羅茨風(fēng)機改永磁風(fēng)機：磁懸浮風(fēng)機羅茨風(fēng)機空氣懸浮風(fēng)機對比

　　原標(biāo)題：磁懸浮風(fēng)機羅茨風(fēng)機空氣懸浮風(fēng)機對比

　　傳統(tǒng)的羅茨風(fēng)機采用的是滑動齒輪軸承，所以需要定期的加潤滑油保養(yǎng)，經(jīng)常加潤滑油會導(dǎo)致設(shè)備周邊的油污較重，工作環(huán)境不整潔。磁懸浮風(fēng)機和空氣懸浮風(fēng)機是不需要加潤滑油的。空氣懸浮鼓風(fēng)機啟停有摩擦，啟停過程易磨損。弗洛德磁懸浮鼓風(fēng)機軸承是先懸浮再旋轉(zhuǎn)的，啟停無摩擦，可反復(fù)啟停。

　　如下圖是風(fēng)機調(diào)速系統(tǒng)的對比圖，可明顯看出磁懸浮鼓風(fēng)機和空氣懸浮風(fēng)機的調(diào)速系統(tǒng)是優(yōu)于羅茨鼓風(fēng)機的，磁懸浮鼓風(fēng)機的驅(qū)動效率是最高的，工作范圍也廣，壓力調(diào)節(jié)范圍大。弗洛德磁懸浮鼓風(fēng)機已經(jīng)有成功案例1000多例，風(fēng)機壽命可長達(dá)20年，5年質(zhì)保，雖然一次性的投入成本有點昂貴，但是后續(xù)卻能減少很多的電費，節(jié)約能源。弗洛德磁懸浮鼓風(fēng)機是整機一體式結(jié)構(gòu)，可自動調(diào)速來達(dá)到精準(zhǔn)曝氣。

　　磁懸浮風(fēng)機和空氣懸浮風(fēng)機都是采用永磁電機，目前永磁同步電機比異步電機更高效，更節(jié)能。永磁電機轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵班，電機的功率因數(shù)高，提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，使電網(wǎng)中不再需要安裝補償器。同時，因永磁電機的效率比較高，也節(jié)約了電能。磁懸浮鼓風(fēng)機設(shè)備在運行過程中可大大減少電能，每個月可以省很多的電費，節(jié)約了資源，響應(yīng)了低碳生活。

　　弗洛德環(huán)保是一家專注提供水處理節(jié)能環(huán)保裝備及系統(tǒng)解決方案的企業(yè)，核心團隊擁有15年以上水處理行業(yè)服務(wù)經(jīng)驗，致力于幫助企業(yè)節(jié)能減排，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，迄今已服務(wù)于多家世界500強企業(yè)。我們的節(jié)能減排裝備廣泛應(yīng)用于市政污水、紡織印染、石油化工、制藥食品、皮革造紙、脫硫脫硝、危廢處置、垃圾焚燒、鋼鐵冶煉等行業(yè)。

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羅茨風(fēng)機改永磁風(fēng)機：羅茨風(fēng)機改造

　　首先，客戶改變了過去以調(diào)節(jié)出口閥門大小方式來調(diào)節(jié)風(fēng)壓或風(fēng)量的生產(chǎn)方式，勞動強度減輕，調(diào)節(jié)的及時性好，單機能耗明顯下降。經(jīng)羅茨鼓風(fēng)機節(jié)能改造,不但可達(dá)到節(jié)能目的,同時也可提高裝置的自動控制水平其次，客戶加裝了羅茨風(fēng)機專用變頻器，變頻器對風(fēng)機實行節(jié)能改造后具有以下幾點優(yōu)點：

　　1、提高功率因素，減少無功功率損耗 ;

　　2、采用變頻器控制具有自動節(jié)能控制功能，能根據(jù)負(fù)載情況自動調(diào)整電壓和頻率，使電機運行在較高效率狀態(tài)下;

　　3、變頻器具有先進(jìn)的磁通矢量控制，低頻輸出額定轉(zhuǎn)矩，能對羅茨風(fēng)機實行強有力的控制 ;

　　4、節(jié)約能源，降低運行成本;

　　5、實現(xiàn)軟啟動、啟動時無大電流沖擊;

