水泥廠立窯煅燒熟料所耗用的電能中，羅次鼓風(fēng)機(jī)的電耗一般占60%左右，隨著電價(jià)的調(diào)整，電費(fèi)在水泥生產(chǎn)成本中所占的比例越來(lái)越高。羅茨鼓風(fēng)機(jī)系屬容積回轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)，利用兩個(gè)葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。這種鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適用于低壓力場(chǎng)合的氣體輸送和加壓，也可用作真空泵。由于周期性的吸、排氣和瞬時(shí)等容壓縮造成氣流速度和壓力的脈動(dòng)，因而會(huì)產(chǎn)生較大的氣體動(dòng)力噪聲。此外，轉(zhuǎn)子之間和轉(zhuǎn)子與氣缸之間的間隙會(huì)造成氣體泄漏，從而使效率降低。羅茨鼓風(fēng)機(jī)的排氣量為0.15～150立方米/分，轉(zhuǎn)速為 150～3000轉(zhuǎn)/分。單級(jí)壓比通常小于1.7，最高可達(dá)2.1，可以多級(jí)串聯(lián)使用。

一、立窯羅次風(fēng)機(jī)工作原理

在水泥立窯煅燒生產(chǎn)過(guò)程中所需要的風(fēng)量是經(jīng)常隨工藝及操作的需要不同程度調(diào)節(jié)的，而傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方案是通過(guò)放風(fēng)閥來(lái)調(diào)節(jié)的，用來(lái)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)本身轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的，因此大量的風(fēng)量通過(guò)放風(fēng)法放掉，也就是說(shuō)，造成電能的大量的浪費(fèi)，根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量和轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。羅茨鼓風(fēng)機(jī)系屬容積回轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)，利用兩個(gè)葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。這種壓縮機(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(guò)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的瞬時(shí)，因有較高壓力的氣體回流，這時(shí)工作容積中的壓力突然升高，然后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(rùn)滑油污染。

Q1/Q2=N1/N2 式中：Q1、Q2為轉(zhuǎn)速快和慢的風(fēng)量 米/分

鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和轉(zhuǎn)速的平方成正比。

H1/H2=（N1/N2）

式中：H1、H2為轉(zhuǎn)速快和慢的風(fēng)壓

鼓風(fēng)機(jī)所需的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。

N1/N2=（N1/N2）

式中：N1、N2為轉(zhuǎn)速快和慢所需功率KW。

從上述關(guān)系可知，如果我們使用改變轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)改變風(fēng)量的方法，就不至于把大量的風(fēng)量白白放掉，從而節(jié)約了大量的電能，為此結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，經(jīng)多方論證，于2001年4月份起，著重致力于變頻器調(diào)速在水泥行業(yè)的推廣應(yīng)用工作。在短短的兩年中，推廣應(yīng)用達(dá)1500KW之多。

二、調(diào)速方案的選擇

改變鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法目前使用調(diào)速型液力偶合器和電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速器等，現(xiàn)階段在羅次鼓風(fēng)機(jī)中應(yīng)用較多的是使用調(diào)速型液力偶合器，而過(guò)去變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，由于受技術(shù)條件的限制而極少有在這方面的報(bào)道，近年來(lái)隨著改革開(kāi)放深入發(fā)展，隨著世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大功率的晶體管、電子技術(shù)的迅速的發(fā)展，大規(guī)模集成電路和微機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，變頻調(diào)速已成為現(xiàn)實(shí)。變頻器的主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

變頻調(diào)速的原理是根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：N=60F（1-S）/P

式中F為電源頻率，P為極對(duì)數(shù)，S為電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。

從上式可知改變供電頻率，即可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

無(wú)論是在電機(jī)與羅次鼓風(fēng)機(jī)之間裝設(shè)調(diào)速型液力偶合器或直接對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制，都滿足控制進(jìn)窯風(fēng)量的要求。根據(jù)每個(gè)廠的具體情況，應(yīng)選用何設(shè)備，對(duì)此，我們根據(jù)大量的實(shí)際調(diào)查，作出如下分析：

1、 一般立窯鼓風(fēng)機(jī)選型余量比較大，電機(jī)約有10～30KW左右的余量。這就是說(shuō)，一般用風(fēng)量只有銘牌風(fēng)量的70～90%，放風(fēng)率高達(dá) 10～30%，若對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，則風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速需調(diào)至額定轉(zhuǎn)速的70～90%，即可滿足立窯最大用風(fēng)量的要求。如果選用與風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速相一致的調(diào)速型液力偶合器，因其傳動(dòng)效率與轉(zhuǎn)速成正比，將使偶合器在額定轉(zhuǎn)速的70～90%以下運(yùn)行，系統(tǒng)的傳動(dòng)效率較低，意味著電能的浪費(fèi)；若改變電機(jī)的極對(duì)數(shù)，其系統(tǒng)的效率雖然提高，但更換電機(jī)的設(shè)備投資則需增加更多，雖然這兩個(gè)方案都與目標(biāo)存在一定的差距。

2、 一般工廠電機(jī)的輸出功率占電機(jī)額定功率的50%左右，故如果使用調(diào)速型液力偶合器，若不便換電機(jī)，則存在電機(jī)功率因數(shù)過(guò)低的缺陷，增加功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)施也需另外投資。

