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羅茨鼓風機如何在硫酸中應用最多

羅茨鼓風機如何在硫酸中應用最多

羅茨鼓風機是一種容積式鼓風機，具有低噪音、高效率、節(jié)能、高效、氣密性好的特點。目前，羅茨鼓風機已廣泛應用于硫酸工藝中。

羅茨鼓風機結(jié)合了往復式壓縮機和離心式鼓風機的優(yōu)點，并在它們的基礎上進行改造，從而改善了轉(zhuǎn)速與風壓的關系。在轉(zhuǎn)速不變的情況下，風壓變化不大，送風量不變，風量與轉(zhuǎn)速成正比。

羅茨鼓風機的缺點是當鼓風機出口堵塞時，容易造成壓力上升，造成機器損壞。如果長時間使用鼓風機，兩個轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與機殼之間的間隙會擴大，導致供風量減少。

在羅茨風機的機殼內(nèi)，以雙葉為例，一對鑄鋼(或鑄鐵)轉(zhuǎn)子分別安裝在兩個平行的軸上，轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪保持兩個轉(zhuǎn)子嚙合驅(qū)動。因此，當風機工作時，兩個轉(zhuǎn)子以相同的速度向相反的方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子和機殼之間的氣體被擠出。在進氣和出氣方向，可以利用上下兩部分的壓力差來抵消轉(zhuǎn)子和軸的一部分重量，從而降低軸承壓力，減少磨損。

羅茨鼓風機轉(zhuǎn)子的型線曲線為擺線，輸送風量決定長徑，而短徑主要由所需功率決定，即主軸直徑確定后，根據(jù)其強度要求決定短徑，以免過大或過小。長半徑、短半徑和間隙的總和等于主動軸和被動軸的中心距離。

羅茨風機主軸每轉(zhuǎn)一圈，等于擠出轉(zhuǎn)子與機殼之間的空氣量四次，每次的空氣量等于圖1左側(cè)轉(zhuǎn)子與機殼之間的空部分，這個空部分的截面積略等于轉(zhuǎn)子截面積的1/2。因此，鼓風機的風量Q(m3/s)應為:

Q=進入VnnR^2B

其中:n mdash mdash轉(zhuǎn)速，rpm/s；

R mdash mdash轉(zhuǎn)子長半徑，m；

B·mdash； mdash轉(zhuǎn)子寬度，m；

V mdash mdash容積效率0.7？0.8，進出口風壓差越大，進口V越小。

從上式可以看出，送風量與轉(zhuǎn)速之間存在一個恒定的正比關系。同時，風機的風量還會表現(xiàn)出以下特點:

(1)風機風量是進氣狀態(tài)下的風量，而不是標準狀態(tài)下的風量。風機入口負壓不同時，標準狀態(tài)下的風量不同，所以出力也不同。

(2)風機運行過程中在允許范圍內(nèi)調(diào)節(jié)壓力時，風量變化很小，壓力選擇范圍寬。

(3)風機的運行必須考慮如何提高容積效率。在保證風扇正常運轉(zhuǎn)的情況下，可以通過盡量減小機殼與轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的間隙來提高容積效率，從而盡量減少回流到進氣口的空氣量。

如果風機出口堵塞嚴重，出口風壓會急劇上升，可能會損壞風機本體。為了保護羅茨風機和設備的安全，特別是防止羅茨風機的密封被損壞，在風機出口處安裝了安全閥。當羅茨風機及設備內(nèi)壓力異常升高到規(guī)定值(安全閥開啟壓力)時，安全閥能自動開啟并排出介質(zhì)，防止壓力繼續(xù)升高；當羅茨風機和設備內(nèi)的壓力降低到規(guī)定值(安全閥回座壓力)時，安全閥將自動關閉。同時，在羅茨鼓風機的排氣端設置單向閥，一方面可以防止突然停機時，由于系統(tǒng)的氣體回流沖擊，造成轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)，損壞鼓風機；另一方面可以防止運行中的羅茨鼓風機排氣端的氣體回流到并聯(lián)的備用鼓風機，造成風量損失和壓力不足。

羅茨風機入口和出口分別裝有大風量阻力蜂窩消聲器，阻力段采用多室阻力膠直管通道和十字形吸音板，保證在較寬的頻率范圍內(nèi)有足夠的消聲量。因為進入羅茨風機的介質(zhì)中顆粒的含量不應超過100mg/m3，顆粒的最大尺寸不應超過最小工作間隙的一半，即應低于0.1mm，所以必須在入口消聲器前連接一個過濾器進行凈化。

在羅茨鼓風機中，氣體主要被絕熱壓縮，但壓縮比并不大，所以氣體可以簡單地按不可壓縮流體計算，所需功率為

N=QH/102η

式中:Q風量，m3/s；

h風壓，mmftO為Kg/m2；

n，效率0.7-0.8。

硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)所用風機的進、出口靜壓主要由前后設備的阻力之和決定。

羅茨風機的啟動、運行、備用機切換的控制方法、異常狀態(tài)下的處理和注意事項都與其工作原理和性能有關。風機運行時，原動機對風機所做的驅(qū)動功L主要消耗在兩個方面:一是風量Q所獲得的壓頭H的有效功L是有效的；第二，機器摩擦消耗的無效功L是無效的。啟動時，原動機也需要用功L啟動，使固定式鼓風機達到額定轉(zhuǎn)速。這樣，當風扇啟動時，原動機要做的功是:

