅度地降低電機的電能消耗；這就是變頻調速以及其它調速方式的節

　　能原理。

　　3 高壓電機變頻方式

　　高壓變頻調速主要有“高- 低- 高”方式、“高- 低”方

　　式、“高- 高”等方式，其中“高- 高”方式效率較高，比較

　　符合電機節能降耗的需要。

　　高- 高方式變頻器與高- 低- 高方式變頻器的比較：

　　高- 高方式變頻器為直接6-10kV 輸入，6-10kV輸出不

　　需要設升壓變壓器；10kV 輸出電壓的變頻器，每相有8 個

　　功率單元相串聯。單元的輸入電壓為三相710V，輸出則為

　　單相0-710V，單元相互串聯疊加后可輸出相電壓5680V。由

　　于變頻器中點與電動機中性點不連接，變頻器輸出實際上

　　為線電壓，由A 相和B 相輸出電壓產生的UAB 輸出線電壓可

　　達10kV，為37 階梯波。由于多重疊加的辦法，變頻器輸出

　　電壓的諧波含量很小，已達到常規供電電壓允許的諧波含

　　量，不會引起電動機的附加諧波發熱。輸出電壓的d V / d t

　　也很小，不會給電機增加明顯的應力，因此可以向普通標

　　準型交流電將會因動機供電，而且不需要降容使用，特別

　　是用于舊設備改造。由于輸出電壓的諧波和dV/dt 都很小，

　　不需要附加輸出濾波器，輸出電纜也可以很長。由于諧波

　　很小，附加的轉矩脈動也很小，避免了由此引起的機械共

　　振，傳動系統及軸承的磨損也大為降低。

　　高- 低- 高方式變頻器

　?。? ）由于采用了降壓變壓器和升壓變壓器，因此變頻

　　調速系統的效率下降約為2 0 %；

　?。? ）由于升壓變壓器按50Hz 磁飽和制作，因此由低壓

　　升高壓過程中會導致輸出波形嚴重畸變引起電動機的附

　　加諧波發熱，由此引起的機械共振、傳動系統及軸承的磨

　　損。

　　（3 ）高- 低- 高方式變頻器在低頻時將會產生很大的

　　噪聲。

　　鑒于以上原因高- 低- 高方式變頻器在國內正被高科

　　技含量的高- 高方式的變頻器所替代。

　　我公司所采用的就是高- - 高變頻調速方式，變頻器

　　使用HARSVERT 系列變頻器。

　　4 技術創新和技術方案

　　4.1 風機的基本情況

　　表1 高壓電機基本情況表

　　我公司的這1 1 臺風機對風機流量的調節主要采用風

　　門調節方式，風門開度在30％－80％之間。風機采用變頻

　　調速電動機進行調速節能改造后，與采用風門調節相比，

　　其節電量取決于生產負荷的變化，生產負荷變化越大，節

　　電效果越顯著。通過對風機進行變頻調速改造之后，不僅

　　達到了節能的目的，還提高了整個系統的效率。

　　4.2 電機系統在變頻前的運行模式

　　1 1 臺高壓電機都是應用于風機傳動，對風機流量的

　　調節主要采用風門調節方式。

　　現在的風門調節方式是：通過改變風機的管網特性

　?。ㄕ{節擋風板）曲線來實現對風機的風量的調節，如下圖

　　所示。

　　圖1 改變風機的管網的特性曲線

　　從圖中可以看出，風機在管網特性曲線R 1 工作時，工

　　況點為M 1 ，其風量、風壓分別為Q 1、H 1 。如果要減少流量，

　　可將風機的擋風板關小，管網特性曲線變為R 2 ，工況點移

　　至M 2，風量、風壓變為Q 2、H 2。其實質是人為地增加或減少

　　風機的管網阻力，而風機的性能曲線（H —Q 曲線）不變，工

　　況點沿著風機的性能曲線（H —Q 曲線）由M 1 移到M 2，繼續

　　關小擋風板，特性曲線變為R 3，工況點移至M 3，從而達到調

　　節流量的目的。

　　這種方法結構簡單，操作容易，目前多數風機都采用

　　這種方法，但是由于人為地增加了風機的管網阻力，多消

