羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬容積式風(fēng)機(jī)，具有低噪音、高效節(jié)能、效率高、氣密性好等特點(diǎn)。目前羅茨鼓風(fēng)機(jī)已廣泛應(yīng)用于硫酸工藝中。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)合了往復(fù)式壓縮機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在它們的基礎(chǔ)上加以改造，從而改進(jìn)了轉(zhuǎn)速和風(fēng)壓之間的關(guān)系，轉(zhuǎn)速不變的情況下，風(fēng)壓稍有變化，送風(fēng)量也保持不變，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速之間成正比關(guān)系。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)的不足之處是當(dāng)風(fēng)機(jī)出口受阻時(shí)容易造成壓力升高而導(dǎo)致機(jī)器損壞，使用時(shí)間久則兩轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間的間隙會(huì)擴(kuò)大而導(dǎo)致送風(fēng)量下降。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)的機(jī)殼中，以雙葉為例，有一對(duì)鑄鋼（或鑄鐵）的轉(zhuǎn)子分別安裝于平行的兩軸，轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪使兩轉(zhuǎn)子保持嚙合、傳動(dòng)，因此，風(fēng)機(jī)工作時(shí)兩轉(zhuǎn)子作相反方向的等速旋轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間的氣體擠出。氣體進(jìn)出口方向與出氣口方向，可利用上、下部分的壓差抵銷(xiāo)一部分轉(zhuǎn)子與軸的重量， 以減輕對(duì)軸承的承壓，從而減少磨損。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的外形曲線(xiàn)是擺線(xiàn)構(gòu)成，輸送風(fēng)量決定長(zhǎng)徑的大小，而短徑的大小主要由需用動(dòng)力大小決定，即確定主軸直徑后則根據(jù)其強(qiáng)度要求再確定短徑，從而避免過(guò)大或過(guò)小。長(zhǎng)半徑、短半徑和間隙量之和與主、被動(dòng)軸的中心距相等。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)的主軸每回轉(zhuǎn)一周等于壓出四次轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間容積的氣量，每次的氣量相當(dāng)于圖1中左側(cè)轉(zhuǎn)子與外殼之間的空間部分，而這一空間部分的剖面面積略等于轉(zhuǎn)子的1/2橫截面，因此，風(fēng)機(jī)的輸風(fēng)量Q(m3/s)應(yīng)為：

Q=入VnnR^2B

式中：n——轉(zhuǎn)速，rpm/s;

          R——轉(zhuǎn)子長(zhǎng)半徑，m;

          B——轉(zhuǎn)子寬度，m;

入V——容積效率，為0.7?0.8,進(jìn)出口風(fēng)壓差 愈大時(shí)入V愈小。

從上式可看出其輸風(fēng)量與轉(zhuǎn)速之間成恒定正比。與此同時(shí)，風(fēng)機(jī)的輸風(fēng)量還將呈現(xiàn)以下特性：

（1）風(fēng)機(jī)的輸風(fēng)量是進(jìn)口氣體狀態(tài)下的氣量，而非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。風(fēng)機(jī)進(jìn)口負(fù)壓不同，其折合標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的輸風(fēng)量出不同，因此產(chǎn)量是有差別的。

（2）風(fēng)機(jī)運(yùn)行中當(dāng)壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時(shí)，輸風(fēng)量之變動(dòng)甚微，壓力選擇范圍很寬。

（3）風(fēng)機(jī)的運(yùn)行必須考慮如何提高容積效率?？梢栽诖_保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的條件下通過(guò)盡量減少機(jī)殼與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子 與轉(zhuǎn)子間的間隙，使其流回進(jìn)口的氣量最小化來(lái)提高容積效率。

若風(fēng)機(jī)出口遇到嚴(yán)重阻礙時(shí)，出口風(fēng)壓將急劇上升，并存在損壞風(fēng)機(jī)本體的可能性。為了保護(hù)羅茨風(fēng)機(jī)和設(shè)備的安全，特別是避免羅茨風(fēng)機(jī)的密封件受損，在風(fēng)機(jī)出口設(shè)置了安全閥。當(dāng)羅茨風(fēng)機(jī)及設(shè)備中的壓力異常升高到某一規(guī)定值（安全閥的開(kāi)啟壓力）時(shí)，安全閥能夠自動(dòng)開(kāi)啟并排放介質(zhì)，以防止壓力繼續(xù)升高；當(dāng)羅茨風(fēng)機(jī)及設(shè)備中的壓力降低到某一規(guī)定值（安全閥的回座壓力）時(shí)，安全閥自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)，在羅茨風(fēng)機(jī)的排氣端設(shè)置單向閥，一方面能避免突然停機(jī)時(shí)系統(tǒng)的氣體回流沖擊導(dǎo)致轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)而損壞風(fēng)機(jī)；另一方面可以防止運(yùn)行中的羅茨風(fēng)機(jī)排氣端的氣體回流至并聯(lián)的備用風(fēng)機(jī)，造成風(fēng)量流失和壓力不足。

羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)出口分別安裝一是大風(fēng)量阻性蜂窩式消聲器，抗性段采用了多室抗性膠直管通道及十字形吸聲片形 式，從而保證了在較寬頻帶范圍內(nèi)具有足夠的消聲量。因進(jìn)入羅茨風(fēng)機(jī)的介質(zhì)中微粒的含量不得超過(guò)100mg/m3，微粒最大尺寸不得超過(guò)最小工作間隙的一半，即應(yīng)在0.1mm以下，因此在進(jìn)氣口消聲器前須連接濾清器予以?xún)艋?/span>

在羅茨風(fēng)機(jī)中氣體主要是絕熱壓縮，但壓縮比不大，可簡(jiǎn)化地把氣體作為不可壓縮的流體進(jìn)行計(jì)算，其所需功率為

N=QH/102η

式中：Q 輸風(fēng)量，m3/s;

    H 風(fēng)壓，mmftO 即 Kg/m2;

    n 效率，為0.7-0.8。

在硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用的風(fēng)機(jī)進(jìn)出口的靜壓，主要由其前后設(shè)備阻力的總和決定。

羅茨風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、常備機(jī)切換的控制方法以及出現(xiàn)異常狀態(tài)的處理和注意事項(xiàng)均與它的工作原理和性能有關(guān)。風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)原動(dòng)機(jī)對(duì)風(fēng)機(jī)所作的驅(qū)動(dòng)功L主要消耗在二個(gè)方面：一是使風(fēng)量Q獲得壓頭H的有效功L有效；二是消耗在機(jī)器摩擦等方面的無(wú)效功L無(wú)效。在啟動(dòng)時(shí)原動(dòng)機(jī)還需有使靜止的鼓風(fēng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的功L啟動(dòng)。這樣在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)原動(dòng)機(jī)需作的功為：

L=L有效+L無(wú)效+L啟動(dòng)

正確掌握所需的啟動(dòng)功率至關(guān)重要。要使一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體從靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到轉(zhuǎn)速n，稱(chēng)為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,用于測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)體慣性，其值I=Emr2, 即等于構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)剛體各質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量與其到轉(zhuǎn)軸的垂直距離平方的乘積的總和。

在選擇風(fēng)機(jī)電機(jī)時(shí)，主要考慮正常運(yùn)行所需的功率大小，不可能將啟動(dòng)功率全數(shù)加上，否則有可能因?yàn)樵谡＿\(yùn)行時(shí)的電機(jī)負(fù)荷很輕而造成不必要的浪費(fèi)，反之，會(huì)因啟動(dòng)時(shí)所需的功率太大而無(wú)法啟動(dòng)。

羅茨風(fēng)機(jī)要實(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)荷，必須了解影響負(fù)荷的因素。負(fù)荷可用輸風(fēng)量 Q和壓頭H的乘積來(lái)表示，只要任何一項(xiàng)為零或降到很小均能滿(mǎn)足無(wú)負(fù)荷（或基本上無(wú)負(fù)荷）啟動(dòng)的條件。離心式鼓風(fēng)機(jī)可用關(guān)閉進(jìn)出口閥門(mén)或其中一閥來(lái)實(shí)現(xiàn)零負(fù)荷，但羅茨風(fēng)機(jī)因自身結(jié)構(gòu)的原因不能采用輸風(fēng)量Q為零或大幅降低的措施，因而只有考慮如何降低壓頭H。

