曝气池罗茨鼓风机变频：求曝气池鼓风机变频改造原理

　　高压变频技术在风机中的应用

　　目前电机系统节能主要体现在以下几个方面：用高

　　效节能电机替代落后低效电机、风机水泵低压变频改造、

　　高压电机变频调速改造以及无功就地补偿。

摩登4　　目前，已经广泛使用了低压变频器、软启动器

　　等设备，在电机节能方面已经取得一定成绩。但在高压电

　　机调速方面，由于受到技术和资金方面的限制未能全面铺

摩登4　　开。随着高压变频技术的成熟，为大功率高压电动机调速

摩登4　　节能提供了广阔的前景。目前，我公司已对烟化炉排烟

摩登4　　机、沸腾炉鼓风机、锌系统二氧化硫风机等1 1 台/ 套高压

　　电机进行变频节能技术改造。

　　1 高压变频节能的特点

　　变频调速通过改变电机输入频率，来控制电机转速，

　　本身不额外消耗电机功率，电机综合效率较高，是一种高

　　效调速系统。

　　电机变频调速有如下特点：

　　（1 ）电机综合效率较高，电机发热量小，电机能耗低。

　　（2 ）无级调速，精度高，调速范围广：0 －100 ％。

摩登4　　（3 ）启动电流小，没有起动能耗，对电网无冲击。

　　（4 ）与液力偶合器调速等相比，不产生转差率损耗。

　　（5 ）功率因数高，提高电机的功率因数, 电机系统无

　　需另加无功补偿装置。

　　（6 ）自动化程度高，具有自动限流、限压，失速防止、

摩登4　　减速再启动（运转中平滑再启动、瞬时停再启动），并具有

　　故障记录和运行记录及报警显示，与D C S 等自动化控制系

　　统无缝联接等功能；对系统的安全运行起到良好的保证作

　　用。

　　（7 ）智能化地满足工艺控制要求。变频器可以根据

　　D C S 等自动化控制系统发出的指令，实时调整电机转速，

　　满足生产线工艺要求，提高产品质量。

　　（8 ）智能化地根据电量成本，调整电机转速。由于近

摩登4　　十年来电力建设的不断发展，电力供求矛盾正变得复杂多

摩登4　　样，由于大量水电站的建成及投入使用，使部分火电机组

　　从某种意义上竟已变成调峰机组，而且随着用电量的周期

　　变化，炉窑的进水量、送风、引风等也要跟着变化，也就

　　是说必须对送引风机的流量进行调节才可以满足生产的

摩登4　　需要。因此变频器根据用电量的周期变化, 对炉窑的进水

　　量、送风、引风等进行控制，在电价低的时段多生产，在

摩登4　　电价高的时段少生产，降低企业生产成本，提高企业效

摩登4　　益、降低企业能耗。

摩登4　　由上述分析对比可见，用于电机调速最有效、最节能

　　的方式应当是变频调速方式。

　　2 高压电机变频调速节能原理

　　高压电机节能主要应用于风机使用的场合。

摩登4　　当同一台风机在不同的转速时的流量之间、压力（或

摩登4　　扬程）之间、功率之间的相互关系为：

　　（1 ）风流量Q 与电机转速n 的关系：

　　即：风流量与电机转速成正比关系。

摩登4　　（2 ）风压与电机转速关系：

摩登4　　即：风压的平方与电机转速成正比关系。

　　（3 ）轴功率与电机转速关系：

　　即：电机转速的立方与电机轴功率成正比关系。

　　所以，适当地向下调整转速，将大幅度地降低电机功

　　率；而大幅度地降低电机功率, 也就意味着大幅度地降低电机的电能消耗；这就是变频调速以及其它调速方式的节

　　能原理。

　　3 高压电机变频方式

摩登4　　高压变频调速主要有“高- 低- 高”方式、“高- 低”方

　　式、“高- 高”等方式，其中“高- 高”方式效率较高，比较

摩登4　　符合电机节能降耗的需要。

　　高- 高方式变频器与高- 低- 高方式变频器的比较：

