羅茨風(fēng)機(jī)lunwen：變頻調(diào)速技術(shù)在羅茨風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

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　　楊劍鋒

　　（中核四O四有限公司第三分公司 甘肅蘭州 ）

　　摘 要：本文通過介紹變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（VVVF）的結(jié)構(gòu)原理,對(duì)變頻器在風(fēng)機(jī)類設(shè)備中的節(jié)能原理及成效進(jìn)行了詳細(xì)研究,為風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行積累了經(jīng)驗(yàn).

　　關(guān)鍵錦工：變頻調(diào)速技術(shù)羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)能應(yīng)用

　　中圖分類號(hào)：TQ172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791(2021)12（a)-0000-00

　　隨著電力電子技術(shù),微電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了對(duì)交流機(jī)來說最好的變頻調(diào)速技術(shù).變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變電機(jī)頻率和電壓來達(dá)到電機(jī)調(diào)速目的的技術(shù).它是基于電力電子、微電子、信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物.變頻調(diào)速具有三大優(yōu)勢(shì)：一是它的逆變部分都基于電流很大、電壓很高的SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT等電力電子器件來完成的；二是它的控制部分和負(fù)載狀態(tài)的檢測(cè)是由CPU（32位計(jì)算機(jī)）來完成,這是微電子器件發(fā)展的結(jié)果；三是內(nèi)置4-20mA接口和RS485接口可以和儀表、DCS相接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸.

　　變頻調(diào)速技術(shù)的原理是把工頻50HZ的交流電轉(zhuǎn)換成三相頻率和電壓可調(diào)的交流電,通過改變交流電動(dòng)機(jī)定子繞組的供電頻率,在改變頻率的同時(shí)也改變電壓,從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的（即VVVF技術(shù)）.

　　交流變頻調(diào)速系統(tǒng)一般由三相交流異步電動(dòng)機(jī)、變頻器及控制器組成.變頻裝置即變頻器是變頗調(diào)速的主要設(shè)備.

　　201子項(xiàng)八工段羅茨風(fēng)機(jī)主要負(fù)責(zé)空氣提升系統(tǒng)的排氣,包括201車間的空氣提升排氣、中放蒸發(fā)排氣、脈沖萃取柱的脈沖排氣、鈾線工藝排氣、初步凈化后的钚線工藝排氣,經(jīng)過核級(jí)高效過濾器后由羅茨風(fēng)機(jī)排至418/1-34廠房排放.羅茨風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響空氣提升流量的穩(wěn)定性,而空氣提升流量的穩(wěn)定性又直接影響到工藝一些重要設(shè)備（如脈沖柱等）的正常運(yùn)行.

　　為了滿足工藝要求,只有通過改變電源的頻率來實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變,從而改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速.

　　式中 ：

　　n——電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

　　f——電源頻率

　　p——磁極對(duì)數(shù)

　　s——轉(zhuǎn)差率

　　由公式（1）可以看出,要改變電機(jī)額定轉(zhuǎn)速,共有三種方法：⑴改變電源頻率；⑵改變磁極對(duì)數(shù)；⑶改變轉(zhuǎn)差率.

　　后兩種方法中,要改變磁極對(duì)數(shù),只有更改電機(jī)繞組接線方式,現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備不具備條件,無法實(shí)現(xiàn).要改變轉(zhuǎn)差率,只有在轉(zhuǎn)子回路串電阻,這種方式適用于繞線式轉(zhuǎn)子.羅茨風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為鼠籠式轉(zhuǎn)子,也不能實(shí)現(xiàn),且采用上述兩種方式后,電機(jī)額定轉(zhuǎn)速不能連續(xù)可調(diào),因此只有改變電機(jī)電源的頻率,才能實(shí)現(xiàn)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的改變,而且電機(jī)電源的頻率與電機(jī)額定轉(zhuǎn)速成正比.

　　根據(jù)上述原理,羅茨風(fēng)機(jī)選用由西門子公司生產(chǎn)的變頻器（型號(hào)為MICROMASTER 430）

　　來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,以達(dá)到有效地控制羅茨風(fēng)機(jī)的排氣量,控制系統(tǒng)負(fù)壓的目的.

