羅茨風(fēng)機壓力變送器：棗莊常用的電廠脫硫羅茨風(fēng)機

　　羅茨風(fēng)機底座如何固定

　　三葉羅茨風(fēng)機由于是高速運轉(zhuǎn)的機器，所以會產(chǎn)生震動，又由于其內(nèi)部空氣的脈動左右，也加大了三葉羅風(fēng)機的震動，所以三葉羅茨風(fēng)機在安裝時需要固定在地面上的。

　　三葉羅茨風(fēng)機型號的不同，在地面安裝尺寸應(yīng)在對應(yīng)的位置挖150*150mm平方深300mm的方坑，并埋入地腳螺栓，然后通過地腳螺栓，螺母把三葉羅茨風(fēng)機鏈接起來，最后在方坑中填滿水泥混凝土，等混凝土固定之后，再用力把螺母擰緊，是風(fēng)機底座和混凝土牢牢連接在一起，這樣就可以減小三葉羅茨風(fēng)機在運轉(zhuǎn)中的震動位移，提高了設(shè)備的運行安全性，并且由于減小了震動，從而也大大延長了三葉羅茨風(fēng)機的使用壽命;

　　調(diào)整如下：

　　(1)首先，啟動羅茨鼓風(fēng)機，一邊觀察壓力表，一邊旋緊閘閥，使壓力超過設(shè)定壓力的10%左右。

　　(2)然后，松開鎖緊螺母，按逆時針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿，直至從安全閥排出空氣為止。

　　(3)在旋緊閘閥過程中，若尚未達到風(fēng)機設(shè)定壓力，安全閥已排除空氣，再次順時針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿，直至不在排除空氣為止，然后逆時針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿，到達恰好排除空氣為止。

　　(4)擰緊鎖定螺母和調(diào)節(jié)螺母。

　　(5)松開閘閥;

　　三葉羅茨風(fēng)機是一種雙葉輪同步壓縮機械，每個三葉型轉(zhuǎn)子用兩個軸承支承，利用一對同步齒輪，使兩個轉(zhuǎn)子的相對位置始終保持不變。屬容積式鼓風(fēng)機，具有強制輸氣特征。三葉羅茨風(fēng)機作為回轉(zhuǎn)式機械，具有比較穩(wěn)定的工作特性，三葉羅茨風(fēng)機轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與泵體、轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋之間都有微小間隙，因而工作腔內(nèi)沒有摩擦，無接觸磨損部分;

　　三葉羅茨風(fēng)機經(jīng)濟耐用，無需潤滑，使用壽命長，動力平衡性好。運轉(zhuǎn)一周有六次吸排氣過程，容積效率高。結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，不需要內(nèi)部潤滑，輸送的介質(zhì)不含油等特點。泵轉(zhuǎn)子的支承采用了可靠的消隙結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動部件作細(xì)致的動平衡，并采用高精度的斜齒輪，因此，運行平穩(wěn)，噪聲低，使用更加可靠，可在高壓差下長期運行。

　　三葉羅茨風(fēng)機，噪聲小，效率高，操作方便，使用免維護。綜合使用性能優(yōu)于二葉羅茨風(fēng)機，制造精度高，高效節(jié)能處于國內(nèi)領(lǐng)先水平;是目前效率最高，應(yīng)用最廣泛的羅茨風(fēng)機，

　　遍布石化、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，大多用于輸送空氣，密封后也可用來輸送煤氣、氫氣、乙炔、二氧化碳等易燃、易爆及腐蝕性氣體。選用不銹鋼葉輪可輸送含;

　　羅茨風(fēng)機的風(fēng)壓是不受風(fēng)機轉(zhuǎn)速限制的，不論轉(zhuǎn)速變化如何其風(fēng)壓可以保持不變。而羅茨風(fēng)機風(fēng)量則與羅茨風(fēng)機轉(zhuǎn)速成正比的，風(fēng)量調(diào)節(jié)，完全由變頻器改變電機頻率達到無級變速，起到調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機風(fēng)量的效果。