摩登4　　高- 高方式变频器为直接6-10kV 输入，6-10kV输出不

　　需要设升压变压器；10kV 输出电压的变频器，每相有8 个

　　功率单元相串联。单元的输入电压为三相710V，输出则为

　　单相0-710V，单元相互串联叠加后可输出相电压5680V。由

　　于变频器中点与电动机中性点不连接，变频器输出实际上

摩登4　　为线电压，由A 相和B 相输出电压产生的UAB 输出线电压可

　　达10kV，为37 阶梯波。由于多重叠加的办法，变频器输出

　　电压的谐波含量很小，已达到常规供电电压允许的谐波含

　　量，不会引起电动机的附加谐波发热。输出电压的d V / d t

　　也很小，不会给电机增加明显的应力，因此可以向普通标

　　准型交流电将会因动机供电，而且不需要降容使用，特别

　　是用于旧设备改造。由于输出电压的谐波和dV/dt 都很小，

摩登4　　不需要附加输出滤波器，输出电缆也可以很长。由于谐波

　　很小，附加的转矩脉动也很小，避免了由此引起的机械共

　　振，传动系统及轴承的磨损也大为降低。

摩登4　　高- 低- 高方式变频器

摩登4　　（1 ）由于采用了降压变压器和升压变压器，因此变频

摩登4　　调速系统的效率下降约为2 0 %；

　　（2 ）由于升压变压器按50Hz 磁饱和制作，因此由低压

　　升高压过程中会导致输出波形严重畸变引起电动机的附

　　加谐波发热，由此引起的机械共振、传动系统及轴承的磨

　　损。

摩登4　　（3 ）高- 低- 高方式变频器在低频时将会产生很大的

　　噪声。

　　鉴于以上原因高- 低- 高方式变频器在国内正被高科

　　技含量的高- 高方式的变频器所替代。

摩登4　　我公司所采用的就是高- – 高变频调速方式，变频器

摩登4　　使用HARSVERT 系列变频器。

摩登4　　4 技术创新和技术方案

　　4.1 风机的基本情况

　　表1 高压电机基本情况表

　　我公司的这1 1 台风机对风机流量的调节主要采用风

　　门调节方式，风门开度在30％－80％之间。风机采用变频

摩登4　　调速电动机进行调速节能改造后，与采用风门调节相比，

摩登4　　其节电量取决于生产负荷的变化，生产负荷变化越大，节

　　电效果越显著。通过对风机进行变频调速改造之后，不仅

　　达到了节能的目的，还提高了整个系统的效率。

摩登4　　4.2 电机系统在变频前的运行模式

摩登4　　1 1 台高压电机都是应用于风机传动，对风机流量的

摩登4　　调节主要采用风门调节方式。

摩登4　　现在的风门调节方式是：通过改变风机的管网特性

　　（调节挡风板）曲线来实现对风机的风量的调节，如下图

　　所示。

　　图1 改变风机的管网的特性曲线

　　从图中可以看出，风机在管网特性曲线R 1 工作时，工

　　况点为M 1 ，其风量、风压分别为Q 1、H 1 。如果要减少流量，

　　可将风机的挡风板关小，管网特性曲线变为R 2 ，工况点移

　　至M 2，风量、风压变为Q 2、H 2。其实质是人为地增加或减少

　　风机的管网阻力，而风机的性能曲线（H —Q 曲线）不变，工

　　况点沿着风机的性能曲线（H —Q 曲线）由M 1 移到M 2，继续

　　关小挡风板，特性曲线变为R 3，工况点移至M 3，从而达到调

　　节流量的目的。

　　这种方法结构简单，操作容易，目前多数风机都采用

　　这种方法，但是由于人为地增加了风机的管网阻力，多消

　　耗了一部分能量，很不经济，尤其是风量变化较大时，能

　　量损耗更大。

摩登4　　如果能直接对电机进行调速而达到风机流量控制，

　　那么由风机挡板增加风机的管网阻力所消耗的部分能量

　　就可以节约下来。所以，针对这种情况采取了取消风门控