　　接線原理如下圖所示.控制盤上有黃、綠、紅三個(gè)指示燈.當(dāng)空氣開關(guān)合上時(shí),電源指示（紅燈）亮；電機(jī)正常運(yùn)行時(shí),運(yùn)行燈（綠燈）亮；系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí),報(bào)警燈（黃燈）亮.電源指示燈接在電源空開下側(cè),運(yùn)行和報(bào)警指示燈分別接在變頻器的兩個(gè)輸出繼電器常開和常閉觸電上.

　　當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速從n變到n′后,風(fēng)量Q、風(fēng)壓H及軸功率P的變化關(guān)系如下：

　　Q′等于Q×(n′／n)（2）

　　H′等于H×(n′／n)2（3）

　　P′等于P×(n′／n)3（4）

　　當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)的節(jié)電量為:

　　E等于[1一(Q／Qn)3]×P×T(kWh)（5）

　　式中：Qn為額定轉(zhuǎn)速時(shí)的流量；T為時(shí)間；Q為實(shí)際流量；P為額定轉(zhuǎn)速時(shí)電機(jī)功率.

　　羅茨風(fēng)機(jī)配備電機(jī)型號(hào)為Y225S-4B3,額定功率37kw,額定電壓380V,額定頻率50HZ,額定電流69.8A,額定轉(zhuǎn)速1280轉(zhuǎn)/分,電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的輸出功率為30KW,根據(jù)中試廠管網(wǎng)負(fù)荷的要求,變頻器設(shè)定頻率為40HZ,電壓285V,轉(zhuǎn)速950轉(zhuǎn)/分,運(yùn)行工況以24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行,全年運(yùn)行時(shí)間在365天為計(jì)算依據(jù).則變頻調(diào)速時(shí)每年的節(jié)電量為：

　　Wb等于30×24×[1—（40/50）3]×365等于.4kW·h

　　采用擋板調(diào)節(jié)（擋板開度）時(shí),因風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變,故風(fēng)機(jī)特性曲線不變,但擋板調(diào)節(jié)后管網(wǎng)的特性曲線上移,即電機(jī)需要克服管網(wǎng)和擋板的阻力增加,在用擋風(fēng)板控制額定風(fēng)量100%輸出與風(fēng)量減半50%輸出時(shí),軸功率P2比P1比減少不多.變頻調(diào)節(jié)設(shè)定40HZ時(shí),風(fēng)量為額定轉(zhuǎn)速的80%,電機(jī)實(shí)際輸出功率為P′等于P×(n′／n)3等于30×（40/50）3等于15kw,擋板調(diào)節(jié)時(shí),相同風(fēng)量（80%）時(shí),電機(jī)軸功率降低很小,粗略估算為額定風(fēng)量時(shí)的95%,則擋板開度時(shí)的節(jié)電量為

　　Wd等于30×（1－95%）×24×365等于13140 kW·h

　　相比較多出的節(jié)電量為：W等于Wb－Wd等于.4－13140等于.4kW·h

　　每度電按0.5元計(jì)算,則采用變頻調(diào)速每年比采用擋板調(diào)節(jié)多節(jié)約電費(fèi).4×0.5等于

　　隨著變頻技術(shù)的發(fā)展,作為大容量傳動(dòng)的國產(chǎn)變頻調(diào)速技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用,在電力行業(yè)對(duì)于許多大功率的輔機(jī)設(shè)備推廣和采用變頻技術(shù),不僅可以取得相當(dāng)顯著的節(jié)能效果,而且也得到了國家產(chǎn)業(yè)政策的支持,代表了今后更多行業(yè)節(jié)能技術(shù)的方向.目前,很多行業(yè)越來越多的人員對(duì)此都形成廣泛的共識(shí).

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2]林水生.變頻器原理與應(yīng)用［Ｍ］．西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2001．

　　[3] MICROMASTER 430變頻器使用說明書［S］．德國: 西門子公司,2004.

