窯頭羅茨風機低壓、高電流現象的分析及預防措施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

窯頭羅茨風機低壓、高電流現象的分析及預防措施
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

通常變頻羅茨風機的電流和升壓是成正比關系，當負載壓力達到或超過額定升壓時會出現電機超流的現象。但特殊情況下也會出現羅茨風機轉速低、壓力低、電流高的現象，本文就此類情況結合實際案例進行了分析，并提出了相應的防范措施。

羅茨風機；低壓現象；高電流現象；防范措施

1　引言

在新型干法水泥生產線中，變頻羅茨風機的應用越來越廣泛，尤其是窯頭燃燒器一次風機的使用，隨著燃燒器技術的進步，以往配套使用的離心風機已經無法滿足實際的工況要求。不同的燃燒器生產廠家在配套羅茨風機的風量、升壓、臺數上有所差異，但變頻調速的調節方式已是大勢所趨。燃燒器也正向調節方便、低一次風量、節能降耗的方向不斷發展。

燃燒器穩定的火焰形狀是保證水泥熟料產質量的前提條件，這就對羅茨風機的升壓有一定的要求，低的輸送壓力無法保證火焰的剛性，易造成火焰發飄、高溫點不集中、抗窯況波動性差，影響熟料的煅燒質量。因此，為了保證燒成系統的穩定，窯頭燃燒器用羅茨風機的工作壓力必須要達到一定的要求。

2　羅茨風機簡介

羅茨風機屬于容積式風機，輸出的風量和風機的轉速成正比關系。工作時，兩個齒輪嚙合旋轉帶動葉輪向相反方向轉動，從進氣口進入的空氣通過風機的葉輪、殼體間的固定間隙傳遞到風機出口。由于風機內部的間隙是固定的，所以在風機轉速一定的情況下，出風量也是恒定的。

3　羅茨風機低壓、高電流現象

通常，羅茨風機的升壓和電機電流成正比關系，當出風量一定時，風機壓力隨著負載阻力的加大而逐漸升高。由于風機使用工況和現場安裝等因素的不同也會出現特殊情況，現列舉實際案例如下：

北京某水泥廠的窯頭燃燒器系統，燃燒器為中材裝備新型大推力燃燒器（成熟產品），該燃燒器采用兩臺羅茨風機供風，其中軸流風機、旋流風機單獨供風，正常工作下每一臺風機都是一個獨立的系統。軸流風機裝機功率75kW，額定電流139A，風量35.7m3/min，升壓78.4kPa，變頻調速；旋流風機裝機功率為45kW，額定電流83A，風量62m3/min，升壓29.4kPa，變頻調速。

調試初期現象：燃燒器現場閥門全開，軸流風機轉速23Hz，升壓45kPa，電流140A；旋流風機轉速17Hz，升壓7kPa，電流85A（電流均為現場實測值，升壓均為風機出口機械表處數值）。

經排查現場電氣和輸送管道均正常，空載情況下開啟兩臺風機，結果軸流風機全速情況下壓力40kPa，電流50A；旋流風機全速情況下壓力20kPa，電流34A，風機工作也正常。最后，把輸送管道進行了拆解，發現兩臺羅茨風機出口的逆止閥全部被卡死，造成無法正常開關。如圖1所示。

圖1　被卡死的逆止閥

現場對逆止閥進行了拆除，重新安裝后，燃燒器系統壓力恢復正常。

4　現象分析及防范措施

羅茨風機一般廠家要求空載啟動，然后逐漸增加工作負載，但實際情況往往都是帶負載啟動，尤其對于窯頭燃燒器的工作，羅茨風機的負載阻力是有一定臨界值的，當阻力高于該值時風機將無法正常工作。針對以上案例中的現象分析，由于燃燒器本身設計阻力就較高，再加上風機出口的逆止閥開度過小，造成風機的出口風量受到限制，負載阻力過大，風機無法正常開啟，只能維持低速運行。

羅茨風機的功率計算公式如下：

圖2　η1與n對應關系

式中：

P——電機實際功率，kW

1.15——電機功率富余系數

Qs——實際出風量，m3/h

Ps——實際升壓，Pa

η1——風機的內效率（正常工作時為0.75～0.85）

η2——風機機械效率（通常直聯傳動取0.98，皮帶傳動取0.95）

風機的內效率η1與風機的轉速n非正比直線關系，而是近似正比的曲線關系，對應關系曲線示意如圖2所示。

由圖2可知，當風機帶負載工作轉速n低于臨界轉速n0時，電機的內效率η1會很低，由公式（1）可知電機的功率就會無限增大，結果就會出現電流急速升高的現象，同時由于風機的轉速低、出風量較少，所以現場表現的壓力也較低。

羅茨風機的低壓、超流現象不僅有損風機的壽命，而且也會額外增加系統電耗，甚至影響整個燒成系統的正常工作，為了防范該現象的發生需要注意以下幾點：

（1）合理選擇設備配套羅茨風機，燃燒器設計阻力、管道沿程阻力、局部阻力之和必須小于風機額定升壓值。

（2）盡量縮短羅茨風機與燃燒器之間的沿程距離，減少彎頭數量，羅茨風機盡量安裝在窯頭平臺上。

（3）正確安裝風機，減少額外阻力的產生，尤其是羅茨風機出口位置的安裝順序，彈性接頭的法蘭口處內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）合理選擇與風機出口連接的非標管道，避免逆止閥的閥板與管道內壁出現干涉卡死現象。

圖3　風機出口位置安裝順序

TQ172.622.29

A

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2014-12-28；編輯：呂光