　　制方式，改为电机调速的控制模式。

摩登4　　4.3 主回路系统方案

摩登4　　（1 ）手动一拖一主回路如图2 所示。

摩登4　　图2 手动一拖一主回路

　　117

摩登4　　基本原理：它是由3 个高压隔离开关QS1、QS2 和QS3 组

摩登4　　成（见左图）。要求QS2 和QS3 不能同时闭合，在机械上实现

　　互锁。变频运行时，QS1 和QS2 闭合，QS3 断开；工频运行时，

摩登4　　QS3 闭合，QS1 和QS2 断开。高压开关QF、电 动机M 为现场原

　　有设备。

摩登4　　优点: 在检修变频器时，有明显断电点，能够保证人

　　身安全，同时也可手动使负载投入工频电网运行。

　　（2 ）手动一拖二主回路

摩登4　　基本原理：它是由六个高压隔离开关Q S 1 ～Q S 6 组成

　　（见左图）。其中QS2 和QS3,QS5 和QS6 有电气互锁,QS1 和QS5,

摩登4　　QS4 和QS6 安装机械互锁装置。如果M1 工作在变频状态，M2

　　可以工作在工频状态；相反如果M2 工作在变频状态，则M1

　　可以工作在工频状态；如果检修变频器，两台负载都可以

　　工频运行。

　　优点：正常情况下，允许任一负载工作在变频状态。

　　延长电机使用寿命

　　两台设备一用一备的情况下主回路采取一拖二的方

　　式；一台设备一对一主回路使用一拖一的方式。

　　图3 手动一拖二主回路

摩登4　　4.3 变频应用前后对照

摩登4　　表2 变频前后对照表

摩登4　　由上表可看出，采用变频调速后，大大提高了电机的

　　运行效率，达到了高效节能的目的。

　　5 总 结

　　通过对11 台/ 套风机实施高压变频技术改造后，平均

　　节电率达27% 左右，年节电约1085 万kWh，节能效果显著，

　　达到预期效果，为缓解我国能源消耗过快, 完成国家能源

　　战略做出了一定的贡献；同时，经过变频改造后，还有利

　　于风机系统降低振动、能够减小磨损和噪声，优化作业环

　　境，明显地延长设备使用周期，为企业创造了可观的经济

　　效益和社会效益。

摩登4　　（上接第115页）

摩登4　　没断开而引起的误判断，造成拨风失效。送风管道的逆止

摩登4　　阀关闭信号由行程开关接入，当风机停风后逆止阀自动关

　　闭，又形成拨风条件之一，逆止阀关闭信号的接入，主要

摩登4　　防止拨风后，停风的风机倒转而损坏风机的现象发生。逆

　　止阀信号及电流与跳闸信号成串联的关系，当前两个条件

摩登4　　具备的情况下，往高炉送风管道的送风压力，必须高于

　　160kPa 时方可允许拨风，当对方的送风压力低于160kPa

摩登4　　时，是不允许拨风的，因为当对方的压力低于1 6 0 k P a 时，

　　其本身的供风压力就不足了，再往另一方高炉拨风会引起

　　两座高炉风口同时灌渣的现象发生。

　　3 日常维护及常见故障的排除方法

摩登4　　（1）气动阀的气源要求必须保证在0.4MPa 以上，才能

摩登4　　保证气动阀的动作正常，并保证不停。

　　（2 ）由于拨风系统在送风异常的情况下才起作用，平

　　时长期不动作，如果阀门不定期维护就会在该动作时有卡

摩登4　　死的可能降低反应速度，影响系统性能，因此应定期对阀

　　门进行必要的维护，一个月要进行维护一次。

　　（3 ）维护尽量选择高炉出铁之后，避免意外情况。

　　（4 ）先将气动阀保持全关。先通过操作对两个电动阀

摩登4　　进行全开全关操作，并观察反应速度是否正常，如正常一

摩登4　　个来回即可，如不正常多走几个来回。

摩登4　　（5 ）然后将两个电动阀均处于全关位置，操作气动阀

　　全开全关（通过手动，按控制柜按钮实现），同样观察反应

