由于氣冷羅茨真空泵及其組成的機組不但具備普通羅茨泵轉速高、體積小的優點，還具有配帶合適的電機及熱交換器后可在任意的壓力下起動和運行。因此在①負載較大；②抽氣時間要求短；③粗真空至高真空均需要大抽速；④普通羅茨泵不能承受的多種場合如航空航天、電力、鋼鐵處理、醫藥化工等行業得到了廣泛的應用，但氣冷羅茨泵巨大的配套功率又使許多廠家望而生畏。隨著經濟改革的不斷深入，市場競爭的不斷加劇；節能降耗業已成為降低生產成本、提高產品質量的重要手段之一。針對配套功率大這一癥點，本文探討了通過把變頻器應用于2500L/s氣冷羅茨泵的控制系統來降低它對大容器抽空時的配套功率和縮短抽氣時間。

1、電動機的輸入輸出功率

　　電動機是將電能轉換成機械能的器件。三相交流異步電動機輸入的是三相電功率N1:

式（1）中：

　　N_1x———頻率為fx 時電動機的輸入功率，kW
　　U_Lx———頻率為fx 時定子側的線電壓，V
　　I₁———定子側的線電流，A
　　COS_φ1———定子側電動機的輸出功率

　　電動機是用來拖動負載旋轉的，因此，其輸出功率便是軸上的機械功率:

式(2)中:

　　N_2x———頻率為fx 時電動機輸出的機械功率，kW
　　T_M———電動機軸上的轉矩，N·m
　　n_Mx———頻率下降時電動機軸上的轉速，r/min

　　式(1)表明, 電動機的輸入功率和頻率之間并無直接關系，而式(2)可知, 電動機的輸出功率與轉速（頻率）成正比。

2、羅茨真空泵的消耗功率—負載特性

2.1、羅茨真空泵的抽氣速率特性

　　羅茨真空泵的理論抽氣速率S_th與轉子轉速的關系式為：

式（3）中：

　　n———轉子的轉速，r/min
　　R———轉子的半徑，mm
　　l———轉子的長度，mm
　　λ———容積利用系數

　　式（3）表明對于具體的一臺羅茨真空泵，轉子的長度、半徑和容積利用系數都是一個定值，在不考慮抽氣效率的情況下，抽氣速率與轉子的轉速n成正比。

2.2、功率特性

　　羅茨真空泵的消耗功率與羅茨泵的抽速及壓差成正比。

式(4)中:

　　N羅———羅茨泵的消耗功率，kW
　　S_th———羅茨泵的理論抽氣速率，L/s
　　Δp———羅茨真空泵的進排氣壓差，Pa
　　S _前———羅茨泵的前級泵抽氣速率，L/s
　　P———羅茨泵的入口壓力，10-6Pa

　　式（4）表明在羅茨泵的前級泵一定時，其耗功率與轉子轉速具有二次方負載的特性，與入口壓力的變化成正比，如圖1 與圖2 所示。

圖1 入口壓力恒定消耗功率與轉速關系曲線　　圖2 轉速恒定消耗功率與入口壓力的關系曲線

3、變頻器選用原理

3.1、選用原理

　　變頻技術近幾年來在國內外得到廣泛應用。由式（4）知羅茨泵消耗功率在前級抽氣速率S前一定的情況下，隨著入口壓力的增加而成正比地增加，而隨著轉速的降低而快速的降低。如圖1與圖2 的曲線所示。為了在泵運行過程中不使電機過載，在高的入口壓力范圍就要適當降低電機轉速，使得式(2)值大于等于式(4)，即

　　而隨著入口壓力的降低可以不斷提高轉速直至達到工頻轉速，把變頻應用于抽氣機組降低配套功率就是基于這樣的原理。

3.2、變頻器與PLC及電機的連接

　　JZJQH2500-224真空機組的控制系統，如圖3 所示，采用PLC作為控制系統的一級中樞，通過其自帶的CPU，采集來自現場的傳感器弱電信號，并將其處理后的結果通過控制變頻器的頻率輸出來驅動現場泵電機，控制主泵電機的轉速來達到設計所要求的系統抽氣速率。

　　PLC的處理能力是控制的關鍵，不但要控制系統各部件的開停，還要處理現場氣流溫度、真空壓力傳感器所采集的弱電信號，并通過CPU運算，將結果反饋出來進行相應的處理。主泵電機的變頻調速，通過CPU對系統真空壓力的運算，根據實時的負載情況來控制變頻器的頻率輸出，在主泵電機負荷允許的情況下最大限度提升主泵的抽氣速率，而變頻器又將實時的控制狀態（頻率、轉速、負載情況）反饋回CPU進行實時調整控制數據。

　　系統中的變頻器是泵軸轉速控制的直接執行者，必須準確無誤的執行CPU傳送過來的指令，還要將電機反饋回來的負載信息準確的傳回CPU系統。變頻器和電動機的規格由負載的速度范圍和轉矩要求決定。

圖3. JZJQH2500- 224抽氣系統控制示意圖