　　耗了一部分能量，很不經濟，尤其是風量變化較大時，能

　　量損耗更大。

　　如果能直接對電機進行調速而達到風機流量控制，

　　那么由風機擋板增加風機的管網阻力所消耗的部分能量

　　就可以節約下來。所以，針對這種情況采取了取消風門控

　　制方式，改為電機調速的控制模式。

　　4.3 主回路系統方案

　?。? ）手動一拖一主回路如圖2 所示。

　　圖2 手動一拖一主回路

　　117

　　基本原理：它是由3 個高壓隔離開關QS1、QS2 和QS3 組

　　成（見左圖）。要求QS2 和QS3 不能同時閉合，在機械上實現

　　互鎖。變頻運行時，QS1 和QS2 閉合，QS3 斷開；工頻運行時，

　　QS3 閉合，QS1 和QS2 斷開。高壓開關QF、電 動機M 為現場原

　　有設備。

　　優點: 在檢修變頻器時，有明顯斷電點，能夠保證人

　　身安全，同時也可手動使負載投入工頻電網運行。

　?。? ）手動一拖二主回路

　　基本原理：它是由六個高壓隔離開關Q S 1 ～Q S 6 組成

　?。ㄒ娮髨D）。其中QS2 和QS3,QS5 和QS6 有電氣互鎖,QS1 和QS5,

　　QS4 和QS6 安裝機械互鎖裝置。如果M1 工作在變頻狀態，M2

　　可以工作在工頻狀態；相反如果M2 工作在變頻狀態，則M1

　　可以工作在工頻狀態；如果檢修變頻器，兩臺負載都可以

　　工頻運行。

　　優點：正常情況下，允許任一負載工作在變頻狀態。

　　延長電機使用壽命

　　兩臺設備一用一備的情況下主回路采取一拖二的方

　　式；一臺設備一對一主回路使用一拖一的方式。

　　圖3 手動一拖二主回路

　　4.3 變頻應用前后對照

　　表2 變頻前后對照表

　　由上表可看出，采用變頻調速后，大大提高了電機的

　　運行效率，達到了高效節能的目的。

　　5 總 結

　　通過對11 臺/ 套風機實施高壓變頻技術改造后，平均

　　節電率達27% 左右，年節電約1085 萬kWh，節能效果顯著，

　　達到預期效果，為緩解我國能源消耗過快, 完成國家能源

　　戰略做出了一定的貢獻；同時，經過變頻改造后，還有利

　　于風機系統降低振動、能夠減小磨損和噪聲，優化作業環

　　境，明顯地延長設備使用周期，為企業創造了可觀的經濟

　　效益和社會效益。

　　（上接第115頁）

　　沒斷開而引起的誤判斷，造成撥風失效。送風管道的逆止

　　閥關閉信號由行程開關接入，當風機停風后逆止閥自動關

　　閉，又形成撥風條件之一，逆止閥關閉信號的接入，主要

　　防止撥風后，停風的風機倒轉而損壞風機的現象發生。逆

　　止閥信號及電流與跳閘信號成串聯的關系，當前兩個條件

　　具備的情況下，往高爐送風管道的送風壓力，必須高于

　　160kPa 時方可允許撥風，當對方的送風壓力低于160kPa

　　時，是不允許撥風的，因為當對方的壓力低于1 6 0 k P a 時，

　　其本身的供風壓力就不足了，再往另一方高爐撥風會引起

　　兩座高爐風口同時灌渣的現象發生。

　　3 日常維護及常見故障的排除方法

　　（1）氣動閥的氣源要求必須保證在0.4MPa 以上，才能

　　保證氣動閥的動作正常，并保證不停。

　　（2 ）由于撥風系統在送風異常的情況下才起作用，平

　　時長期不動作，如果閥門不定期維護就會在該動作時有卡

　　死的可能降低反應速度，影響系統性能，因此應定期對閥

　　門進行必要的維護，一個月要進行維護一次。

　?。? ）維護盡量選擇高爐出鐵之后，避免意外情況。

　?。? ）先將氣動閥保持全關。先通過操作對兩個電動閥

　　進行全開全關操作，并觀察反應速度是否正常，如正常一

　　個來回即可，如不正常多走幾個來回。

　　（5 ）然后將兩個電動閥均處于全關位置，操作氣動閥