羅茨風(fēng)機壓力變送器：羅茨風(fēng)機的安裝

　　(!)羅茨鼓風(fēng)機工作原理:其主要工作元件是轉(zhuǎn)子。隨著轉(zhuǎn)軸安裝位置不同，羅茨鼓風(fēng)機有W式 (臥式) 和L式 (立式) 之分。W式的兩個轉(zhuǎn)子中心線在同一水平面內(nèi)，氣流為垂直流向；L式的兩個轉(zhuǎn)子中心線在同一垂直面內(nèi)，氣流為水平流向。工作時耦合的轉(zhuǎn)子以相同的速度作反向旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子分向側(cè) (圖中W式的下側(cè)和L式的左側(cè)) ，由于氣室容積由小變大，此側(cè)形成低壓區(qū)，得以進氣。在轉(zhuǎn)子的合向側(cè) (圖中W式的上側(cè)和L式的右側(cè)) ，氣室容積由大變小，此側(cè)形成高壓區(qū)，得以壓送氣體。氣體從低壓區(qū)向高壓區(qū)的輸送，則依靠轉(zhuǎn)子任一端將氣體從低壓區(qū)沿機殼區(qū)間 (圖上的內(nèi)線區(qū)間) 掃人高壓區(qū)。轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，氣體便定量地被壓送四次。因此，它的流量與轉(zhuǎn)速成正比，同時不受高壓區(qū)壓力變化的影響。（2） 軸流式：原理也是依靠葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片產(chǎn)生升力來輸送流體，把機械能轉(zhuǎn)化為流體能量。由于流體進入和離開葉輪都是軸向的,故稱為軸流式風(fēng)機。軸流風(fēng)機屬于高比轉(zhuǎn)數(shù)，其特點是流量大，風(fēng)壓低。軸流式風(fēng)機風(fēng)壓一般在450N/平方米～4500N/平方米之間，主要用于礦井、隧道、船艦倉室的通風(fēng)；紡織廠通風(fēng)、工業(yè)作業(yè)場所的通風(fēng)

羅茨風(fēng)機壓力變送器：羅茨鼓風(fēng)機其主要作用是氣體輸送及加壓!

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　　新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機、水冷羅茨風(fēng)機、油驅(qū)羅茨風(fēng)機、低噪音羅茨風(fēng)機，贏得了市場好評和認(rèn)可。

　　1. 聯(lián)合運行的實現(xiàn)

　　首先介紹下羅茨鼓風(fēng)機，羅茨風(fēng)機由兩個葉形轉(zhuǎn)子在氣缸中做相對運動來壓縮和輸送氣體的容積式風(fēng)機。其主要作用是氣體輸送及加壓，其主要參數(shù)有：流量、揚程、軸功率、轉(zhuǎn)速、必須汽蝕余量等。流量和揚程是羅茨風(fēng)機主要的性能參數(shù)。

　　其次要想實現(xiàn)燃?xì)忮仩t與羅茨風(fēng)機的聯(lián)動，工藝要求是關(guān)鍵，控制機組中的PLC程序是輔助。程序的設(shè)計應(yīng)根據(jù)鍋爐對燃?xì)庖蟮墓に嚄l件來實現(xiàn)。工藝流程可簡單表示為：PLC上電，在設(shè)定的程序內(nèi)進行自檢，包括羅茨風(fēng)機入口側(cè)天然氣壓力、出口側(cè)壓力，并與設(shè)定參數(shù)進行比較，當(dāng)滿足運行要求時，PLC輸出指令，羅茨風(fēng)機啟動;與此同時，鍋爐主控上電，當(dāng)羅茨風(fēng)機出口壓力到達鍋爐需要的燃?xì)鈮毫螅_茨風(fēng)機降頻運行，此時鍋爐啟動點火程序，系統(tǒng)開始運行。

　　2. 項目背景

　　天然氣較傳統(tǒng)化石燃料有明顯優(yōu)點，其無毒無害，熱值高，其作為能源，可有效減少溫室氣體和粉塵的排放，因而大大改善環(huán)境污染問題，天然氣作為一種清潔能源，能有效改善環(huán)境質(zhì)量。