摩登4　　速度，根据反应速度决定走几个来回。

　　（6 ）最后将气动阀全关，将电动阀保持在合适开度。

　　对整个维护过程做书面记录。

摩登4　　（7 ）外部设备供电故障：请首先检查控制柜输入电压

　　是否正常；柜内熔断器熔芯是否完好；开关电源输出是否

　　正常（DC24V）;控制柜及PLC 接地是否达到要求，

曝气池罗茨鼓风机变频：污水处理曝气池罗茨鼓风机噪音的调节

　　污水处理工艺中，罗茨鼓风机是曝气池不可或缺的设备之一。罗茨风机通过管道压缩空气送入曝气池，使空气中的氧气溶解在污水中，供给活性污水中的微生物。噪音大小也是污水处理曝气中人们比较关注的问题，下面我们来大体说下此类问题及其解决方法。

　　风机的噪声问题：

摩登4　　罗茨鼓风机属于容积式压风机。它是通过相互垂直啮合的腰形渐开线叶轮相对地按一定速度旋转而达到输送气体的目的，它的特点在于所输气体的流量为一常量。缺点是在运转中产生一些噪声。

　　罗茨风机噪声分为是机械噪声和空气动力噪声，机械噪声是随着风机的构造类型和叶轮的圆周速度而变化。其空气动力噪声，随着叶轮直径和圆周速度而变化。当风机的转速增加时，空气动力噪声的增长要比机械噪声快得多。

　　当风机叶轮的圆周速度超过一定的数值，空气动力噪声即成为优势。而在不能改变风机叶轮尺寸的情况下，采用变频传动技术，使电机工作电流频率低于原工作电流频率，其圆周速度相应的就降低了，即风机的转速降低，相应的空气动力噪声也降低。

　　调速节能中应注意的问题：

摩登4　　（1）风机的转速范围。当转速低于额定转速40％～50％，风机的效率将明显下降。鼓风机的速度变化范围不宜过大，通常转速不小于额定转速的50％。一般调速范围在70％～80％之间为宜 。

摩登4　　（2）电机不能在低速下长期运行。

　　（3）运行过程中速度不能太低，要适当的把放散阀门开度打开点，适量放散，罗茨风机电机温度都不高，运行比较良好。

　　最后但同样重要，要做好罗茨风机的日常保养工作，可延锦工机的寿命。在污水曝气工艺中，对噪音要求比较高的情况下，可增设风机房，但是要注意通风，污水曝气时水位往往会高，压力会比较大，会产生许多热量。

　　山东锦工有限公司

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摩登4　　上一篇: 如何操作才能确保回转风机性能发挥

　　下一篇: 关于罗茨鼓风机、回转风机价格和压力的问题

曝气池罗茨鼓风机变频：污水站的罗茨鼓风机可以加变频器不？要注意这些问题！摩登4

　　污水站使用罗茨鼓风机是非常常见的设备，不止罗茨鼓风机，还有回转风机等，也是常用的设备，罗茨鼓风机可以加装变频器不？

　　答案：可以

摩登4　　但是在对罗茨鼓风机变频改造的时候要注意一下几点：

摩登4　　1、是否为变频电机？

　　罗茨鼓风机的电机有变频电机也有非变频电机，一般罗茨鼓风机都是非变频电机，采用非变频电机的公司，我们不建议在变频电机上直接加装变频器，这样操作会影响电机的使用寿命。

　　2、变频电机

　　如果我们在采购罗茨鼓风机之前，就已经做好了后期加装变频控制柜的规划，那么可以寻找变频器厂家，来帮助我们直接加装一个变频器来达到变频输送的目的。

　　3、散热问题

　　低速的非变频电机加装变频器之后，在高转速的情况下，还有可能会遇到低转速散热不畅的问题，引起电机轴承的损坏。

摩登4　　变频电机由于要承受高频磁场，所以绝缘等级要比普通电机高，原则上普通电机是不能用变频器来驱动的，但在实际中为了节约资金，在很多需要调速的场合都用普通电机代替变频电机，但普通电机的调速精度不高，在风机、氺泵的节能改造中经常这样做。在用普通电机代替变频电机时变频器的哉波频率尽量低一点，以减少高频对电机的绝缘损坏。

