窯頭羅茨風(fēng)機(jī)低壓、高電流現(xiàn)象的分析及預(yù)防措施Ana lysis and Preventive Measures o f Low Vo ltage and High Currento f Kiln Outle tRoo ts Blow e r

李　寧，孟　靜

窯頭羅茨風(fēng)機(jī)低壓、高電流現(xiàn)象的分析及預(yù)防措施
Ana lysis and Preventive Measures o f Low Vo ltage and High Currento f Kiln Outle tRoo ts Blow e r

李寧1，孟靜2

通常變頻羅茨風(fēng)機(jī)的電流和升壓是成正比關(guān)系，當(dāng)負(fù)載壓力達(dá)到或超過額定升壓時會出現(xiàn)電機(jī)超流的現(xiàn)象。但特殊情況下也會出現(xiàn)羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低、壓力低、電流高的現(xiàn)象，本文就此類情況結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的防范措施。

羅茨風(fēng)機(jī)；低壓現(xiàn)象；高電流現(xiàn)象；防范措施

1　引言

在新型干法水泥生產(chǎn)線中，變頻羅茨風(fēng)機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是窯頭燃燒器一次風(fēng)機(jī)的使用，隨著燃燒器技術(shù)的進(jìn)步，以往配套使用的離心風(fēng)機(jī)已經(jīng)無法滿足實(shí)際的工況要求。不同的燃燒器生產(chǎn)廠家在配套羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、升壓、臺數(shù)上有所差異，但變頻調(diào)速的調(diào)節(jié)方式已是大勢所趨。燃燒器也正向調(diào)節(jié)方便、低一次風(fēng)量、節(jié)能降耗的方向不斷發(fā)展。

燃燒器穩(wěn)定的火焰形狀是保證水泥熟料產(chǎn)質(zhì)量的前提條件，這就對羅茨風(fēng)機(jī)的升壓有一定的要求，低的輸送壓力無法保證火焰的剛性，易造成火焰發(fā)飄、高溫點(diǎn)不集中、抗窯況波動性差，影響熟料的煅燒質(zhì)量。因此，為了保證燒成系統(tǒng)的穩(wěn)定，窯頭燃燒器用羅茨風(fēng)機(jī)的工作壓力必須要達(dá)到一定的要求。

2　羅茨風(fēng)機(jī)簡介

羅茨風(fēng)機(jī)屬于容積式風(fēng)機(jī)，輸出的風(fēng)量和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。工作時，兩個齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)帶動葉輪向相反方向轉(zhuǎn)動，從進(jìn)氣口進(jìn)入的空氣通過風(fēng)機(jī)的葉輪、殼體間的固定間隙傳遞到風(fēng)機(jī)出口。由于風(fēng)機(jī)內(nèi)部的間隙是固定的，所以在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定的情況下，出風(fēng)量也是恒定的。

3　羅茨風(fēng)機(jī)低壓、高電流現(xiàn)象

通常，羅茨風(fēng)機(jī)的升壓和電機(jī)電流成正比關(guān)系，當(dāng)出風(fēng)量一定時，風(fēng)機(jī)壓力隨著負(fù)載阻力的加大而逐漸升高。由于風(fēng)機(jī)使用工況和現(xiàn)場安裝等因素的不同也會出現(xiàn)特殊情況，現(xiàn)列舉實(shí)際案例如下：

北京某水泥廠的窯頭燃燒器系統(tǒng)，燃燒器為中材裝備新型大推力燃燒器（成熟產(chǎn)品），該燃燒器采用兩臺羅茨風(fēng)機(jī)供風(fēng)，其中軸流風(fēng)機(jī)、旋流風(fēng)機(jī)單獨(dú)供風(fēng)，正常工作下每一臺風(fēng)機(jī)都是一個獨(dú)立的系統(tǒng)。軸流風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率75kW，額定電流139A，風(fēng)量35.7m3/min，升壓78.4kPa，變頻調(diào)速；旋流風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率為45kW，額定電流83A，風(fēng)量62m3/min，升壓29.4kPa，變頻調(diào)速。

調(diào)試初期現(xiàn)象：燃燒器現(xiàn)場閥門全開，軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速23Hz，升壓45kPa，電流140A；旋流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速17Hz，升壓7kPa，電流85A（電流均為現(xiàn)場實(shí)測值，升壓均為風(fēng)機(jī)出口機(jī)械表處數(shù)值）。

