窑头罗茨风机低压、高电流现象的分析及预防措施Ana lysis and Preventive Measures o f Low Vo ltage and High Currento f Kiln Outle tRoo ts Blow e r

李　宁，孟　静

窑头罗茨风机低压、高电流现象的分析及预防措施
Ana lysis and Preventive Measures o f Low Vo ltage and High Currento f Kiln Outle tRoo ts Blow e r

李宁1，孟静2

通常变频罗茨风机的电流和升压是成正比关系，当负载压力达到或超过额定升压时会出现电机超流的现象。但特殊情况下也会出现罗茨风机转速低、压力低、电流高的现象，本文就此类情况结合实际案例进行了分析，并提出了相应的防范措施。

罗茨风机；低压现象；高电流现象；防范措施

1　引言

在新型干法水泥生产线中，变频罗茨风机的应用越来越广泛，尤其是窑头燃烧器一次风机的使用，随着燃烧器技术的进步，以往配套使用的离心风机已经无法满足实际的工况要求。不同的燃烧器生产厂家在配套罗茨风机的风量、升压、台数上有所差异，但变频调速的调节方式已是大势所趋。燃烧器也正向调节方便、低一次风量、节能降耗的方向不断发展。

燃烧器稳定的火焰形状是保证水泥熟料产质量的前提条件，这就对罗茨风机的升压有一定的要求，低的输送压力无法保证火焰的刚性，易造成火焰发飘、高温点不集中、抗窑况波动性差，影响熟料的煅烧质量。因此，为了保证烧成系统的稳定，窑头燃烧器用罗茨风机的工作压力必须要达到一定的要求。

2　罗茨风机简介

罗茨风机属于容积式风机，输出的风量和风机的转速成正比关系。工作时，两个齿轮啮合旋转带动叶轮向相反方向转动，从进气口进入的空气通过风机的叶轮、壳体间的固定间隙传递到风机出口。由于风机内部的间隙是固定的，所以在风机转速一定的情况下，出风量也是恒定的。

3　罗茨风机低压、高电流现象

通常，罗茨风机的升压和电机电流成正比关系，当出风量一定时，风机压力随着负载阻力的加大而逐渐升高。由于风机使用工况和现场安装等因素的不同也会出现特殊情况，现列举实际案例如下：

北京某水泥厂的窑头燃烧器系统，燃烧器为中材装备新型大推力燃烧器（成熟产品），该燃烧器采用两台罗茨风机供风，其中轴流风机、旋流风机单独供风，正常工作下每一台风机都是一个独立的系统。轴流风机装机功率75kW，额定电流139A，风量35.7m3/min，升压78.4kPa，变频调速；旋流风机装机功率为45kW，额定电流83A，风量62m3/min，升压29.4kPa，变频调速。

调试初期现象：燃烧器现场阀门全开，轴流风机转速23Hz，升压45kPa，电流140A；旋流风机转速17Hz，升压7kPa，电流85A（电流均为现场实测值，升压均为风机出口机械表处数值）。

经排查现场电气和输送管道均正常，空载情况下开启两台风机，结果轴流风机全速情况下压力40kPa，电流50A；旋流风机全速情况下压力20kPa，电流34A，风机工作也正常。最后，把输送管道进行了拆解，发现两台罗茨风机出口的逆止阀全部被卡死，造成无法正常开关。如图1所示。

图1　被卡死的逆止阀

现场对逆止阀进行了拆除，重新安装后，燃烧器系统压力恢复正常。

4　现象分析及防范措施

罗茨风机一般厂家要求空载启动，然后逐渐增加工作负载，但实际情况往往都是带负载启动，尤其对于窑头燃烧器的工作，罗茨风机的负载阻力是有一定临界值的，当阻力高于该值时风机将无法正常工作。针对以上案例中的现象分析，由于燃烧器本身设计阻力就较高，再加上风机出口的逆止阀开度过小，造成风机的出口风量受到限制，负载阻力过大，风机无法正常开启，只能维持低速运行。

罗茨风机的功率计算公式如下：

图2　η1与n对应关系

式中：

P——电机实际功率，kW

1.15——电机功率富余系数

Qs——实际出风量，m3/h

Ps——实际升压，Pa

η1——风机的内效率（正常工作时为0.75～0.85）

η2——风机机械效率（通常直联传动取0.98，皮带传动取0.95）

风机的内效率η1与风机的转速n非正比直线关系，而是近似正比的曲线关系，对应关系曲线示意如图2所示。

由图2可知，当风机带负载工作转速n低于临界转速n0时，电机的内效率η1会很低，由公式（1）可知电机的功率就会无限增大，结果就会出现电流急速升高的现象，同时由于风机的转速低、出风量较少，所以现场表现的压力也较低。

罗茨风机的低压、超流现象不仅有损风机的寿命，而且也会额外增加系统电耗，甚至影响整个烧成系统的正常工作，为了防范该现象的发生需要注意以下几点：

（1）合理选择设备配套罗茨风机，燃烧器设计阻力、管道沿程阻力、局部阻力之和必须小于风机额定升压值。

（2）尽量缩短罗茨风机与燃烧器之间的沿程距离，减少弯头数量，罗茨风机尽量安装在窑头平台上。

（3）正确安装风机，减少额外阻力的产生，尤其是罗茨风机出口位置的安装顺序，弹性接头的法兰口处内径很容易卡死逆止阀的阀板，因此安装时一定要注意安装的前后位置，安装示意如图3所示。

（4）合理选择与风机出口连接的非标管道，避免逆止阀的阀板与管道内壁出现干涉卡死现象。

图3　风机出口位置安装顺序

TQ172.622.29

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2014-12-28；编辑：吕光