　　全開全關（通過手動，按控制柜按鈕實現），同樣觀察反應

　　速度，根據反應速度決定走幾個來回。

　?。? ）最后將氣動閥全關，將電動閥保持在合適開度。

　　對整個維護過程做書面記錄。

　?。? ）外部設備供電故障：請首先檢查控制柜輸入電壓

　　是否正常；柜內熔斷器熔芯是否完好；開關電源輸出是否

　　正常（DC24V）;控制柜及PLC 接地是否達到要求，

曝氣池羅茨鼓風機變頻：污水處理曝氣池羅茨鼓風機噪音的調節

　　污水處理工藝中，羅茨鼓風機是曝氣池不可或缺的設備之一。羅茨風機通過管道壓縮空氣送入曝氣池，使空氣中的氧氣溶解在污水中，供給活性污水中的微生物。噪音大小也是污水處理曝氣中人們比較關注的問題，下面我們來大體說下此類問題及其解決方法。

　　風機的噪聲問題：

　　羅茨鼓風機屬于容積式壓風機。它是通過相互垂直嚙合的腰形漸開線葉輪相對地按一定速度旋轉而達到輸送氣體的目的，它的特點在于所輸氣體的流量為一常量。缺點是在運轉中產生一些噪聲。

　　羅茨風機噪聲分為是機械噪聲和空氣動力噪聲，機械噪聲是隨著風機的構造類型和葉輪的圓周速度而變化。其空氣動力噪聲，隨著葉輪直徑和圓周速度而變化。當風機的轉速增加時，空氣動力噪聲的增長要比機械噪聲快得多。

　　當風機葉輪的圓周速度超過一定的數值，空氣動力噪聲即成為優勢。而在不能改變風機葉輪尺寸的情況下，采用變頻傳動技術，使電機工作電流頻率低于原工作電流頻率，其圓周速度相應的就降低了，即風機的轉速降低，相應的空氣動力噪聲也降低。

　　調速節能中應注意的問題：

　?。?）風機的轉速范圍。當轉速低于額定轉速40％～50％，風機的效率將明顯下降。鼓風機的速度變化范圍不宜過大，通常轉速不小于額定轉速的50％。一般調速范圍在70％～80％之間為宜 。

　?。?）電機不能在低速下長期運行。

　?。?）運行過程中速度不能太低，要適當的把放散閥門開度打開點，適量放散，羅茨風機電機溫度都不高，運行比較良好。

　　最后但同樣重要，要做好羅茨風機的日常保養工作，可延錦工機的壽命。在污水曝氣工藝中，對噪音要求比較高的情況下，可增設風機房，但是要注意通風，污水曝氣時水位往往會高，壓力會比較大，會產生許多熱量。

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　　上一篇: 如何操作才能確保回轉風機性能發揮

　　下一篇: 關于羅茨鼓風機、回轉風機價格和壓力的問題

曝氣池羅茨鼓風機變頻：污水站的羅茨鼓風機可以加變頻器不？要注意這些問題！錦工風機

　　污水站使用羅茨鼓風機是非常常見的設備，不止羅茨鼓風機，還有回轉風機等，也是常用的設備，羅茨鼓風機可以加裝變頻器不？

　　答案：可以

　　但是在對羅茨鼓風機變頻改造的時候要注意一下幾點：

　　1、是否為變頻電機？

　　羅茨鼓風機的電機有變頻電機也有非變頻電機，一般羅茨鼓風機都是非變頻電機，采用非變頻電機的公司，我們不建議在變頻電機上直接加裝變頻器，這樣操作會影響電機的使用壽命。

　　2、變頻電機

　　如果我們在采購羅茨鼓風機之前，就已經做好了后期加裝變頻控制柜的規劃，那么可以尋找變頻器廠家，來幫助我們直接加裝一個變頻器來達到變頻輸送的目的。

　　3、散熱問題

　　低速的非變頻電機加裝變頻器之后，在高轉速的情況下，還有可能會遇到低轉速散熱不暢的問題，引起電機軸承的損壞。

　　變頻電機由于要承受高頻磁場，所以絕緣等級要比普通電機高，原則上普通電機是不能用變頻器來驅動的，但在實際中為了節約資金，在很多需要調速的場合都用普通電機代替變頻電機，但普通電機的調速精度不高，在風機、氺泵的節能改造中經常這樣做。在用普通電機代替變頻電機時變頻器的哉波頻率盡量低一點，以減少高頻對電機的絕緣損壞。