摩登4　　摩登4具备多台大型卧式加工中心，并有多工位加工中心，如果您需要采购定制罗茨风机，可以联系我们的全国免费客服热线

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曝气池罗茨鼓风机变频：生化池罗茨风机鼓风曝气变频调速的PID控制节能途径

摩登4　　原标题：生化池罗茨风机鼓风曝气变频调速的PID控制节能途径

摩登4　　山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨鼓风机、罗茨风机、回转式鼓风机等机械设备公司，位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇，近年来，锦工致力于新产品的研发，新产品双油箱罗茨鼓风机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨鼓风机，赢得了市场好评和认可。产品和服务远销全国各地及东南亚，深受客户好评。

　　罗茨鼓风机曝气系统的电耗一般占污水处理系统电耗的40%～60%，是污水处理节能的关键。最根本的节能措施是提高曝气控制效率，降低氧的浪费，减小风量。最显著的节能方法是罗茨鼓风机气量控制节能，即供气供氧设备采用罗茨鼓风机变频控制，在PID自动控制下直到溶解氧（DO）浓度稳定在设定值，可解决两方面问题：第一，溶解氧浓度太低污水不能达标；第二，溶解氧浓度太高，不仅浪费电能还可能使活性污泥上浮使出水也不能达标。根据鼓风曝气变频调速PID控制系统应用在桂林市排水工程管理处北冲污水处理厂污水处理工艺中的良好效果，分析了其系统的控制，对提高污水处理的节能和稳定性有一定的实用性。

摩登4　　1 工程概况1.1 自控概况北冲污水处理厂坐落于桂林市西北面，2003年8月开始扩建，新厂区占地面积38亩，于2005年4月开始试运行，设计日处理能力为3万t，目前实际进厂污水量为2.5万t/日，均达标处理，其进水以生活污水为主。采用A2/O活性污泥法处理工艺，出水水质达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B类标准。厂内自动化控制系统由就地控制层、现场PLC控制层和中央监控层组成；控制网络为监控通信光纤工业以太网。PLC控制系统采用西门子SIMETIC S7-300系列可编程控制系统。各现场控制站分布在各工艺段，与中控室监控计算机通过工业以太网实现通信和数据传输。中心控制室对污水处理工艺参数采集、显示、修改、设置和管理，对厂区内被控设备运行状态检测、显示，中控室监控计算机通过工业以太网，与各现场PLC控制站交换数据、采集信息，遥控和管理各现场PLC控制站内的机电设备，并按工艺要求实现对其控制。操作人员可在中心控制室完成集中监控、报警处理、事件处理、报表打印、设备运行能耗管理、单位水量处理成本等工作，实时监视、控制整个污水处理工艺流程的运行工况。1.2 污水处理工艺及工艺流程图北冲污水处理厂采用A2/O活性污泥法处理工艺，具有除磷脱氮功能，采用微孔鼓风曝气，安装有高度自动化控制系统及各类检测设备和仪表，剩余污泥采用离心脱水干化后外运，尾水消毒采用紫外消毒工艺，同时建设有强化除磷加药车间用于稳定除磷效果，处理后的出水排入江体。

