水泥廠立窯煅燒熟料所耗用的電能中，羅次鼓風機的電耗一般占60%左右，隨著電價的調整，電費在水泥生產成本中所占的比例越來越高。羅茨鼓風機系屬容積回轉鼓風機，利用兩個葉形轉子在氣缸內作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉壓縮機。這種鼓風機結構簡單，制造方便，適用于低壓力場合的氣體輸送和加壓，也可用作真空泵。由于周期性的吸、排氣和瞬時等容壓縮造成氣流速度和壓力的脈動，因而會產生較大的氣體動力噪聲。此外，轉子之間和轉子與氣缸之間的間隙會造成氣體泄漏，從而使效率降低。羅茨鼓風機的排氣量為0.15～150立方米/分，轉速為 150～3000轉/分。單級壓比通常小于1.7，最高可達2.1，可以多級串聯使用。

一、立窯羅次風機工作原理

在水泥立窯煅燒生產過程中所需要的風量是經常隨工藝及操作的需要不同程度調節的，而傳統的調節方案是通過放風閥來調節的，用來帶動風機的電動機本身轉速是不可調節的，因此大量的風量通過放風法放掉，也就是說，造成電能的大量的浪費，根據鼓風機風量和轉速成正比關系。羅茨鼓風機系屬容積回轉鼓風機，利用兩個葉形轉子在氣缸內作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉壓縮機。這種壓縮機靠轉子軸端的同步齒輪使兩轉子保持嚙合。轉子上每一凹入的曲面部分與氣缸內壁組成工作容積，在轉子回轉過程中從吸氣口帶走氣體，當移到排氣口附近與排氣口相連通的瞬時，因有較高壓力的氣體回流，這時工作容積中的壓力突然升高，然后將氣體輸送到排氣通道。兩轉子依次交替工作。兩轉子互不接觸，它們之間靠嚴密控制的間隙實現密封，故排出的氣體不受潤滑油污染。

Q1/Q2=N1/N2 式中：Q1、Q2為轉速快和慢的風量 米/分

鼓風機的風壓和轉速的平方成正比。

H1/H2=（N1/N2）

式中：H1、H2為轉速快和慢的風壓

鼓風機所需的功率與轉速的立方成正比。

N1/N2=（N1/N2）

式中：N1、N2為轉速快和慢所需功率KW。

從上述關系可知，如果我們使用改變轉速來實現改變風量的方法，就不至于把大量的風量白白放掉，從而節約了大量的電能，為此結合我國的實際情況，經多方論證，于2001年4月份起，著重致力于變頻器調速在水泥行業的推廣應用工作。在短短的兩年中，推廣應用達1500KW之多。

二、調速方案的選擇

改變鼓風機轉速的方法目前使用調速型液力偶合器和電動機變頻調速器等，現階段在羅次鼓風機中應用較多的是使用調速型液力偶合器，而過去變頻調速技術的應用，由于受技術條件的限制而極少有在這方面的報道，近年來隨著改革開放深入發展，隨著世界科學技術的進步，大功率的晶體管、電子技術的迅速的發展，大規模集成電路和微機技術的突飛猛進，變頻調速已成為現實。變頻器的主電路是給異步電動機提供調壓調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生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

變頻調速的原理是根據異步電動機的轉速：N=60F（1-S）/P

式中F為電源頻率，P為極對數，S為電機的轉差率。

從上式可知改變供電頻率，即可改變電機的轉速。

無論是在電機與羅次鼓風機之間裝設調速型液力偶合器或直接對電動機進行變頻調速控制，都滿足控制進窯風量的要求。根據每個廠的具體情況，應選用何設備，對此，我們根據大量的實際調查，作出如下分析：

1、 一般立窯鼓風機選型余量比較大，電機約有10～30KW左右的余量。這就是說，一般用風量只有銘牌風量的70～90%，放風率高達 10～30%，若對風機進行調速控制，則風機轉速需調至額定轉速的70～90%，即可滿足立窯最大用風量的要求。如果選用與風機額定轉速相一致的調速型液力偶合器，因其傳動效率與轉速成正比，將使偶合器在額定轉速的70～90%以下運行，系統的傳動效率較低，意味著電能的浪費；若改變電機的極對數，其系統的效率雖然提高，但更換電機的設備投資則需增加更多，雖然這兩個方案都與目標存在一定的差距。

2、 一般工廠電機的輸出功率占電機額定功率的50%左右，故如果使用調速型液力偶合器，若不便換電機，則存在電機功率因數過低的缺陷，增加功率因數補償設施也需另外投資。

3、 調速型液力偶合器是安裝在風機與電機之間的，選用調速型液力偶合器必須重新出力原來的基礎，其說需的施工工期較長，一般都要一個月左右，這對于不具有備用機組的立窯來說是較難安排這么長的停機時間的，而安裝變頻調速，則主要是線路的轉換，可以不停機先做好準備工作，轉接時只需一個班次即可。

4、 在設備投資方面，液力偶合器雖然比變頻器價格低，但若更換電機，則不相上下，如果變頻器不用供水供油，系統簡單，運行費用低，則其投資費用較高的部分也可以得到補償。

三、應用情況

變頻器自2001年4月份起我公司在國內一些地區推廣應用，并在立窯羅茨風機的電機上正式投入運行后，已有近兩年時間，設備使用正常，取得了令人滿意的效果。變頻器的英文譯名是VFD（Variable-frequency Drive），這可能是現代科技由中文反向譯為英文的為數不多實例之一。（但VFD也可解釋為Vacuum fluorescent display，真空熒光管，故這種譯法并不常用）。變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機的電力傳動元件。變頻器是利用電力半導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，能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流/過壓/過載保護等功能。

注：電度數據為該風機單獨安裝電度表計量所得。

從以上兩表實測數據可知，節電效果時十分顯著，每噸熟料平均節電25～60%，如果以綜合電價0.5元計算，每臺變頻器價格平均以20萬計，大概一年半即可收回投資。

用變頻調速器調節鼓風機風量，在使用上也達到了十分理想的效果。

1、 由于省去了放風閥，進窯風量的變化由變頻調速來實現，使進窯空氣進壓及氣流速度穩定。操作更加簡單，只要轉動旋鈕就可調節頻率變速，頻率用數字顯示，因為頻率與轉速成正比關系，所以能精確地定量用風，避免了使用放風閥時引起風壓及風量巨變的弊端，從而穩定了立窯煅燒的熱工制度，為提高熟料產量質量打下基礎，也減輕了工人的勞動強度。

2、 有的工廠原來放風是使用循環放風的形式，這樣雖能降低風機的噪聲，但同時由于大量的過剩風量在風機的管道內循環，因而在放風量達時經常引起風機發熱，這就極大地影響了風機的安全運轉，用變頻調速器控制風量，沒有過剩風量循環，為風機的安全運轉提供了有利的條件，由于風機經常處于減速運行，因而風機運行噪聲也得到了大幅度的降低，并提高了風機的使用壽命。

3、 風機采用變頻調速可方便地從低速啟動，啟動平穩，啟動電流小，對提高質量起到良好的作用。

可見變頻調速在水泥廠的立窯風機上的運用是成功的，達到了預期的效果，其經濟效益是顯著的，再加上良好的控制性能和改善工況后的效益，確實是企業技術改造的理想設備。

四、幾點總結

1、 工廠選型時除必須作好充分的實際調查之外，必須認真做好細致的可行性認證，節能效果的大小，除了設備本身的節電潛力外，更主要的是與實際工況有直接的關系，如風機選型余度過大，放風量大，時間長，則節電效果顯著，反之節電效果就相對較低。

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

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