　　6、延長螺茨風(fēng)機的使用壽命。

羅茨風(fēng)機改永磁風(fēng)機：羅茨風(fēng)機節(jié)能改造用空氣懸浮風(fēng)機

　　羅茨風(fēng)機節(jié)能改造用空氣懸浮風(fēng)機

　　產(chǎn)品技術(shù)性能描述

　　空氣懸浮離心鼓風(fēng)機，不需要齒輪箱增速器及聯(lián)軸器，由高速永磁同步電機直接驅(qū)動，而電機采用變頻器來調(diào)速。鼓風(fēng)機葉輪直接與電機結(jié)合，而軸被懸浮于主動式空氣軸承控制器上。因為沒有物理接觸和無需潤滑油系統(tǒng)，所以空氣懸浮離心鼓風(fēng)機具有高效，節(jié)能，低噪音，運行可靠和長期無需維修保養(yǎng)的特點。

　　懸浮離心鼓風(fēng)機采用一體化緊湊型設(shè)計。葉輪，高速電機，變頻器，空氣軸承及其控制系統(tǒng)配有

　　CPU 微處理器的控制面板集于一體，提高了安裝，操作的便利性。為客戶大大節(jié)省能源和日常維護(hù)費用，提供清潔的作業(yè)環(huán)境。所以具有技術(shù)先進(jìn)，

　　性能可靠，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，節(jié)約能源，維護(hù)方便等特點。

　　傳統(tǒng)鼓風(fēng)機空氣壓縮機是以齒輪加速方式使用的，它需要齒輪，軸承和潤滑系統(tǒng)，

　　且機械摩擦產(chǎn)生有極大的能量耗損，機房地面污染,噪音等問題。韓國

　　NAMWON TURBO ONE 懸浮離心鼓風(fēng)機解決了這些問題，它有 3

　　大核心技術(shù)：高效空氣懸浮軸承，永磁高速同步電機及變頻系統(tǒng)，鋁合金 AL7075（航空鋁材）精密制造的高精度葉輪。

　　（1）節(jié)能高效

　　韓國 NAMWON TURBO

　　ONE空氣懸浮離心鼓風(fēng)機使用了空氣軸承，直聯(lián)技術(shù)，高效葉輪，永磁無刷同步電機，無額外的摩擦。風(fēng)機根據(jù)輸出的（風(fēng)量可調(diào)范圍

　　45-100%）自動調(diào)整電機功率的消耗，保持設(shè)備運行的高效率。

　　（2）無振動，低噪音

　　采用空氣軸承及直聯(lián)技術(shù)，無振動產(chǎn)生，風(fēng)機不需要另外設(shè)置隔音裝置；設(shè)備重量輕，不需設(shè)置特別基礎(chǔ)，安裝布置簡單靈活。

　　（3）無潤滑油

　　風(fēng)機采用了空氣軸承技術(shù)，系統(tǒng)不需要潤滑油系統(tǒng)，向電子，醫(yī)藥，食品等特殊行業(yè)提供干凈的空氣。空氣軸承使用溫度達(dá)到

　　600 度，油性軸承系統(tǒng)的所有弊端已成功解決。

　　(4）無需保養(yǎng)

　　沒有傳統(tǒng)風(fēng)機所必需齒輪箱及油性軸承，我們所采用的一系列高新技術(shù)葉輪與電機不使用聯(lián)軸器，直接連接，智能控制系統(tǒng)。設(shè)備是無需保養(yǎng)，降低了用戶的維護(hù)成本，

　　提高供氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

　　（5）運轉(zhuǎn)控制便利

　　可在個人電腦上對風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)，壓力，溫度，流量等進(jìn)行自檢并定壓運轉(zhuǎn)，負(fù)荷/無負(fù)荷運轉(zhuǎn)，超負(fù)荷控制，通過防喘振控制等實現(xiàn)無人操作。風(fēng)機通過調(diào)整葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)流量。根據(jù)吸入空氣的溫度和壓力變化，調(diào)整轉(zhuǎn)數(shù)可以輕易的調(diào)節(jié)流量。可以自動和手動調(diào)整流量。

