氧化铝厂罗茨风机的改造与优化措施

摘要：长期以来，在氧化铝的生产中，电能消耗浪费了大量生产成本。技术改造对降低能耗指标起到了巨大的作用，将实现氧化铝厂的年度节电目标以及提高设备运行效率。本文以氧化铝生产过程中常见的罗茨风机的技术改造与优化为例字，从而找到降低设备能耗和提高设备使用效率的有效方法。

关键词：氧化铝铝厂;罗茨风机;改造与优化

中图分类号：TQ172

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）01-0049-03

0引言

长期以来，在氧化铝的生产中，电能消耗浪费了大量生产成本。技术改造对降低能耗指标起到了巨大的作用，将实现氧化铝厂的年度节电目标以及提高设备运行效率。

1氧化铝厂生产概述

氧化铝厂常用的生产工艺采用的是當今世界上成熟的拜耳法生产工艺，其原理是利用苛性钠（NaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到氯酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化钠做晶种，经长时间搅拌，氯酸钠分解析出氢氧化铝，洗净，并在高温下煅烧，得到氧化铝成品[1]。该生产工艺流程长，包括原料工序、溶出工序、沉降工序、分解工序、蒸发工序和焙烧工序等。设备包括磨机、隔膜泵、风机、各种输送泵、搅拌等，这些设备基本上都属于是大型化、自动化和连续化，而如何保证这些设备的安全运行与节能降耗是设备管理工作的重要任务。下面就以风机中的罗茨风机为例，谈谈如何保证设备的安全运行与节能降耗。

2罗茨风机

罗茨风机是一种容积式风机。在壳体和壁板密封的空间中，有两个相对旋转的三叶片叶轮。因为每个叶轮都是渐开线或外摆线。外壳为叶轮加工线，每个叶轮三个叶片相同，两个叶轮完全相同，大大降低了加工难度。叶轮在加工过程中采用数控设备，保证了两个叶轮在中心距离上的不变性。无论两个叶轮在哪里转动，都能保持一定的最小间隙，保证气体泄漏在允许范围内[2]。这两个叶轮向相反的方向旋转。因为叶轮和叶轮，叶轮和机壳，叶轮和壁板之间的差距非常小，所以空气入口形成一个真空状态，和空气进入进气室在大气压力的作用下，然后两个叶片的叶轮，墙板和套管，形成一个密封的腔。在叶轮旋转过程中，两个叶片形成的空气通过两个叶片形成的密封腔不断被带入排气腔。由于排气腔内的叶轮相互啮合，使得两个叶片之间的空气被挤压出来，使空气连续运行，从进气口不断地输送到出气口，这就是风机的整个工作过程与工作原理。

罗茨鼓风机由壳体、壁板、叶轮、进出口消声器四部分组成。外壳：主要用于支撑墙板、叶轮、消声器及固定功能。壁板：主要用于壳体与叶轮的连接，支撑叶轮的旋转和端面的密封效果。叶轮：是罗茨鼓风机的旋转部分。它被分成两片叶子和三片叶子。现在，由于三叶脉动小，噪声小，运行平稳等原因，逐渐取代了双叶罗茨鼓风机。消声器：用于降低罗茨鼓风机由于气流脉动而产生的流量噪声。

3罗茨风机的应用现状

目前，铝厂罗茨风机在应用过程中普遍存在以下问题：

（1）使用一年后风量不足，叶轮与阀体由于磨损引起间隙增大，间隙松动，导致系统泄漏;

（2）电机过载或烧毁，排气温度过高;

1系统压力改变进气过滤器的填充形状，变为负压（在出口压力相同的情况下，升压增大）;排气消声器降噪材料从下游设备脱落，造成污染、堵塞等压力增大的原因。

2部件不正常：静态部件摩擦，齿轮损坏，轴承损坏。

3由于压力比增大，加上进气温度升高，静动件摩擦、润滑油过量或设备泄漏造成的油泄漏，导致设备高。

（3）叶轮与叶轮之间的碰撞，叶轮与机匣径向

与墙板之间的摩擦。

4改造与优化措施

从确保设备安全运行和降低能耗角度，对罗茨风机从以下几个方面进行技术改造：

4.1电气系统的改造

电路转换后，原来的罗茨鼓风机（包括主电路与控制电路）变成螺旋输送机与粉尘提升机的主电路，为了保护电机，在螺旋输送机电机和粉尘提升机的主电路安装合适的短路与过载保护开关;控制电路，抛弃原来的罗茨鼓风机的软起动器，将其更改为直接启动，控制线不变，同时控制两个电机通过中间继电器，但在螺旋输送机电机时间继电器连接控制继电器进行钻前的移动小晚于起重机的灰尘。目的是防止螺旋钻和扬尘机同时启动，从而可能造成螺旋输送机堵塞[3]。