我們?cè)陲L(fēng)機(jī)進(jìn)出口聯(lián)通一副線(xiàn)，使風(fēng)機(jī)出口的氣體回流進(jìn)口來(lái)降低壓頭H。副線(xiàn)的接法如圖3所示，從進(jìn)口閥之后接到出口閥之前。該副線(xiàn)并非隨便裝一根管都能啟動(dòng)，必須選擇合適的管徑，使風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量全部通過(guò)副線(xiàn)，此時(shí)副線(xiàn)中的流速應(yīng)等于或不大于50m/s,這樣啟動(dòng)才不會(huì)有問(wèn)題，也不必流速選擇太低致使副線(xiàn)管徑過(guò)大。當(dāng)流速達(dá)到 80m/s以上，且電機(jī)是風(fēng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，則難以啟動(dòng)。選擇 流速50m/s這一數(shù)值源于對(duì)風(fēng)機(jī)氣體通過(guò)副線(xiàn)回流時(shí)的進(jìn)出口壓差的計(jì)算、以及日常收集一些副線(xiàn)大小不同的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)后得出的，應(yīng)用時(shí)可再行驗(yàn)證適宜性。這里必須提醒的是，當(dāng)出口閥處于開(kāi)啟狀態(tài)而啟動(dòng)風(fēng) 機(jī)，必須確保不會(huì)被來(lái)自其它風(fēng)機(jī)的氣體所倒壓。硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)不宜在出口閥前安裝放空閥。

在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，直接利用調(diào)小進(jìn)口閥或出口閥調(diào)節(jié)風(fēng)量，其效果甚微，因?yàn)樗鼉H改變了進(jìn)出口間的壓差，可是從間隙漏回進(jìn)口的氣體增量卻很微小，因此這樣調(diào)節(jié)風(fēng)量并 沒(méi)有多大價(jià)值，反而會(huì)顯著增加風(fēng)機(jī)的功率消耗，尤其是調(diào)小風(fēng)機(jī)出口閥對(duì)風(fēng)機(jī)存在一定的危險(xiǎn)性。雖然調(diào)小進(jìn)口閥來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量使得進(jìn)口負(fù)壓增大，風(fēng)機(jī)進(jìn)口氣體的狀態(tài)發(fā)生改 變，使標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的風(fēng)量減少，看起來(lái)比調(diào)小出口閥的調(diào)節(jié)作用大。但是，從計(jì)算結(jié)果看，功率消耗的增加卻更嚴(yán)重，一樣不可取。

在羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥之后和出口閥之前連接一副線(xiàn)，是確保風(fēng)機(jī)本體和硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)安全的重要保障。在處于硫酸生產(chǎn)的系統(tǒng)阻力條件下，如無(wú)副線(xiàn)，不論進(jìn)出口閥是開(kāi)啟還是關(guān)閉，風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)都有困難或危險(xiǎn)，而且還可能發(fā)生一些意想不到的事故。

對(duì)于全速工頻運(yùn)行的硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)，只有通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，使得進(jìn)風(fēng)風(fēng)阻增加、風(fēng)壓降低，從而導(dǎo)致電能浪費(fèi)；若采用輸出排風(fēng)方式調(diào)節(jié)輸出流量，同樣造成電能浪費(fèi)。

羅茨風(fēng)機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，恒壓控制后系統(tǒng)運(yùn)行在恒轉(zhuǎn)矩變流量狀態(tài)。將羅茨風(fēng)機(jī)原有的工頻控制改造為變頻控制，利用壓力傳感器進(jìn)行反饋閉環(huán)矢量控制，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，系統(tǒng)流量需減小時(shí)，降低羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使羅茨風(fēng)機(jī)在規(guī)定壓力下低流量點(diǎn)運(yùn)行。羅茨風(fēng)機(jī)的輸入功率與流量成近似線(xiàn)性關(guān)系。因此，羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造后可降低羅茨風(fēng) 機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，減小電消耗，其節(jié)能效果主要決定于所運(yùn)行 流量的大小，羅茨風(fēng)機(jī)的耗電量與流量成正比。

變頻控制使運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)、軟停止，減小了系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。且由于羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的降低，減小了機(jī)械磨耗，從而延長(zhǎng)了電機(jī)和羅茨風(fēng)機(jī)的使用壽命。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，須在自身的生產(chǎn)系統(tǒng)中對(duì)其副線(xiàn)的風(fēng)速控制指標(biāo)加以驗(yàn)證，以確認(rèn)最佳控制值。若遇計(jì)劃或緊急停車(chē)時(shí)，務(wù)必牢記先開(kāi)副線(xiàn)閥， 然后才能關(guān)閉進(jìn)、出口閥。若遇系統(tǒng)阻塞，應(yīng)謹(jǐn)慎判斷是否立即開(kāi)啟副線(xiàn)閥，以化解危機(jī)。

綜合硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模及配置情況，合理設(shè)計(jì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的副線(xiàn)并能在啟動(dòng)、正常運(yùn)行、常備機(jī)切換以及出現(xiàn)異常狀態(tài)中得到正確運(yùn)用和操控，是十分重要的。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)的高效使用，不僅為工人帶來(lái)了工作上的便利，還為硫酸穩(wěn)定的生產(chǎn)起到了促進(jìn)作用。

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