　　（6）設(shè)備安裝空間小

　　空氣懸浮鼓風(fēng)機設(shè)備重量輕，設(shè)備尺寸小，安裝簡便，可以大量地節(jié)省用戶的建筑及輔助電氣控制系統(tǒng)投資。

　　相關(guān)產(chǎn)品：羅茨風(fēng)機節(jié)能改造用空氣懸浮風(fēng)機

羅茨風(fēng)機改永磁風(fēng)機：羅茨鼓風(fēng)機永磁調(diào)速改造

　　針對羅茨鼓風(fēng)機類離心負(fù)載調(diào)速節(jié)能，永磁調(diào)速是一個不錯的選擇。它具有高可靠性、高效節(jié)能、低故障率、可在惡劣環(huán)境下運行、無剛性連接、減少羅茨鼓風(fēng)機系統(tǒng)維護(hù)、減少羅茨鼓風(fēng)機系統(tǒng)振動和延長設(shè)備適用壽命等特點。特別是永磁調(diào)速在運行中不產(chǎn)生高次諧波的優(yōu)良調(diào)速特性而使該技術(shù)成為羅茨鼓風(fēng)機類設(shè)備節(jié)能技術(shù)改造的首選。

　　1、永磁調(diào)速的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

　　1.1永磁調(diào)速器

　　永磁調(diào)速器是通過氣隙來傳遞扭矩的設(shè)備，所以電機與負(fù)載之間沒有機械性連接，電動機旋轉(zhuǎn)時帶動導(dǎo)磁盤在永磁盤產(chǎn)生的磁場中切割磁力線，這樣就在導(dǎo)磁盤中產(chǎn)生了渦電流，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)磁場形成強力磁轉(zhuǎn)矩，拉動永磁盤產(chǎn)生相對運動，從而實現(xiàn)電機與負(fù)載之間的柔性傳動。

　　其基本結(jié)構(gòu)如下：

　　1）永磁轉(zhuǎn)子：內(nèi)嵌永磁體（強力稀土磁鐵）的鋁盤，連接于負(fù)載軸；2）導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子：導(dǎo)磁盤，與電動機軸連接；3）氣隙調(diào)節(jié)機構(gòu)：調(diào)節(jié)永磁盤與導(dǎo)磁盤之間氣隙大小的設(shè)備。

　　永磁調(diào)速的工作原理基于楞次定律：當(dāng)磁體N極靠近導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板上會產(chǎn)生一個與N極磁場來抵抗磁體N極接近的磁場，該磁場由逆時針旋轉(zhuǎn)的感應(yīng)電流所產(chǎn)生，這就是著名的楞次定律。同理當(dāng)磁體N極平行與導(dǎo)體板移動時，導(dǎo)體板上會產(chǎn)生抵抗磁體N極前進(jìn)的磁場，即產(chǎn)生兩個相反方向的磁場，在前進(jìn)的磁體N極前方產(chǎn)生N極磁場阻礙磁體前進(jìn)，在前進(jìn)的磁體N極后方產(chǎn)生S極磁場吸引磁鐵棒向后，并且磁體和導(dǎo)體板距離越近時，導(dǎo)體板上阻礙磁體相對運動的力量越大。

　　1）對于磁體和導(dǎo)體板，靜止不動時不起作用；2）當(dāng)有相對運動時，導(dǎo)體板中會產(chǎn)生渦電流，從而產(chǎn)生感應(yīng)磁場，進(jìn)而產(chǎn)生扭矩；3）和兩者之間的相對距離和相對運動有密切關(guān)系，越遠(yuǎn)離時，磁力線密度越松散，感應(yīng)效應(yīng)越弱，扭矩越小；相對運動越慢，轉(zhuǎn)差越小，產(chǎn)生扭矩越小；反之亦然；4）永磁調(diào)速器通過氣隙調(diào)節(jié)機構(gòu)使永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子之間的氣隙改變，即改變磁場的耦合度，進(jìn)而改變磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)速。氣隙越小，磁轉(zhuǎn)矩越大，負(fù)載轉(zhuǎn)速越高，反之亦然。

　　1.2永磁調(diào)速系統(tǒng)

　　永磁調(diào)速系統(tǒng)一般由負(fù)載、電機和永磁調(diào)速器三部分組成，永磁調(diào)速器的永磁體和負(fù)載連接，永磁調(diào)速器的導(dǎo)磁體和電機連接，這兩個設(shè)備之間的氣隙通過一個執(zhí)行器來進(jìn)行調(diào)整。執(zhí)行器主要由伺服電機組成。通過執(zhí)行機構(gòu)推動氣隙調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)兩個轉(zhuǎn)子之間氣隙，實現(xiàn)負(fù)載輸出速度和扭矩的控制。