經(jīng)排查現(xiàn)場電氣和輸送管道均正常，空載情況下開啟兩臺風(fēng)機(jī)，結(jié)果軸流風(fēng)機(jī)全速情況下壓力40kPa，電流50A；旋流風(fēng)機(jī)全速情況下壓力20kPa，電流34A，風(fēng)機(jī)工作也正常。最后，把輸送管道進(jìn)行了拆解，發(fā)現(xiàn)兩臺羅茨風(fēng)機(jī)出口的逆止閥全部被卡死，造成無法正常開關(guān)。如圖1所示。

圖1　被卡死的逆止閥

現(xiàn)場對逆止閥進(jìn)行了拆除，重新安裝后，燃燒器系統(tǒng)壓力恢復(fù)正常。

4　現(xiàn)象分析及防范措施

羅茨風(fēng)機(jī)一般廠家要求空載啟動，然后逐漸增加工作負(fù)載，但實(shí)際情況往往都是帶負(fù)載啟動，尤其對于窯頭燃燒器的工作，羅茨風(fēng)機(jī)的負(fù)載阻力是有一定臨界值的，當(dāng)阻力高于該值時風(fēng)機(jī)將無法正常工作。針對以上案例中的現(xiàn)象分析，由于燃燒器本身設(shè)計(jì)阻力就較高，再加上風(fēng)機(jī)出口的逆止閥開度過小，造成風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)量受到限制，負(fù)載阻力過大，風(fēng)機(jī)無法正常開啟，只能維持低速運(yùn)行。

羅茨風(fēng)機(jī)的功率計(jì)算公式如下：

圖2　η1與n對應(yīng)關(guān)系

式中：

P——電機(jī)實(shí)際功率，kW

1.15——電機(jī)功率富余系數(shù)

Qs——實(shí)際出風(fēng)量，m3/h

Ps——實(shí)際升壓，Pa

η1——風(fēng)機(jī)的內(nèi)效率（正常工作時為0.75～0.85）

η2——風(fēng)機(jī)機(jī)械效率（通常直聯(lián)傳動取0.98，皮帶傳動取0.95）

風(fēng)機(jī)的內(nèi)效率η1與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n非正比直線關(guān)系，而是近似正比的曲線關(guān)系，對應(yīng)關(guān)系曲線示意如圖2所示。

由圖2可知，當(dāng)風(fēng)機(jī)帶負(fù)載工作轉(zhuǎn)速n低于臨界轉(zhuǎn)速n0時，電機(jī)的內(nèi)效率η1會很低，由公式（1）可知電機(jī)的功率就會無限增大，結(jié)果就會出現(xiàn)電流急速升高的現(xiàn)象，同時由于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低、出風(fēng)量較少，所以現(xiàn)場表現(xiàn)的壓力也較低。

羅茨風(fēng)機(jī)的低壓、超流現(xiàn)象不僅有損風(fēng)機(jī)的壽命，而且也會額外增加系統(tǒng)電耗，甚至影響整個燒成系統(tǒng)的正常工作，為了防范該現(xiàn)象的發(fā)生需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）合理選擇設(shè)備配套羅茨風(fēng)機(jī)，燃燒器設(shè)計(jì)阻力、管道沿程阻力、局部阻力之和必須小于風(fēng)機(jī)額定升壓值。

（2）盡量縮短羅茨風(fēng)機(jī)與燃燒器之間的沿程距離，減少彎頭數(shù)量，羅茨風(fēng)機(jī)盡量安裝在窯頭平臺上。

（3）正確安裝風(fēng)機(jī)，減少額外阻力的產(chǎn)生，尤其是羅茨風(fēng)機(jī)出口位置的安裝順序，彈性接頭的法蘭口處內(nèi)徑很容易卡死逆止閥的閥板，因此安裝時一定要注意安裝的前后位置，安裝示意如圖3所示。

（4）合理選擇與風(fēng)機(jī)出口連接的非標(biāo)管道，避免逆止閥的閥板與管道內(nèi)壁出現(xiàn)干涉卡死現(xiàn)象。

圖3　風(fēng)機(jī)出口位置安裝順序

TQ172.622.29

A

1001-6171（2015）05-0052-02

通訊地址：1天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300400；2河北工業(yè)大學(xué)，天津300401；

2014-12-28；編輯：呂光