　　錦工風機具備多臺大型臥式加工中心，并有多工位加工中心，如果您需要采購定制羅茨風機，可以聯系我們的全國免費客服熱線

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曝氣池羅茨鼓風機變頻：生化池羅茨風機鼓風曝氣變頻調速的PID控制節能途徑

　　原標題：生化池羅茨風機鼓風曝氣變頻調速的PID控制節能途徑

　　山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨風機、回轉式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。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　羅茨鼓風機曝氣系統的電耗一般占污水處理系統電耗的40%～60%，是污水處理節能的關鍵。最根本的節能措施是提高曝氣控制效率，降低氧的浪費，減小風量。最顯著的節能方法是羅茨鼓風機氣量控制節能，即供氣供氧設備采用羅茨鼓風機變頻控制，在PID自動控制下直到溶解氧（DO）濃度穩定在設定值，可解決兩方面問題：第一，溶解氧濃度太低污水不能達標；第二，溶解氧濃度太高，不僅浪費電能還可能使活性污泥上浮使出水也不能達標。根據鼓風曝氣變頻調速PID控制系統應用在桂林市排水工程管理處北沖污水處理廠污水處理工藝中的良好效果，分析了其系統的控制，對提高污水處理的節能和穩定性有一定的實用性。

　　1 工程概況1.1 自控概況北沖污水處理廠坐落于桂林市西北面，2003年8月開始擴建，新廠區占地面積38畝，于2005年4月開始試運行，設計日處理能力為3萬t，目前實際進廠污水量為2.5萬t/日，均達標處理，其進水以生活污水為主。采用A2/O活性污泥法處理工藝，出水水質達到GB 18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B類標準。廠內自動化控制系統由就地控制層、現場PLC控制層和中央監控層組成；控制網絡為監控通信光纖工業以太網。PLC控制系統采用西門子SIMETIC S7-300系列可編程控制系統。各現場控制站分布在各工藝段，與中控室監控計算機通過工業以太網實現通信和數據傳輸。中心控制室對污水處理工藝參數采集、顯示、修改、設置和管理，對廠區內被控設備運行狀態檢測、顯示，中控室監控計算機通過工業以太網，與各現場PLC控制站交換數據、采集信息，遙控和管理各現場PLC控制站內的機電設備，并按工藝要求實現對其控制。操作人員可在中心控制室完成集中監控、報警處理、事件處理、報表打印、設備運行能耗管理、單位水量處理成本等工作，實時監視、控制整個污水處理工藝流程的運行工況。1.2 污水處理工藝及工藝流程圖北沖污水處理廠采用A2/O活性污泥法處理工藝，具有除磷脫氮功能，采用微孔鼓風曝氣，安裝有高度自動化控制系統及各類檢測設備和儀表，剩余污泥采用離心脫水干化后外運，尾水消毒采用紫外消毒工藝，同時建設有強化除磷加藥車間用于穩定除磷效果，處理后的出水排入江體。