　　隨著北方冬季霧霾天氣的如約而至，河北省下大力度整治污染，促進鍋爐“煤改氣”的發(fā)展，隨著“煤改氣”工作的不斷深入，氣源問題逐漸暴露。

　　河北某鋼廠沖渣水余熱供熱項目，由于供熱面積的持續(xù)加大，導(dǎo)致熱源顯得捉襟見肘，項目決定，增加兩臺17.5MW燃?xì)忮仩t，但燃?xì)忮仩t要求燃?xì)鈮毫?0～60KPa，利用常規(guī)燃?xì)夤竟艿罋庑璺笤O(shè)燃?xì)夤艿溃O(shè)置調(diào)壓柜。考慮項目工期緊張，同時節(jié)約成本，利用鋼廠內(nèi)提供壓力約為4000Pa的燃?xì)狻楸Ｕ襄仩t正常運行，需利用羅茨風(fēng)機將燃?xì)膺M行增壓，同時羅茨風(fēng)機燃?xì)庖肟诰鄰S內(nèi)燃?xì)庹{(diào)壓柜約100米，此種方案沒有前例，需要燃?xì)忮仩t與羅茨風(fēng)機有機聯(lián)合運行。

　　2.1壓力控制

　　壓力控制包括兩個方面：

　　2.1.12鍋爐燃?xì)夤艿揽偣芘c分支管的壓力。

　　由于羅茨風(fēng)機出口沒有緩沖罐，燃?xì)夤艿拦軓捷^大為DN400，而鍋爐入口燃?xì)夤艿罏镈N100，由伯努利方程

　　，可得出鍋爐燃?xì)馊肟趬毫εc燃?xì)饪偣軌毫?/p>

　　有差距，經(jīng)計算可得支管壓力與總管壓力相差10KPa左右，故運行中總管壓力應(yīng)高于分支壓力，才能保證鍋爐燃?xì)庠谝?guī)定范圍內(nèi)。鍋爐燃燒器電磁閥有承壓極限為70KPa，超壓后，電磁閥會損壞，故單純靠羅茨風(fēng)機變頻無法達到工藝要求。為達到工藝要求，現(xiàn)在主管道安裝壓力起跳裝置，當(dāng)壓力達到65KPa時，自動泄壓，以此保護鍋爐燃燒器電磁閥。

　　2.2.羅茨鼓風(fēng)機進出口壓力。

　　由于羅茨鼓風(fēng)機入口壓力約為4000Pa，為防止羅茨風(fēng)機在正常運行時入口成為成為負(fù)壓，工藝要求在入口處設(shè)定報警點及停機點，報警點為2000Pa，停機點設(shè)為1000Pa;為實現(xiàn)鍋爐負(fù)荷與羅茨風(fēng)機聯(lián)動，在羅茨鼓風(fēng)機出口設(shè)定壓力傳感器，當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時，羅茨風(fēng)機出口的壓力變送器數(shù)值變動，再把數(shù)值反應(yīng)到PLC中，經(jīng)過PLC計算，調(diào)整羅茨風(fēng)機頻率，從而達到羅茨風(fēng)機出口壓力與鍋爐對燃?xì)庖髩毫ο嗥ヅ洹?/p>

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羅茨風(fēng)機壓力變送器：羅茨鼓風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

　　原標(biāo)題：羅茨鼓風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機等機械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機、水冷羅茨風(fēng)機、油驅(qū)羅茨風(fēng)機、低噪音羅茨風(fēng)機，贏得了市場好評和認(rèn)可。

　　羅茨風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)的實現(xiàn)從根本上解決了羅茨風(fēng)機大啟動力矩而配用大功率電機的問題，節(jié)能效果非常顯著。能夠解決羅茨風(fēng)機低負(fù)荷運行，羅茨風(fēng)機開度當(dāng)板小而引起的風(fēng)紀(jì)震動問題，使羅茨鼓風(fēng)機運行更加穩(wěn)定。閉環(huán)控制系統(tǒng)的建立使控制更加穩(wěn)定裝置操作更加平穩(wěn)；另外羅茨風(fēng)機轉(zhuǎn)速的降低大大提高了羅茨風(fēng)機軸承的使用壽命。提高了設(shè)備運行時間，延長了設(shè)備的檢修周期。