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　　高轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)引用文獻(xiàn):

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羅茨風(fēng)機(jī)lunwen：大流量羅茨鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)_羅茨風(fēng)機(jī)

　　摘 要

　　羅茨風(fēng)機(jī)是一種容積式壓縮機(jī)，屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、風(fēng)機(jī)內(nèi)腔不需要潤滑油、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于石化、建材、電力、冶煉、化肥、礦山、港口、輕紡、食品、造紙、水產(chǎn)養(yǎng)殖和污水處理、環(huán)保產(chǎn)業(yè)等諸多領(lǐng)域。

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要是有一對(duì)腰形漸開線轉(zhuǎn)子、齒輪、軸承、密封和機(jī)殼等部件組成。

　　關(guān)鍵字：羅茨鼓風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)子、設(shè)計(jì)、繪圖

　　Abstract

　　Roots blower is a positive displacement compressors are rotary machine, has a simple structure, the fan cavity does not require lubricants, smooth operation, stable performance, etc., have been widely used in petrochemical, building materials, electric power, metallurgy, chemical fertilizers, mining, ports, textile, food, paper, aquaculture and wastewater treatment, environmental protection industry and many other fields.

　　The main structure of the Roots blower is a pair of kidney-shaped involute rotors, gears, bearings, seals and chassis and other components.

　　In this paper, according to the design requirements for large flow blower design, the first of the structural characteristics of the Roots blower, working principle and should be shipped in the field were analyzed; proposed design for this project on the basis of these analysis; then to Roots the major part of the blower detailed analysis and design, including the selection of the motor, V belt drive design, analysis and design of the rotor, design synchronization gears, shafts and shaft parts of the design and verification and block design, and prepared this blower use and maintenance manual; finally draw the blower assembly drawings and part drawings mainly through AutoCAD drawing software.

　　Keywords: Roots blower, Rotor, Design, Drawing

　　目 錄

　　摘 要 I

　　Abstract II

　　第一章 緒論 1

　　1.1羅茨鼓風(fēng)機(jī)的構(gòu)成及特點(diǎn) 1

　　1.2羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理 2

　　1.3羅茨鼓風(fēng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 4

　　第二章 總體方案設(shè)計(jì) 5

　　2.1設(shè)計(jì)要求 5

　　2.2方案設(shè)計(jì) 5

　　第三章 羅茨鼓風(fēng)機(jī)主要部件設(shè)計(jì) 6

　　3.1電動(dòng)機(jī)的選擇 6

　　3.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型 6

　　3.1.2電動(dòng)機(jī)容量的選擇 6

　　3.1.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 6

　　3.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 6

　　3.2.1 V帶的基本參數(shù)計(jì)算 6

　　3.2.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9

　　3.3轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì) 9

　　3.3.1轉(zhuǎn)子葉型設(shè)計(jì) 9

　　3.3.2轉(zhuǎn)子的干涉檢測(cè) 12

　　3.3.3轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12

　　3.4同步齒輪設(shè)計(jì) 13

　　3.4.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 13

　　3.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 13

　　3.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 14

　　3.4.4幾何尺寸計(jì)算 16

　　3.5軸及軸上零件的設(shè)計(jì)與選擇 16

　　3.5.1傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 16

　　3.5.2軸承的選擇與校核 19

　　3.5.3鍵選擇與校核 20

　　3.6缸體的設(shè)計(jì) 21

　　第四章 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的使用與維護(hù) 22

　　4.1安裝注意事項(xiàng) 22

　　4.2操作使用注

　　南京羅茨鼓風(fēng)機(jī) 羅茨鼓風(fēng)機(jī)規(guī)格型號(hào) 河南三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī) 供應(yīng)三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)

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羅茨風(fēng)機(jī)lunwen：羅茨風(fēng)機(jī)使用說明書.doc

　　安裝使用產(chǎn)品前，請(qǐng)閱讀使用說明書

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)

