关键词：智能调速；窑尾排风机；节能降耗

Abstract: This paper deals with the energy-saving transformation of roots blower system in coal grinding section of cement industry. After the transformation of roots blower system with magnetic levitation blower, the air supply of coal powder at kiln tail can meet the normal production process requirements, at the same time, it can reduce the power consumption of roots blower system of coal mill. This paper introduces the magnetic suspension fan transformation as the core means to replace the original control mode of adjusting the flow and pressure through the opening of the baffle plate or the valve, to improve the automation degree of the coal mill section and to reduce the running power consumption of the coal mill roots blower system, achieve Energy Saving and consumption reduction.

Key words: Intelligent Speed Regulation; Exhaust fan at the end of kiln; Energy saving and consumption reduction

1  引言

水泥生产企业是国民经济生产中的能源消耗大户，在当前国内外能源供需矛盾突出的情况下，水泥生产企业必须通过各种途径降低能耗，以获得最佳的经济效益。在水泥行业设备节能技改项目中，风机的能耗控制成为绝大多数企业首先考虑的问题，一般企业优先考虑将风机水泵进行变频器改造，且当前水泥厂变频器改造已非常普遍，现有针对设备单体的节能改造技术节能空间非常有限；近几年，随着生产装备技术、材料技术的升级与革新，磁悬浮鼓风机孕育而生，并且在水泥行业的节能改造效果非常明显。

2  罗茨风机的工作原理

罗茨风机是容积式风机的一种，有两个三叶叶轮在由机壳和墙板密封的空间中相对转动，由于每个叶轮都是采用渐开线，或是外摆线的包络线，每个叶轮的三个叶片是完全相同的，同时两个叶轮也是完全相同的，这样就大大降低了加工难度。叶轮在加工时采用数控设备，保证了两个叶轮在中心距不变情况下，不管两个叶轮旋转到什么位置，都能保持一定的极小间隙，从而保证气体的泄露在允许范围内。两个叶轮相向转动，由于叶轮与叶轮、叶轮与机壳、叶轮与墙板之间的间隙极小，从而使进气口形成了真空状态，空气在大气压的作用下进入进气腔，然后，每个叶轮的其中两个叶片与墙板、机壳构成了一个密封腔，进气腔的空气在叶轮转动的过程中，被两个叶片所形成密封腔不断地带到排气腔，又因为排气腔内的叶轮是相互啮合的，从而把两个叶片之间的空气挤压出来，这样连续不停的运转，空气就源源不断地从进气口输送到出气口，这就是罗茨风机的整个工作过程。罗茨风机结构示意图如图1所示。

图1  罗茨风机结构示意图                                                                                        

以3L81WDA型罗茨风机为例，其主要参数如表1所示。

以3L81WDA为例，电耗组成见图2所示。

图2  罗茨风机电耗组成图                                                   

电机与罗茨风机采用皮带和变速箱连接方式，中间能量损耗大，空气从空滤经入口管线到风机转子到出口管线最后到压力表后管网存在管损，由于转子不能将进气与出气完全隔绝必然会有部分气体从出口回流到入口，造成能量损耗其随着进出口压差增大而增大。

3  磁悬浮风机替代罗茨风机节能改造依据

（1）设备本身节能分析，磁悬浮离心机采用了高效离心叶轮（三元流技术）、高速永磁同步电动机及主动式磁悬浮轴承等多项先进技术，奠定了其高效节能的基础，因此相同功率的磁悬浮电机的运行效率一般高于普通离心风机。

（2）生产工况节能分析，一般水泥厂的罗茨风机实际运行风压和风量远低于设计值，致使配套的风机偏离罗茨风机设计的高效运行区间，为满足生产工况及节能需要，企业普遍采用变频器对罗茨风机恒压或恒流运行控制改造，从而导致电机轴功率远低于额定功率，使得罗茨风机系统效率进一步降低。针对特定生产工况，定制满足生产工况的磁悬浮风机系统（额定功率大幅度降低）替代原有罗茨风机系统，可以节省电能的浪费，实现节能。

（3）设备的保养维护而言，磁悬浮风机系统无机械轴承、无齿轮增速箱、无联轴器、无润滑油系统，结构简洁，零部件少，日常维护只需要更换空气过滤器，简单方便，维护费用低，并且整机噪音很低，不超过80dB，不会对人的耳朵造成较大的伤害。

4  煤磨罗茨风机运行工况及节能改造效果介绍

4.1  设备参数

某水泥厂有一条日产6500t的干法悬窑生产线，到目前已运行6~10年。1#头煤罗茨风机配置为380V/220kW，具体设备铭牌参数如表2所示。

 4.2  改造运行效果及改造节能效果

结合该水泥厂煤磨罗茨风机的实际运行工况，经万洲电气WOES智能优化节能系统采集的系统运行工况数据进行节能评估与计算后，1#煤磨罗茨风机节能改造理论计算如下：
  风机流量计算：Q1=Q*(f/50)=115*(30.2/50)=69.46(m³/min)
   风机效率计算：η1=Q1*P1/Pt1/60=69.46*26.8/91/60=34.09%

结合万洲电气在水泥行业多年的节能改造经验，综合评估后选用下表所示的磁悬浮鼓风机进行改造：

磁悬浮风机系统比普通罗茨风机系统的效率高，损耗低，核算节电量△E 及节电率入计算公式如下：

                   电机运行功率   P=×U×I×cosΦ    （1）

 电机消耗电能   W=P×H×η           （2）

       节电量   ∆E =（P2-P1）×H×η  （3）

                             节电率   入= P2-P1/P2          （4）

其中：△E为年节电量（kWh）；η为电机效率（%）；P为电动机额定功率（kW）；W为电机消耗电能（kWh）；H为年运行小时（h）；入为节电率（%）。

经磁悬浮风机节能改造后，根据公式（3）和公式（4），可计算出磁悬浮风机在目前工况负载每年的节电率达40%，若以0.6元平均电价折算为效益时，每年可节省16万元左右。

针对上述选定的罗茨风机进行磁悬浮风机改造之后，根据福禄克测量电机的功率数据计算出系统的节电率可达到44.04%，与理论值偏差在+9%范围内，据此分析煤磨罗茨风机进行磁悬浮风机节能改造确实具有明显的节能效果，且降低了生产员的工作量，为客户可带来了可观的经济效益等重要意义。

5  结论

煤磨罗茨风机进行磁悬浮风机节能改造后，实现了煤磨送风系统的经济运行，解决了传统罗茨风机存在的能耗高、噪音大、振动大、寿命短、维护维修、密封不严漏油等问题，具有改造方便、维护简单方便、节能效果显著等优点，可以在水泥行业煤磨罗茨风机系统改造中得到广泛推广与运用。

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作者简介：

周勇进：（1987.6）男 汉族     万洲电气股份有限公司     工程师

主要研究方向：电力系统自动化及行业节能研究