　　永磁調(diào)速器可處理設(shè)備信號，并與PLC系統(tǒng)相連接。壓力等控制信號被PLC系統(tǒng)響應(yīng)，然后給執(zhí)行器信號。進(jìn)而調(diào)節(jié)兩個轉(zhuǎn)子之間的氣隙，從而負(fù)載速度得到調(diào)節(jié)。

　　1）傳感器可檢測負(fù)載流量、溫度等受控制量；2）通過PLC將受控量進(jìn)行PID調(diào)制，成為4～20mA模擬量信號以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，進(jìn)而推動氣隙調(diào)節(jié)器響應(yīng)信號；3）通過人機界面客戶可設(shè)定和監(jiān)視負(fù)載輸出量；4）該系統(tǒng)為全自動控制，當(dāng)PLC故障時，可手動調(diào)節(jié)氣隙；5）通過PLC可實現(xiàn)遠(yuǎn)程“四遙”；

　　2、永磁調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能原理

　　2.1特性曲線節(jié)能分析

　　在羅茨風(fēng)機系統(tǒng)中，整個羅茨鼓風(fēng)機系統(tǒng)的效率=調(diào)節(jié)風(fēng)壓設(shè)備的效率*電機效率*輸送管道的效率*羅茨鼓風(fēng)機效率。當(dāng)其他效率不變時，系統(tǒng)效率決定于調(diào)節(jié)風(fēng)壓設(shè)備的效率。風(fēng)力擋板調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)擋板開度大小來實現(xiàn)輸出風(fēng)壓的調(diào)節(jié)，羅茨鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速自始至終沒有發(fā)生變化。在風(fēng)門擋板沒有全開或調(diào)節(jié)器為彎通型時，氣體經(jīng)過風(fēng)門擋板時能量損失非常大，同時風(fēng)門擋板兩端產(chǎn)生壓差也很大，尤其是羅茨鼓風(fēng)機出口的風(fēng)壓變大，致使羅茨鼓風(fēng)機偏離了最佳運轉(zhuǎn)效率點，綜上所述，擋板開度變小時，電機輸入功率變化不大，這樣造成了很大的能量浪費。

　　羅茨鼓風(fēng)機在實際運行中，工作點是管網(wǎng)H-Q曲線與羅茨鼓風(fēng)機H-Q曲線的交匯點。羅茨鼓風(fēng)機在A點正常工作，當(dāng)風(fēng)量由Q1調(diào)至Q2，采用擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量時，管網(wǎng)特性曲線發(fā)生改變（由R1改變?yōu)镽2），其工作點也發(fā)生改變（由A調(diào)至B），進(jìn)而其功率也發(fā)生微小的變化（由OQ1AH1所圍成的面積改變?yōu)镺Q2BH2`所圍成的面積），從上圖可看出羅茨鼓風(fēng)機功率變化微小，而其效率降低很大；當(dāng)采用永磁調(diào)速調(diào)節(jié)時，可按需要調(diào)整羅茨鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速，改變羅茨鼓風(fēng)機系統(tǒng)的特性曲線，圖中n1到n2，其工作點由A調(diào)至C，使其風(fēng)量滿足工藝要求，其功率變?yōu)镺Q2CH2所圍成的面積，而其效率沒有大的改變，依然在高效區(qū)工作。節(jié)能量ΔP=（H2`-H2）*Q2。

　　采用永磁調(diào)速器技術(shù)，可以代替原來的風(fēng)門擋板，通過調(diào)節(jié)兩個轉(zhuǎn)子之間的氣隙進(jìn)而調(diào)節(jié)羅茨鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。實現(xiàn)流量或壓力的連續(xù)控制，達(dá)到上述節(jié)電效果。

　　2.2節(jié)能調(diào)節(jié)公式

　　實際計算中，經(jīng)常依據(jù)流體機械的相似定律（Affinity Law）做近似計算。對于離心羅茨鼓風(fēng)機負(fù)載有：流量變化與轉(zhuǎn)速變化成正比（Q1/Q2=n1/n2）；壓力變化與轉(zhuǎn)速變化的平方成正比（H1/H2=（n1/n2）2）；負(fù)載功率變化與轉(zhuǎn)速變化的立方成正比（P1/P2=（n1/n2）3）。 上述公式因轉(zhuǎn)速變化范圍不同而有相當(dāng)?shù)恼`差。然而，由于設(shè)備的實際運行數(shù)據(jù)很難準(zhǔn)確獲取，節(jié)能計算一般來說均為大致計算。所以，計算中使用這些公式造成的誤差可以容忍。