　　使 用 說 明 書

　　產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) JB/T894

　　目 錄

　　一．主要用途和特點(diǎn) 2

　　1.1 主要用途 2

　　1.2 使用要求 2

　　1.3 性能范圍 2

　　1.4工作原理和特點(diǎn) 3

　　二．羅茨風(fēng)機(jī)，羅茨真空泵的使用條件 3

　　三．結(jié)構(gòu) 5

　　四． 安裝與管路配置 5

　　五．運(yùn)轉(zhuǎn)使用和檢修保養(yǎng) 8

　　5.1運(yùn)轉(zhuǎn)使用 8

　　5.2操作規(guī)程 8

　　5.2.1開機(jī)（單機(jī)） 8

　　5.2.2兩臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)并網(wǎng)開機(jī) 9

　　5.2.3兩臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)并網(wǎng)倒車 9

　　5.2.4停車（關(guān)機(jī)） 10

　　5.3放氣閥、壓力表使用 10

　　5.4檢修保養(yǎng) 11

　　5.4.1 日常保養(yǎng)、檢修 11

　　5.4.2 吸入消音器的檢修 11

　　5.4.3 V型帶張力調(diào)整 12

　　5.5 潤滑油（脂）的選擇和使用 12

　　5.5.1專用齒輪油 12

　　5. 5.2潤滑脂常用牌號(hào)及理化性能 13

　　5.5.3推薦實(shí)際做法： 13

　　5.5.4潤滑油※潤滑脂量 14

　　六．故障分析與排除 14

　　七．相關(guān)技術(shù)資料 15

　　一．主要用途和特點(diǎn)

　　1.1 主要用途

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)廣泛用于電力、石油、化工、化肥、鋼鐵、冶煉、制氧、水泥、食品、紡織、造紙、除塵反吹、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理、氣力輸送等部門與行業(yè)。

　　1.2 主要特點(diǎn)

　　1.2.1 風(fēng)量、升壓和真空度覆蓋面大，應(yīng)用范圍廣，用戶可以從中選擇最實(shí)用的機(jī)型。

　　1.2.2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保養(yǎng)、維護(hù)方便。

　　1.2.3 葉輪采用新型線，密封性好，高效節(jié)能。

　　1.2.4 產(chǎn)品加工精度高、性能好、運(yùn)行可靠、使用壽命長(zhǎng)。

　　1.2.5 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)殼內(nèi)不需潤滑，輸送介質(zhì)不含油。

　　1.2 使用要求

　　2.1 輸送介質(zhì)的進(jìn)氣溫度不得大于 40℃。

　　2.2 介質(zhì)中微粒雜質(zhì)含量不得超過 100mg／m3，微粒最大尺寸不得超過最小工作間隙的一半。

　　2.3 運(yùn)轉(zhuǎn)中軸承溫度不得高于 95℃，潤滑油溫度不高于 65℃。

　　2.4 使用壓力不得高于鼓風(fēng)機(jī)、真空泵銘牌上或本說明書性能表中規(guī)定的升壓范圍。

　　2.5 風(fēng)機(jī)葉輪與機(jī)殼、葉輪與側(cè)板、葉輪與葉輪間隙出廠時(shí)已調(diào)好，重新裝配時(shí)要保證該間隙。

　　（間隙過大，影響性能；間隙過小，由于熱膨脹會(huì)產(chǎn)生摩擦、碰撞現(xiàn)象。）

　　2.6 羅茨鼓風(fēng)機(jī)(真空泵)運(yùn)行時(shí)，主油箱、副油箱油位必須在油位鏡標(biāo)志點(diǎn)處。

　　1.3 性能范圍

　　3.1 鼓風(fēng)機(jī)性能范圍：性能表中的吸入風(fēng)量是指吸入壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kPa ABS)，吸入溫度為 20℃，輸送介質(zhì)為純凈空氣時(shí)的進(jìn)口流量。

　　3.2 真空泵性能范圍：性能表中的吸入風(fēng)量是指出口壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kPa

