氧化鋁廠羅茨風機的改造與優化措施

藍宏斌

摘要：長期以來，在氧化鋁的生產中，電能消耗浪費了大量生產成本。技術改造對降低能耗指標起到了巨大的作用，將實現氧化鋁廠的年度節電目標以及提高設備運行效率。本文以氧化鋁生產過程中常見的羅茨風機的技術改造與優化為例字，從而找到降低設備能耗和提高設備使用效率的有效方法。

關鍵詞：氧化鋁鋁廠;羅茨風機;改造與優化

中圖分類號：TQ172

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）01-0049-03

0引言

長期以來，在氧化鋁的生產中，電能消耗浪費了大量生產成本。技術改造對降低能耗指標起到了巨大的作用，將實現氧化鋁廠的年度節電目標以及提高設備運行效率。

1氧化鋁廠生產概述

氧化鋁廠常用的生產工藝采用的是當今世界上成熟的拜耳法生產工藝，其原理是利用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到氯酸鈉溶液。溶液與殘渣（赤泥）分離后，降低溫度，加入氫氧化鈉做晶種，經長時間攪拌，氯酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈，并在高溫下煅燒，得到氧化鋁成品[1]。該生產工藝流程長，包括原料工序、溶出工序、沉降工序、分解工序、蒸發工序和焙燒工序等。設備包括磨機、隔膜泵、風機、各種輸送泵、攪拌等，這些設備基本上都屬于是大型化、自動化和連續化，而如何保證這些設備的安全運行與節能降耗是設備管理工作的重要任務。下面就以風機中的羅茨風機為例，談談如何保證設備的安全運行與節能降耗。

2羅茨風機

羅茨風機是一種容積式風機。在殼體和壁板密封的空間中，有兩個相對旋轉的三葉片葉輪。因為每個葉輪都是漸開線或外擺線。外殼為葉輪加工線，每個葉輪三個葉片相同，兩個葉輪完全相同，大大降低了加工難度。葉輪在加工過程中采用數控設備，保證了兩個葉輪在中心距離上的不變性。無論兩個葉輪在哪里轉動，都能保持一定的最小間隙，保證氣體泄漏在允許范圍內[2]。這兩個葉輪向相反的方向旋轉。因為葉輪和葉輪，葉輪和機殼，葉輪和壁板之間的差距非常小，所以空氣入口形成一個真空狀態，和空氣進入進氣室在大氣壓力的作用下，然后兩個葉片的葉輪，墻板和套管，形成一個密封的腔。在葉輪旋轉過程中，兩個葉片形成的空氣通過兩個葉片形成的密封腔不斷被帶入排氣腔。由于排氣腔內的葉輪相互嚙合，使得兩個葉片之間的空氣被擠壓出來，使空氣連續運行，從進氣口不斷地輸送到出氣口，這就是風機的整個工作過程與工作原理。

羅茨鼓風機由殼體、壁板、葉輪、進出口消聲器四部分組成。外殼：主要用于支撐墻板、葉輪、消聲器及固定功能。壁板：主要用于殼體與葉輪的連接，支撐葉輪的旋轉和端面的密封效果。葉輪：是羅茨鼓風機的旋轉部分。它被分成兩片葉子和三片葉子。現在，由于三葉脈動小，噪聲小，運行平穩等原因，逐漸取代了雙葉羅茨鼓風機。消聲器：用于降低羅茨鼓風機由于氣流脈動而產生的流量噪聲。

3羅茨風機的應用現狀

目前，鋁廠羅茨風機在應用過程中普遍存在以下問題：

（1）使用一年后風量不足，葉輪與閥體由于磨損引起間隙增大，間隙松動，導致系統泄漏;

（2）電機過載或燒毀，排氣溫度過高;

1系統壓力改變進氣過濾器的填充形狀，變為負壓（在出口壓力相同的情況下，升壓增大）;排氣消聲器降噪材料從下游設備脫落，造成污染、堵塞等壓力增大的原因。

2部件不正常：靜態部件摩擦，齒輪損壞，軸承損壞。

3由于壓力比增大，加上進氣溫度升高，靜動件摩擦、潤滑油過量或設備泄漏造成的油泄漏，導致設備高。

（3）葉輪與葉輪之間的碰撞，葉輪與機匣徑向

與墻板之間的摩擦。

4改造與優化措施

從確保設備安全運行和降低能耗角度，對羅茨風機從以下幾個方面進行技術改造：

4.1電氣系統的改造

電路轉換后，原來的羅茨鼓風機（包括主電路與控制電路）變成螺旋輸送機與粉塵提升機的主電路，為了保護電機，在螺旋輸送機電機和粉塵提升機的主電路安裝合適的短路與過載保護開關;控制電路，拋棄原來的羅茨鼓風機的軟起動器，將其更改為直接啟動，控制線不變，同時控制兩個電機通過中間繼電器，但在螺旋輸送機電機時間繼電器連接控制繼電器進行鉆前的移動小晚于起重機的灰塵。目的是防止螺旋鉆和揚塵機同時啟動，從而可能造成螺旋輸送機堵塞[3]。