　　2 A2/O生化池鼓風曝氣變頻調速PID控制系統2.1 系統功能北沖污水處理廠A2/O生化池鼓風曝氣變頻PID控制系統設計考慮如下兩點：第一，曝氣池所需風量的變化與水質和水量相關，而水質和水量有一定規律，變化較小，而且A2/O工藝的曝氣池水位基本上保持不變。因為送風管壓力變化較小，羅茨風機具有恒轉矩輸出的特性，流量和轉速成正比例的關系，軸功率和轉速也成正比例關系，與離心風機相比較在控制上更容易把握，所以選用節能、靈活的帶變頻調速的羅茨鼓風機。第二，用變頻器改變交流電機的轉速方式控制羅茨風機流量，大幅度減少了用管道調節閥來調節空氣流量的機械方式所造成的能量損耗，不會產生附加壓力損失，調節風量范圍0%～100%，調節范圍寬，處于低負荷下運行，可延長設備使用壽命，節能效果顯著。第三，鼓風曝氣是一種閉環調節的自動控制模式，根據溶解氧的偏差來調整鼓風機流量，這種模式可以實現關于水質、水量的最優控制，曝氣效果最佳，節能的效果最顯著。2.2 系統構成控制系統由以下設備構成：主送風管路裝設空氣流量計、壓力計、信號上傳至曝氣系統的控制裝置。曝氣池上根據氧的理論分布安裝溶解氧檢測儀，信號上傳至曝氣系統的控制裝置。每臺鼓風機配備一套無速度反饋的U/f可調的變頻器，變頻器具備PI調節功能模塊，反饋控制信號可下傳至變頻器。曝氣系統的控制裝置采用PLC（可編程邏輯控制器）和相應的HMI（人機界面），PLC具有PID操作指令，并配有全面、安全的輸入輸出接口，信號通過現場站PLC的模塊進行采集后，通過全廠光纖網絡送至中心控制室，中心控制室通過工業以太網對現場PLC控制站采集到的信號數據，生成工藝監控實時畫面，作為人機操作界面，供操作管理人員實時監控和管理整個污水處理工藝流程。HMI通過文字和圖形動態地反映在線數據，如空氣流量、溶解氧值、壓力、頻率、電流以及設備狀態等，操作人員可以進行即時的參數修改、分布操作或模式選擇。曝氣系統的PLC是污水處理廠自控系統的組成部分，與中央控制室的上位計算機實現通信。2.3 系統控制2.3.1 羅茨鼓風機的控制PLC采集每套鼓風機的手動/自動位置、運行狀態、故障信號；總出風管風壓值、總出風管風量值、每臺鼓風機的頻率、電流等；同時給出鼓風機的啟停指令。PLC記錄每臺羅茨鼓風機的當前運行時間和累計運行時間，時間以小時進行記錄。中控室監控計算機畫面上每臺羅茨風機設置遙控/自動轉換按鈕。操作人員可以通過鼠標在中控室監控計算機對鼓風機進行手動啟停控制。中控室監控計算機實時顯示總出風管風壓值、總出風管風量值、每臺羅茨鼓風機的頻率、電流等，每臺羅茨鼓風機的當前運行時間和累計運行時間。當羅茨鼓風機出現故障信號時，停止運行或禁止啟動鼓風機。2.3.2 溶解氧（DO）控制點擊中控室監控計算機羅茨鼓風機圖標，可進入羅茨鼓風機控制畫面，羅茨鼓風機的控制根據污水在生化池上出口的溶解氧濃度的溶解氧（DO）值保持在某一設定值（如2 mg/l）（或也可根據ORP來調節），都可根據按鈕來選擇，DO控制主要參數和PID控制參數都可在上位機設定。在實際控制中，羅茨鼓風機的風量設定值為工藝理論值，這一值經溶解氧反饋信號比較后，根據偏差實時調節風量的增減，最終使污水溶解氧值穩定在設定值（也可根據季節、水質的變化等實際情況不斷調整）。在上方的趨勢圖中可看到實際值和設定的值的曲線，進而可方便的調節工藝參數，使鼓風機的效率、出水水質達到最優化，畫面如圖2所示。3 系統效應降低電耗：系統能降低污水處理廠曝氣系統能耗15%～40%；污水處理廠出水達到排放標準：通過實時監測滿足排放要求；增加污水處理廠的處理量：系統對處理工藝進行優化后，可評估污水處理廠的處理量；提高污水處理工藝可控性及穩定性：在曝氣量和水量足夠的情況下，DO設置值和PID控制動態調整，使出水達到排放標準；預警和工藝幫助：系統能依據數據來判斷污水處理廠的工藝何時需調整。4 結 語經過幾年的使用，A2/O生化池鼓風曝氣變頻調速PID控制系統在我廠運行至今系統穩定、可靠、操作方便、使用安全、效率高、故障率低，污水處理效果好，提高了勞動生產率，有良好的節能效果，強化了自動化管理。

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一般用途羅茨鼓風機 濟南羅茨鼓風機廠家 羅茨鼓風機供應商 污水處理羅茨鼓風機

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