　　2.變頻調(diào)速裝置在羅茨風(fēng)機上的應(yīng)用

　　羅茨風(fēng)機的流量，運行壓力，軸功率這三個基本參數(shù)與轉(zhuǎn)速的運算公式極其復(fù)雜，同時羅茨風(fēng)機類負(fù)荷隨環(huán)境變化參數(shù)也隨之變化。在工程中一般根據(jù)羅茨風(fēng)機的運行曲線，進行大致的參數(shù)運算，通過改變羅茨風(fēng)機的管網(wǎng)特性曲線來實現(xiàn)對羅茨風(fēng)機的風(fēng)量的調(diào)節(jié)；通過改變羅茨風(fēng)機葉片的角度來實現(xiàn)對羅茨風(fēng)機的風(fēng)量調(diào)節(jié)；通過改變羅茨風(fēng)機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)羅茨風(fēng)機的風(fēng)量調(diào)節(jié)。

　　取代老式的依靠擋板改變流量的方式，達到節(jié)能的效果；精確地調(diào)節(jié)速度和流量，保證工藝質(zhì)量；接受計算機的模擬或數(shù)字信號，進行實時控制；動態(tài)性能好，可實現(xiàn)“軟”啟動。變頻裝置的特性保證了電機啟動和加速時具有消除啟動對電機的沖擊，可以提高電機和機械的使用壽命。

　　3.變頻調(diào)速技術(shù)

　　3.1變頻調(diào)速的基本原理

　　對異步電動機進行調(diào)速控制時，希望電動機的主磁通Фm保持額定值不變。磁通太弱，電動機帶負(fù)載能力下降，磁通太強，形成過飽和，將引起勵磁電流波形畸變。由上可見,Фm值由e1和fl共同決定，對e1和fl進行適當(dāng)控制，就可以使氣隙磁通Фm保持額定值不變。分兩種：基頻以下的恒磁通變頻調(diào)速，即從電機額定頻率f調(diào)速；基頻以上的弱磁通變頻調(diào)速。

　　3.2 u/f控制

　　主電路中逆變器采用BJT，用PWM方式進行控制。逆變器的控制脈沖發(fā)生器同時受控于頻率指令f和電壓指令U，而f和U之間的關(guān)系是由U/f曲線發(fā)生器決定的。這樣經(jīng)PWM控制之后，變頻器的輸出頻率與輸出電壓之間的關(guān)系就，就是U/f曲線發(fā)生器所確定的關(guān)系。轉(zhuǎn)速的改變是靠改變頻率的設(shè)定值來實現(xiàn)的。電動機的實際轉(zhuǎn)速要根據(jù)負(fù)載的大小，即轉(zhuǎn)差率的大小來決定。負(fù)載變化時，在f不變的條件下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化而變化，故它常用于速度精度要求不十分嚴(yán)格或負(fù)載變動較的場合。U/f控制是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，無需速度傳感器，控制電路簡單，負(fù)載可以是通用標(biāo)準(zhǔn)電動機，所以通用性強，經(jīng)濟性好，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式。

　　3.3 轉(zhuǎn)差頻率控制

　　根據(jù)速度傳感器的檢測，可以求出轉(zhuǎn)差頻率△f，再把它和速度設(shè)定值f相疊加，以該疊加值作為逆變器的頻率設(shè)定值f1*，就實現(xiàn)了轉(zhuǎn)差補償。這種實現(xiàn)轉(zhuǎn)差補償?shù)拈]環(huán)控制方式稱為轉(zhuǎn)差頻率控制方式。與U/f控制方式相比，其調(diào)速精度大為提高。但是使用速度傳感器求取轉(zhuǎn)差頻率，要針對具體電動機的機械特性調(diào)整控制參數(shù)，因而這種控制方式的通用性差。

　　4.系統(tǒng)自動控制的實現(xiàn)

　　4.1控制系統(tǒng)的工作原理

　　本系統(tǒng)是用單片機控制的變頻器實現(xiàn)的羅茨風(fēng)機調(diào)速系統(tǒng)。其主要硬件是MSC8051單片機，變頻器，壓力變送器，羅茨風(fēng)機。該系統(tǒng)中單片機起到控制器的作用，變頻器和羅茨風(fēng)機是執(zhí)行機構(gòu)。通過設(shè)置在羅茨鼓風(fēng)機負(fù)壓側(cè)的壓力變送器得到系統(tǒng)的反饋信號，并且將其轉(zhuǎn)化成了標(biāo)準(zhǔn)的電流或者電壓信號，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號傳送到單片機，然后由單片機實現(xiàn)PI壓力調(diào)節(jié)，顯示功能。最后輸出控制量，作為變頻器的模擬量給定信號，由變頻器輸出SPWM調(diào)制的頻率可調(diào)的電壓來控制羅茨風(fēng)機電動的轉(zhuǎn)速。從而整個系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)控制。達到準(zhǔn)確控制，節(jié)能的目的。