摩登4　　2 A2/O生化池鼓风曝气变频调速PID控制系统2.1 系统功能北冲污水处理厂A2/O生化池鼓风曝气变频PID控制系统设计考虑如下两点：第一，曝气池所需风量的变化与水质和水量相关，而水质和水量有一定规律，变化较小，而且A2/O工艺的曝气池水位基本上保持不变。因为送风管压力变化较小，罗茨风机具有恒转矩输出的特性，流量和转速成正比例的关系，轴功率和转速也成正比例关系，与离心风机相比较在控制上更容易把握，所以选用节能、灵活的带变频调速的罗茨鼓风机。第二，用变频器改变交流电机的转速方式控制罗茨风机流量，大幅度减少了用管道调节阀来调节空气流量的机械方式所造成的能量损耗，不会产生附加压力损失，调节风量范围0%～100%，调节范围宽，处于低负荷下运行，可延长设备使用寿命，节能效果显著。第三，鼓风曝气是一种闭环调节的自动控制模式，根据溶解氧的偏差来调整鼓风机流量，这种模式可以实现关于水质、水量的最优控制，曝气效果最佳，节能的效果最显著。2.2 系统构成控制系统由以下设备构成：主送风管路装设空气流量计、压力计、信号上传至曝气系统的控制装置。曝气池上根据氧的理论分布安装溶解氧检测仪，信号上传至曝气系统的控制装置。每台鼓风机配备一套无速度反馈的U/f可调的变频器，变频器具备PI调节功能模块，反馈控制信号可下传至变频器。曝气系统的控制装置采用PLC（可编程逻辑控制器）和相应的HMI（人机界面），PLC具有PID操作指令，并配有全面、安全的输入输出接口，信号通过现场站PLC的模块进行采集后，通过全厂光纤网络送至中心控制室，中心控制室通过工业以太网对现场PLC控制站采集到的信号数据，生成工艺监控实时画面，作为人机操作界面，供操作管理人员实时监控和管理整个污水处理工艺流程。HMI通过文字和图形动态地反映在线数据，如空气流量、溶解氧值、压力、频率、电流以及设备状态等，操作人员可以进行即时的参数修改、分布操作或模式选择。曝气系统的PLC是污水处理厂自控系统的组成部分，与中央控制室的上位计算机实现通信。2.3 系统控制2.3.1 罗茨鼓风机的控制PLC采集每套鼓风机的手动/自动位置、运行状态、故障信号；总出风管风压值、总出风管风量值、每台鼓风机的频率、电流等；同时给出鼓风机的启停指令。PLC记录每台罗茨鼓风机的当前运行时间和累计运行时间，时间以小时进行记录。中控室监控计算机画面上每台罗茨风机设置遥控/自动转换按钮。操作人员可以通过鼠标在中控室监控计算机对鼓风机进行手动启停控制。中控室监控计算机实时显示总出风管风压值、总出风管风量值、每台罗茨鼓风机的频率、电流等，每台罗茨鼓风机的当前运行时间和累计运行时间。当罗茨鼓风机出现故障信号时，停止运行或禁止启动鼓风机。2.3.2 溶解氧（DO）控制点击中控室监控计算机罗茨鼓风机图标，可进入罗茨鼓风机控制画面，罗茨鼓风机的控制根据污水在生化池上出口的溶解氧浓度的溶解氧（DO）值保持在某一设定值（如2 mg/l）（或也可根据ORP来调节），都可根据按钮来选择，DO控制主要参数和PID控制参数都可在上位机设定。在实际控制中，罗茨鼓风机的风量设定值为工艺理论值，这一值经溶解氧反馈信号比较后，根据偏差实时调节风量的增减，最终使污水溶解氧值稳定在设定值（也可根据季节、水质的变化等实际情况不断调整）。在上方的趋势图中可看到实际值和设定的值的曲线，进而可方便的调节工艺参数，使鼓风机的效率、出水水质达到最优化，画面如图2所示。3 系统效应降低电耗：系统能降低污水处理厂曝气系统能耗15%～40%；污水处理厂出水达到排放标准：通过实时监测满足排放要求；增加污水处理厂的处理量：系统对处理工艺进行优化后，可评估污水处理厂的处理量；提高污水处理工艺可控性及稳定性：在曝气量和水量足够的情况下，DO设置值和PID控制动态调整，使出水达到排放标准；预警和工艺帮助：系统能依据数据来判断污水处理厂的工艺何时需调整。4 结 语经过几年的使用，A2/O生化池鼓风曝气变频调速PID控制系统在我厂运行至今系统稳定、可靠、操作方便、使用安全、效率高、故障率低，污水处理效果好，提高了劳动生产率，有良好的节能效果，强化了自动化管理。

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