L=L有效+L無效+L開始

正確掌握所需的啟動功率非常重要。使能轉(zhuǎn)動的剛體從靜止狀態(tài)達到轉(zhuǎn)速N，稱為轉(zhuǎn)動慣量，用來衡量轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動慣量。其值I=Emr2，即等于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)剛體的每個質(zhì)點的質(zhì)量與其離旋轉(zhuǎn)軸垂直距離的平方的乘積之和。

在選擇風機電機時，主要考慮正常運行所需的功率，不能全部加啟動功率，否則可能會因為電機正常運行時負載較輕而造成不必要的浪費，否則啟動所需的功率過大而無法啟動。

羅茨風機要實現(xiàn)空載，就必須知道影響負載的因素。負荷可以用風量Q和壓頭h的乘積來表示，只要任一項為零或減小到很小的值，就可以滿足空載(或基本空載)啟動的條件。離心式鼓風機可以通過關閉進出口閥門或其中一個閥門來實現(xiàn)零負荷，而羅茨風機由于自身結(jié)構(gòu)的原因無法采取零風量Q或大幅度降低風量Q的措施，只需考慮如何降低壓頭h即可。

我們在風機的入口和出口連接一對管路，使風機出口的氣體回流到入口以降低壓頭h，輔助管路的連接如圖3所示，從入口閥的后部到出口閥的前部。輔線不是隨便裝個管子就能啟動的。需要選擇合適的管徑，使風機額定風量全部通過輔線。此時輔線內(nèi)的流量應等于或不大于50m/s，這樣啟動不會有問題，也不必選擇過低的流量導致輔線管徑過大。當流量達到80m/s以上，電機是風機的標準配置時，啟動困難。選取50m/s的流量，是通過計算風機氣體通過輔線回流時的進出口壓差，以及日常收集一些輔線不同的風機啟動成功和失敗的經(jīng)驗得出的。適用性可以在應用中得到驗證。這里必須提醒，當出口閥處于開啟狀態(tài)，風機啟動時，必須保證不會被其他風機來的氣體反轉(zhuǎn)。在硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)中，排水閥空不宜安裝在出口閥前。

在風機運行中，用進氣閥或出氣閥直接調(diào)節(jié)風量的作用不大，因為它只是改變了進、出口的壓差，而氣體從縫隙漏回進氣口的增量很小。所以這樣調(diào)節(jié)風量并沒有太大的價值，反而會明顯增加風機的耗電量，尤其是風機的出口閥對風機是危險的。雖然關小進氣閥調(diào)節(jié)風量增加了進氣負壓，但風機進氣的狀態(tài)發(fā)生了變化，標準狀態(tài)下的風量減少，這似乎比關小出氣閥更重要。但從計算結(jié)果來看，功耗增加更為嚴重，同樣不可取。

在羅茨風機入口閥后和出口閥前連接一對導線是保證風機本體和硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)安全的重要保證。在硫酸生產(chǎn)中系統(tǒng)阻力大的情況下，如果沒有輔助管線，無論進出口閥門是打開還是關閉，啟動風機都是困難或危險的，可能會發(fā)生一些意外事故。

對于全速、工頻運行的硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)，只能通過調(diào)節(jié)入口閥門的開度來調(diào)節(jié)風量，這樣會增加入口空氣阻力，降低空氣壓力，造成電能的浪費。如果采用輸出排氣的方式調(diào)節(jié)輸出流量，也會造成電能的浪費。

羅茨鼓風機具有恒轉(zhuǎn)矩負載的特點，經(jīng)恒壓控制后，系統(tǒng)運行在恒轉(zhuǎn)矩變流量狀態(tài)。將羅茨鼓風機原有的工頻控制改造為變頻控制，利用壓力傳感器進行反饋閉環(huán)矢量控制，實現(xiàn)變頻調(diào)速。當需要降低系統(tǒng)流量時，降低羅茨風機的轉(zhuǎn)速，使羅茨風機在規(guī)定壓力下運行在低流量點。羅茨鼓風機的輸入功率與流量近似成線性關系。因此，羅茨鼓風機變頻改造后，可以降低羅茨鼓風機的運行速度，降低電耗。其節(jié)能效果主要取決于流量，羅茨鼓風機的功耗與流量成正比。

變頻控制使運行系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動和軟停機，減少系統(tǒng)啟動時對電網(wǎng)的沖擊。另外，由于羅茨風機運行速度的降低，減少了機械磨損，從而延長了電機和羅茨風機的使用壽命。

羅茨風機啟動時，需要在自己的生產(chǎn)系統(tǒng)中驗證其輔助線路的風速控制指標，以確定最佳控制值。在計劃停機或緊急停機的情況下，確保在關閉入口和出口閥之前打開輔助管線閥。如果系統(tǒng)堵塞，應仔細判斷是否立即打開輔線閥解決危機。

考慮到硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模和配置，合理設計羅茨風機的輔助線路至關重要，在啟動、正常運行、備用機切換和異常狀態(tài)下都能正確使用和控制。

羅茨風機的高效使用不僅給工人帶來了方便，也促進了硫酸的穩(wěn)定生產(chǎn)。

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