　　4.2 控制器的硬件設(shè)計

　　單片機：選用MCS-8051單片機，由于本系統(tǒng)的設(shè)計目的是羅茨風(fēng)機的簡單調(diào)速系統(tǒng)，所以系統(tǒng)不要求有復(fù)雜的控制功能。因此本系統(tǒng)選用最小系統(tǒng)，不需要對單片機的進行外部存儲器的擴展。由于8051單片機的輸入輸出口數(shù)目的限制，所以系統(tǒng)擴展了并行通信口8255A作為A/D，D/A的接口芯片。系統(tǒng)還具有簡單的鍵盤輸入和顯示作用，通過8279控制鍵盤和顯示器。

　　變頻器：變頻器選用西門子公司的Ec01-110k13kw 變頻器。

　　變送器：選用BYD-8系列壓力變送器。

　　鍵盤顯示部分是用單片機控制8279鍵盤顯示電路，由小鍵盤和6個8段數(shù)碼LED組成。可以通過鍵盤對系統(tǒng)的PI的參考量進行預(yù)制，這樣使系統(tǒng)增加了很的可移植行和方便了系統(tǒng)的調(diào)試。本系統(tǒng)還可以隨時跟蹤顯示羅茨風(fēng)機負(fù)壓側(cè)的壓力，方便了操作人員對系統(tǒng)監(jiān)控。

　　4.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)軟件是計算機控制系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分，軟件的質(zhì)量直接關(guān)系到整個控制系統(tǒng)的效率和性能。根據(jù)控制系統(tǒng)的目標(biāo)需求，對控制軟件的功能進行合理的劃分，再采用模塊化的設(shè)計原則，確定各個模塊所要完成的功能，整個控制軟件完成數(shù)據(jù)的輸入，顯示以及PI調(diào)整功能。整個單片機系統(tǒng)不但起到了控制作用而且充當(dāng)簡單的上下位機作用。

　　PI控制器可以使原系統(tǒng)更加穩(wěn)定準(zhǔn)確，環(huán)節(jié)P用來使系統(tǒng)快速的動作，但遺憾的是有余差存在；積分控制可以消除余差，但是容易使系統(tǒng)的控制過程產(chǎn)生震蕩，且時間延遲很長，被控變量波動幅度也很大。應(yīng)用PI控制，可以很好的改善以上單獨使用的不足，使系統(tǒng)控制變的準(zhǔn)確。雖然PI控制還存在很多不足，但是在本系統(tǒng)中，由于對壓力的控制要求不是十分的嚴(yán)格，所以應(yīng)用PI控制就可以很好的完成控制要求。對于PI控制器的參數(shù)整定有多種方法，如：臨界比例度法，衰減曲線法，PID歸一參數(shù)法等方法。但是在工業(yè)中最長使用的是經(jīng)驗法。這種方法是工人師傅幾十年操作經(jīng)驗的積累，逐步的反復(fù)的試湊，最后得到控制器的適合參數(shù)。在PI控制器的設(shè)計上，本系統(tǒng)采用了積分分離法防止積分的飽和。

　　5.小結(jié)

　　本文系統(tǒng)的介紹了整個系統(tǒng)的設(shè)計過程。首先討論了各種羅茨鼓風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)方法以及他們各自的特點，而突出了變頻調(diào)速的優(yōu)點。然后系統(tǒng)的說明了變頻器的原理以及分類，根據(jù)各方面的比較選擇該系統(tǒng)所用到的電壓型變頻器，根據(jù)所用的頻器的基礎(chǔ)上，確定變頻器的相關(guān)參數(shù)。最后根據(jù)在工業(yè)現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)上的仿真，完成控制器的軟件設(shè)計。

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