　　ABS)，吸入溫度為 20℃，輸送介質(zhì)為純凈空氣時(shí)的進(jìn)口流量。

　　注：鼓風(fēng)機(jī)、真空泵輸送特殊氣體時(shí)，吸入風(fēng)量需根據(jù)輸送介質(zhì)的分子量、進(jìn)口溫度和進(jìn)口壓力進(jìn)行換算。

　　1.4、工作原理和特點(diǎn)

　　1.工作原理：利用兩個(gè)三葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)來壓縮和輸送氣體的定容回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)。這種鼓風(fēng)機(jī)靠轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪使兩轉(zhuǎn)子保持嚙合，轉(zhuǎn)子上每一凹入的曲面部分與氣缸內(nèi)壁組成工作容積，在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)過程中從吸氣口帶走氣體；當(dāng)移到排氣口附近與排氣口相連通，將氣體輸送到排氣通道。兩轉(zhuǎn)子依次交替工作，兩轉(zhuǎn)子互不接觸，它們之間靠嚴(yán)密控制的間隙實(shí)現(xiàn)密封，故排出的氣體不受潤滑油污染。

　　2.特點(diǎn)：氣體脈動(dòng)性小，振動(dòng)也小，噪聲低。這種鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適用于氣體輸送和加壓，也可用作真空泵。

　　二、羅茨風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵的使用條件

　　1、風(fēng)機(jī)（真空泵）的工作環(huán)境溫度不得超過40攝氏度，如超過時(shí)要采取措施進(jìn)行降溫，否則縮短風(fēng)機(jī)的使用壽命。風(fēng)機(jī)室外配置時(shí)，請(qǐng)?jiān)O(shè)置防雨棚。

　　2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家機(jī)械設(shè)備安裝工程的相關(guān)規(guī)定，基礎(chǔ)應(yīng)建在堅(jiān)硬的土壤上，宜高出地面100-250毫米，深度為800-1500毫米?；A(chǔ)承重面應(yīng)比底座加寬100-250毫米，其基礎(chǔ)不準(zhǔn)與其他建筑及墻壁基礎(chǔ)連接地基要牢固。風(fēng)機(jī)周圍要留有足夠的空間，以滿足檢修和拆卸的需要。

　　3、安裝前清除管道內(nèi)焊渣等異物，閥門要置于全開狀態(tài)，否則風(fēng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)受損。

　　4、檢查，加注齒輪油。出廠時(shí)，油箱內(nèi)可能未加注齒輪油，請(qǐng)檢查加注齒輪油。在停機(jī)狀態(tài)，加至油窗中央即可，加油過多將導(dǎo)致漏油。

　　5、檢查窄V帶松緊和皮帶輪偏正，皮帶輪偏正可用直尺調(diào)正。當(dāng)使用一段時(shí)間后皮帶會(huì)變松，此時(shí)要重新調(diào)整。

　　6、檢

羅茨風(fēng)機(jī)lunwen：羅茨風(fēng)機(jī)振動(dòng)噪聲數(shù)值研究

　　【摘要】：為改善羅茨風(fēng)機(jī)振動(dòng)特性,降低振動(dòng)噪聲,本文首先針對(duì)某型羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行了三維實(shí)體建模,采用商用計(jì)算軟件ANSYS Workbench對(duì)該羅茨風(fēng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元數(shù)值分析,獲得了該羅茨風(fēng)機(jī)機(jī)體的諧響應(yīng)特性,并分別給出了機(jī)體進(jìn)口、出口、前油箱、齒輪箱四個(gè)部位的諧響應(yīng)特性曲線。在數(shù)值研究羅茨風(fēng)機(jī)振動(dòng)特性基礎(chǔ)上,基于間接邊界元理論,采用Virtual.1ab聲學(xué)分析軟件,分析了該風(fēng)機(jī)的振動(dòng)噪聲特性并給出了相應(yīng)的噪聲曲線和噪聲源云圖。研究結(jié)果表明:羅茨風(fēng)機(jī)在工作頻率為400-600Hz時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)最大值,振幅最大達(dá)0.25mm,噪聲在頻率為450Hz時(shí)出現(xiàn)最大值,最大值為125dB(A),噪聲源主要分布在前油箱處。

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