山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨鼓风机、罗茨真空泵、回转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，新产品双油箱罗茨风机、水冷罗茨风机、油驱罗茨风机、低噪音罗茨风机，赢得了市场好评和认可。
1、立项背景
潞安余吾热电有限公司拥有两台135MW机组，每台机组包括三台高压流化罗茨风机，电机功率为132KW，额定电流250A。正常运行时为并联运行，两台运行一台备用。发电负荷一般在70MW-110MW之间，高压流化罗茨风机实际运行电流在105A-120A左右，风压55KPa的风量调门开度也在40％-60％左右。高压流化罗茨风机采用直接控制，利用风门调节，很不经济，节能空间很大。这种运行方式带来一系列的问题：电能的浪费大，电机的运行温度高，设备的冲击和磨损大，设备运行的噪音大，劳动环境差，运行费用和维修费用的很大浪费等。
2、高压流化罗茨鼓风机变频改造方案
应用变频安全稳定控制和工频控制双重控制节能环保技术系统，对高压流化罗茨风机进行改造。所配置的变频器型号为：ACS510-011.1―160KW，在原有工频控制柜基础上#1、#2机组各增设变频柜1台，采用一拖二控制，一台变频器控制两台电机，两用一备的现场工况，无论哪两台设备运行，保证有一台变频控制系统运行，一台工频运行。
整个改造方案包括三部分：
（1）为便于与原工频设备连接及更可靠干净的环境，变频器安装在离罗茨风机约50米的6KV配电室，其中安装的主要设备为变频器主柜体，通过一次电缆将原工频开关柜与新增加变频柜进行连接，中间增加刀开关（QF1、QF2），无论检修任何一路时都可以单独隔离，节省控制柜至电机本体电缆，并从380V开关柜引一路电源单独为变频器柜提供电源，在变频柜上带有远方/就地转换开关，当将转换开关切到就地时可在就地完成变频器的所有就地操作以及运行参数和报警参数的检查设置。
（2）将高流罗茨风机信号引入DCS，可通过DCS控制，便于运行人员远方操作与监控，在DCS操作分两部分：一是变频柜电源开关操作，这部分只需在DCS系统画面上增加一个电气开关，引入开关的合闸、分闸指令和状态反馈，以及开关的就地/远方位、控制电源状态等一些在DCS操作时开关的合闸条件。二是变频高流罗茨风机的启停，在DCS画面上增加一台罗茨风机，从变频柜引入罗茨风机的启停指令和状态反馈，及在DCS上操作时罗茨风机的一些启动条件，从变频柜转换开关引入DCS一个罗茨风机变频位信号，当将转换开关切到#1高流罗茨风机时，该高流罗茨风机处于变频位，在DCS启动变频罗茨风机时，#1高流罗茨风机变频运行；同样当转换开关切到#2高流罗茨风机时，启动后#2高流罗茨风机变频运行。在DCS逻辑中增加互锁，当#1高流罗茨风机工频已运行时，若将转换开关切到#1高流罗茨风机变频运行位置，变频柜电源不满足合闸条件，只有当转换开关切换到#2高流罗茨风机变频运行位置；当转换开关在#1高流罗茨风机变频运行位置且变频柜电源开关已合闸时，#1高流罗茨风机不满足工频启动条件。#2高流罗茨风机也同样。所以即使没有硬接线进行互锁，在DCS上同样可以实现工频、变频单独启动，保证不会因运行误操作而使同一台罗茨风机工频、变频同时启动。
（3）就地变频控制与工频控制通过硬接线进行互锁，如图将变频器出口接触器KM1/KM2的辅助触点KM11/KM21分别接入原工频系统回路中，保证变频、工频不会同时启动，防止环流。电气开关部分加装了变频器保护回路和“工频/变频工作方式”切换把手，配合高流罗茨风机变频运行和工频两种工作方式的切换，通过炉膛闭环控制采集信号进行变频控制。
在这套变频器改造中采用了硬接线和DCS逻辑控制两套互锁方案保证了每台高流罗茨风机同时只能在工频或变频一种运行方式下进行，确保了设备和机组的安全运行。
3、改造后带来的经济效益
（1）直接经济效益
罗茨风机风量、压力、转速、转矩、功率之间的关系如下：
Q=C1*n，p=C2*T=C3*n2，P=T*n=C4*n3
其中：Q――风量，p――压力，n――转速，T――转矩，P――功率
因此当罗茨风机的风量为额定风量80％时，频率为40HZ，电机转速为额定转速的80%，则电机的输出功率为（80%）3＝51.2％，节电率为48.8％。由于罗茨风机的各种工况不同，节电率一般为25％－60％之间。
现以两台132KW电机、综合节能30％（40HZ运行）、综合电价0.4元/度计算，则每月可节约电费如下：132KW*24小时/天*30天/每月*0.4元/度*30％*2台＝22809.6元
按两套设备系统投资29万元计算，运行一年即可全部收回投资。
（2）间接经济效益
a、延长电机、罗茨风机、风门及其它机械的使用寿命
由于采用变频安全稳定控制和工频控制系统双重控制方式进行调速，罗茨风机降速运行，风门全开；并且由于采用变频安全稳定控制和工频控制系统双重控制方式，电机在启动时，启动电流在额定电流以内，消除了启动时巨大电应力对电机的损坏和对设备的冲击。这都使得电机、罗茨风机、风门及其它机械的使用寿命延长。减少设备的维护工作量和维修费用。电机由于软启动，启动电流小，启动过程平稳，对电网和电器没有冲击，对罗茨风机也不产生大的启动转矩冲击。可延长设备的使用寿命，降低维修费用，减少维修量。
b、由于电机轴功率下降，罗茨风机转速降低，减少了机械磨损，减轻了机械振动和噪声，又改善了操作环境。同时降低了烟尘的排放，减轻了除尘设备的负荷，延长了该设备的服务年限，提高了环保质量。
4、结束语：
从上述高流罗茨风机的改造中证明了采用变频调速技术，不仅能够节约能源，而且可提高整个系统的自动化水平，减轻工人的劳动强度，降低维修费用，延长设备使用寿命和检修周期，减少电动机频繁起停对电网的冲击等各个方面都有显著的效果。总之，变频器在高压流化罗茨风机中的成功应用，为我厂以后一些重要辅机设备的变频改造提供了实践经验，使我们认识到改造的可行性和必要性。
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