3、 調(diào)速型液力偶合器是安裝在風(fēng)機(jī)與電機(jī)之間的，選用調(diào)速型液力偶合器必須重新出力原來(lái)的基礎(chǔ)，其說(shuō)需的施工工期較長(zhǎng)，一般都要一個(gè)月左右，這對(duì)于不具有備用機(jī)組的立窯來(lái)說(shuō)是較難安排這么長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間的，而安裝變頻調(diào)速，則主要是線路的轉(zhuǎn)換，可以不停機(jī)先做好準(zhǔn)備工作，轉(zhuǎn)接時(shí)只需一個(gè)班次即可。

4、 在設(shè)備投資方面，液力偶合器雖然比變頻器價(jià)格低，但若更換電機(jī)，則不相上下，如果變頻器不用供水供油，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，則其投資費(fèi)用較高的部分也可以得到補(bǔ)償。

三、應(yīng)用情況

變頻器自2001年4月份起我公司在國(guó)內(nèi)一些地區(qū)推廣應(yīng)用，并在立窯羅茨風(fēng)機(jī)的電機(jī)上正式投入運(yùn)行后，已有近兩年時(shí)間，設(shè)備使用正常，取得了令人滿意的效果。變頻器的英文譯名是VFD（Variable-frequency Drive），這可能是現(xiàn)代科技由中文反向譯為英文的為數(shù)不多實(shí)例之一。（但VFD也可解釋為Vacuum fluorescent display，真空熒光管，故這種譯法并不常用）。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)元件。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。

注：電度數(shù)據(jù)為該風(fēng)機(jī)單獨(dú)安裝電度表計(jì)量所得。

從以上兩表實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，節(jié)電效果時(shí)十分顯著，每噸熟料平均節(jié)電25～60%，如果以綜合電價(jià)0.5元計(jì)算，每臺(tái)變頻器價(jià)格平均以20萬(wàn)計(jì)，大概一年半即可收回投資。

用變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量，在使用上也達(dá)到了十分理想的效果。

1、 由于省去了放風(fēng)閥，進(jìn)窯風(fēng)量的變化由變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，使進(jìn)窯空氣進(jìn)壓及氣流速度穩(wěn)定。操作更加簡(jiǎn)單，只要轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕就可調(diào)節(jié)頻率變速，頻率用數(shù)字顯示，因?yàn)轭l率與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，所以能精確地定量用風(fēng)，避免了使用放風(fēng)閥時(shí)引起風(fēng)壓及風(fēng)量巨變的弊端，從而穩(wěn)定了立窯煅燒的熱工制度，為提高熟料產(chǎn)量質(zhì)量打下基礎(chǔ)，也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2、 有的工廠原來(lái)放風(fēng)是使用循環(huán)放風(fēng)的形式，這樣雖能降低風(fēng)機(jī)的噪聲，但同時(shí)由于大量的過(guò)剩風(fēng)量在風(fēng)機(jī)的管道內(nèi)循環(huán)，因而在放風(fēng)量達(dá)時(shí)經(jīng)常引起風(fēng)機(jī)發(fā)熱，這就極大地影響了風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，用變頻調(diào)速器控制風(fēng)量，沒(méi)有過(guò)剩風(fēng)量循環(huán)，為風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供了有利的條件，由于風(fēng)機(jī)經(jīng)常處于減速運(yùn)行，因而風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪聲也得到了大幅度的降低，并提高了風(fēng)機(jī)的使用壽命。

3、 風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速可方便地從低速啟動(dòng)，啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，對(duì)提高質(zhì)量起到良好的作用。

可見(jiàn)變頻調(diào)速在水泥廠的立窯風(fēng)機(jī)上的運(yùn)用是成功的，達(dá)到了預(yù)期的效果，其經(jīng)濟(jì)效益是顯著的，再加上良好的控制性能和改善工況后的效益，確實(shí)是企業(yè)技術(shù)改造的理想設(shè)備。

四、幾點(diǎn)總結(jié)

1、 工廠選型時(shí)除必須作好充分的實(shí)際調(diào)查之外，必須認(rèn)真做好細(xì)致的可行性認(rèn)證，節(jié)能效果的大小，除了設(shè)備本身的節(jié)電潛力外，更主要的是與實(shí)際工況有直接的關(guān)系，如風(fēng)機(jī)選型余度過(guò)大，放風(fēng)量大，時(shí)間長(zhǎng)，則節(jié)電效果顯著，反之節(jié)電效果就相對(duì)較低。

2、 由于變頻器一次性投資較高，考慮到設(shè)備配套本身已有一定的安全系數(shù)，所以選用變頻器容量也可按實(shí)際的運(yùn)行工況出發(fā)，運(yùn)行電流不超過(guò)變頻器的額定電流，只要能滿足啟動(dòng)要求就可以了。

3、 變頻器的使用要盡量保證其使用環(huán)境的要求，一般水泥廠環(huán)境比較惡劣，所以在使用過(guò)程中要密切注意變頻器的冷卻系統(tǒng)是否正常，否則要及時(shí)處理；有時(shí)可能是某種保護(hù)功能動(dòng)作，不一定是變頻器的問(wèn)題，要有的方失去排除切不可隨意亂動(dòng)必要時(shí)可與銷售商取得聯(lián)系確保變頻器更好的為人們服務(wù)。