4.2变频调速控制技术的应用

调速装置采用改变风机转速来改变风机风量，以满足生产工艺的需要。这种调节方式称为风机转速控制。风机运行在调速模式下，能耗最大，综合效益最高。交流电机调速方式多种多样，变频调速是一种高效、最优的调速方案。可实现风机无级调速，设置远程控制和本地控制两种模式;保留原工频系统及其联动方式，与变频器系统配套备用。

变频节能系统特点

（1）采用CHF100变频器，调速范围宽，变频器调速范围可适应各种调速设备的要求，频率范围可从0.00-600.00Hz调节;

（2）控制精度高，分辨率的数字设置变频器的±0.01%，和模拟设置分辨率±0.1%;

（3）动态特性好，逆变器采用自停装置IGBT调速快，并采用SPWM控制方式，负载电压和变频器CPU控制，所以调速快，系统动态性能好;

（4）控制功能强，可满足各种不同的控制系统，通过终端可连接各种频率设定信号，如：0-10V，4-20mA。可通过终端控制正向、反向等各种操作;

（5）通过对转矩升压、转矩极限函数、电流极限函数参数的合理调整，可以满足较大的启动转矩，在运行过程中不会产生负载爆震等事故;

（6）CHF100逆变器可与主机或可编程控制器（PLC）通信，实现逆变器参数的远程设置或修改，监控逆变器的运行状态等，从而形成工业以太网，实现集中控制;

（7）保护功能齐全。变频器具有25种保护功能。可通过计算机对过电压、欠压、过流、过载、过热进行计算和保护，并能记录故障原因;

（8）逆变器内部有电机防噪声装置，可在线调节载频，实时改变电机运行噪声。形成闭环控制系统，实现恒压或恒流控制，操作方便。

4.3改造后的优势

（1）噪声小，运行时噪声为59dB（A），在允许范围内。

（2）消除除尘系统中粉尘的连续循环，加大粉尘回收效率。

（3）与原系统相比节能。螺旋输送机电机与提升机电机功率合计10.5kW，原罗茨鼓风机功率为45kW，降低了设备运行成本。

（4）不会造成热料提升机与振动筛的吸入管堵塞，保障热料提升机与振动筛的粉尘回收，降低设备故障率。

5风机的优化措施

5.1优化流程、确保风的合理供给

优化送风工艺，保證送风合理，是顺利实施风电节能改造的前提和保证。为使送风系统更加科学合理，动力车间每天安排专人对送风系统进行调整，确保氧化铝生产安全稳定运行。在此前提下，根据每天的风压情况，及时做出调整，力争将风力消耗的电能指标降低到每天较低的值。

5.2罗茨鼓风机维护保养

（1）罗茨鼓风机最可能出现的问题仍然是一个老问题，也就是说，缺油操作，这不仅会导致齿轮磨损，但也导致骨架油封迅速年龄、恶化，产生漏油，风扇运行噪音变大，然后风扇了，所以特别注意风扇的油位的变化。

（2）罗茨鼓风机的操作温度不应超过40°C。如符合上述温度要求，应在购买时通知制造商，以便作出适当的调整。在高温下，齿轮油。骨架、轴承是最易受影响的。

（3）日常保养：日常工作中应注意轴承的温度、声音和振动。检查油位、油温、进排气压力、电流表指标。如有情况，罗茨鼓风机正常开启一天后，更换齿轮油。你会发现油是暗黄色的，黑色的和粘的。这是由于轴承上的油和变速箱里的铁。切屑与齿轮油混合，不利于齿轮润滑。更换后，每三个月更换一次。

（4）每月检查：检查皮带的张力及磨损情况。

（5）季度检查：每季度定期清洗过滤器，更换齿轮润滑油。

（6）年检：每年定期对风机的齿轮、轴承、油封、气封进行清洗。检查转子和气缸内部，纠正各部分的间隙。

6结束语

长期以来，高成本的电力消耗一直困扰着氧化铝的制造成本。但通过这种简单技术改造对降低能耗指标起到了巨大的作用。风机是铝厂的常用设备，风机的改造与优化关乎铝厂的节能与长远的经济利益，促进企业长远发展。

参考文献

[1]徐常武，彭秀蔓，石雪松，等.风机节能潜力分析及主要对策（一）[J].风机技术，2008（1）：78.

[2]高新新.600MW机组双级动叶可调轴流式引风机性能研究[D].北京：华北电力大学，2014.

[3]栾海彦.浅析风机节电改造的方法[J].科技创新与应用，2014（17）：67.

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