　　又因負(fù)載功率P=Kp*T*n（功率=扭矩*轉(zhuǎn)速），則P1/P2=（T1/T2）*（n1/n2），與P1/P2=（n1/n2）3聯(lián)立得：T1/T2=（n1/n2）2（負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化與轉(zhuǎn)速變化的平方成正比）。

　　對于永磁調(diào)速系統(tǒng)，工作過程中電機輸出到永磁調(diào)速器的轉(zhuǎn)矩和永磁調(diào)速器輸出到負(fù)載的轉(zhuǎn)矩相等。負(fù)載轉(zhuǎn)速改變，但電機轉(zhuǎn)速保持不變，電機轉(zhuǎn)速減去負(fù)載轉(zhuǎn)速即為永磁調(diào)速器上的滑差。理論上，永磁調(diào)速屬滑差調(diào)速。

　　電機輸出功率Pe=K*T*ne（功率=扭矩*轉(zhuǎn)速）；因電機轉(zhuǎn)速保持不變，容易推導(dǎo)出Pe1/Pe2=T1/T2=（n1/n2）2；即Pe1/Pe2=（n1/n2）2（電機輸出功率變化與轉(zhuǎn)速變化的平方成正比）。

　　從上圖可得出結(jié)果，當(dāng)輸出風(fēng)量減少時，按照相似定律，負(fù)載所需功率減少顯著，從而電機輸出功率下降明顯，對能源節(jié)約量很大。當(dāng)輸出風(fēng)量僅僅減少20%時，需要的能源已經(jīng)降低了38%。

　　3、永磁調(diào)速節(jié)能實際應(yīng)用

　　下面是某冶金企業(yè)采用永磁調(diào)速技術(shù)對一臺羅茨鼓風(fēng)機進(jìn)行節(jié)能改造的案例。

　　3.1羅茨鼓風(fēng)機技術(shù)參數(shù)

　　3.2節(jié)能效益計算

　　1）目前實際功耗：電機功率=1.732*6（kV）*30（A）*0.84=261kW

　　2）加裝永磁調(diào)速器后功耗估算：50-30%風(fēng)門開度下，從經(jīng)驗曲線查取：實際流量與羅茨鼓風(fēng)機額定流量平均比為60%。

　　由相似定律可知，轉(zhuǎn)速與流量為正比關(guān)系，將擋板全開后，羅茨鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降至60%即可輸出所需要的風(fēng)量，為維持必要的富余量以75%估算，則羅茨鼓風(fēng)機輸入功率與轉(zhuǎn)速平方成正比，加計永磁調(diào)速器效率（97%）修正，所以理論功耗將降為：280*（75%）2/0.97=162kW（280kW為羅茨鼓風(fēng)機滿負(fù)荷制動功率）。

　　3）加裝永磁調(diào)速器與未裝前相比的節(jié)電情況

　　3.3改造結(jié)果對比

　　4、結(jié)論

　　根據(jù)該項目的實施情況，永磁調(diào)速技術(shù)節(jié)電效果良好。該技術(shù)可以根據(jù)羅茨鼓風(fēng)機風(fēng)量的變化實行平滑變速調(diào)節(jié)，該項技術(shù)具有以下技術(shù)特點：

　　1）電機和負(fù)載沒有直接的物理連接，不會傳遞振動，對于沖擊型負(fù)載和有可能堵轉(zhuǎn)的過程具有通過滑差實現(xiàn)緩沖和自動保護(hù)功能，大大減少故障的發(fā)生。

　　2）電機完全是空載啟動，啟動電流得到大幅降低。

　　3）諧波污染消除，不傷害電機，不影響電網(wǎng)。

　　4）容忍較大的對中誤差（5mm），安裝調(diào)試過程得到簡化。

　　5）該項技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用中需要一定的技術(shù)條件。改造羅茨鼓風(fēng)機需要有連軸器，同時電機和羅茨風(fēng)機之間要有適當(dāng)?shù)陌惭b空間。

羅茨鼓風(fēng)機使用說明 除塵羅茨鼓風(fēng)機 金豐羅茨鼓風(fēng)機

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