4.2變頻調速控制技術的應用

調速裝置采用改變風機轉速來改變風機風量，以滿足生產工藝的需要。這種調節方式稱為風機轉速控制。風機運行在調速模式下，能耗最大，綜合效益最高。交流電機調速方式多種多樣，變頻調速是一種高效、最優的調速方案。可實現風機無級調速，設置遠程控制和本地控制兩種模式;保留原工頻系統及其聯動方式，與變頻器系統配套備用。

變頻節能系統特點

（1）采用CHF100變頻器，調速范圍寬，變頻器調速范圍可適應各種調速設備的要求，頻率范圍可從0.00-600.00Hz調節;

（2）控制精度高，分辨率的數字設置變頻器的±0.01%，和模擬設置分辨率±0.1%;

（3）動態特性好，逆變器采用自停裝置IGBT調速快，并采用SPWM控制方式，負載電壓和變頻器CPU控制，所以調速快，系統動態性能好;

（4）控制功能強，可滿足各種不同的控制系統，通過終端可連接各種頻率設定信號，如：0-10V，4-20mA。可通過終端控制正向、反向等各種操作;

（5）通過對轉矩升壓、轉矩極限函數、電流極限函數參數的合理調整，可以滿足較大的啟動轉矩，在運行過程中不會產生負載爆震等事故;

（6）CHF100逆變器可與主機或可編程控制器（PLC）通信，實現逆變器參數的遠程設置或修改，監控逆變器的運行狀態等，從而形成工業以太網，實現集中控制;

（7）保護功能齊全。變頻器具有25種保護功能。可通過計算機對過電壓、欠壓、過流、過載、過熱進行計算和保護，并能記錄故障原因;

（8）逆變器內部有電機防噪聲裝置，可在線調節載頻，實時改變電機運行噪聲。形成閉環控制系統，實現恒壓或恒流控制，操作方便。

4.3改造后的優勢

（1）噪聲小，運行時噪聲為59dB（A），在允許范圍內。

（2）消除除塵系統中粉塵的連續循環，加大粉塵回收效率。

（3）與原系統相比節能。螺旋輸送機電機與提升機電機功率合計10.5kW，原羅茨鼓風機功率為45kW，降低了設備運行成本。

（4）不會造成熱料提升機與振動篩的吸入管堵塞，保障熱料提升機與振動篩的粉塵回收，降低設備故障率。

5風機的優化措施

5.1優化流程、確保風的合理供給

優化送風工藝，保證送風合理，是順利實施風電節能改造的前提和保證。為使送風系統更加科學合理，動力車間每天安排專人對送風系統進行調整，確保氧化鋁生產安全穩定運行。在此前提下，根據每天的風壓情況，及時做出調整，力爭將風力消耗的電能指標降低到每天較低的值。

5.2羅茨鼓風機維護保養

（1）羅茨鼓風機最可能出現的問題仍然是一個老問題，也就是說，缺油操作，這不僅會導致齒輪磨損，但也導致骨架油封迅速年齡、惡化，產生漏油，風扇運行噪音變大，然后風扇了，所以特別注意風扇的油位的變化。

（2）羅茨鼓風機的操作溫度不應超過40°C。如符合上述溫度要求，應在購買時通知制造商，以便作出適當的調整。在高溫下，齒輪油。骨架、軸承是最易受影響的。

（3）日常保養：日常工作中應注意軸承的溫度、聲音和振動。檢查油位、油溫、進排氣壓力、電流表指標。如有情況，羅茨鼓風機正常開啟一天后，更換齒輪油。你會發現油是暗黃色的，黑色的和粘的。這是由于軸承上的油和變速箱里的鐵。切屑與齒輪油混合，不利于齒輪潤滑。更換后，每三個月更換一次。

（4）每月檢查：檢查皮帶的張力及磨損情況。

（5）季度檢查：每季度定期清洗過濾器，更換齒輪潤滑油。

（6）年檢：每年定期對風機的齒輪、軸承、油封、氣封進行清洗。檢查轉子和氣缸內部，糾正各部分的間隙。

6結束語

長期以來，高成本的電力消耗一直困擾著氧化鋁的制造成本。但通過這種簡單技術改造對降低能耗指標起到了巨大的作用。風機是鋁廠的常用設備，風機的改造與優化關乎鋁廠的節能與長遠的經濟利益，促進企業長遠發展。

參考文獻

[1]徐常武，彭秀蔓，石雪松，等.風機節能潛力分析及主要對策（一）[J].風機技術，2008（1）：78.

[2]高新新.600MW機組雙級動葉可調軸流式引風機性能研究[D].北京：華北電力大學，2014.

[3]欒海彥.淺析風機節電改造的方法[J].科技創新與應用，2014（17）：67.