一：改造原理

             由流體傳輸設備水泵和風機的工作原理可知：水泵和風機的流量與其轉速成正比；水泵和風機的壓力（揚程）與其轉速的平方成正比，而水泵和風機的軸功率即是流量與壓力的乘積，故水泵和風機的軸功率與其轉速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）根據(jù)上述原理可知：降低水泵和風機的轉速，那么其功率可以下降得更多。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45/P50=（45/50）3=0.729，即P45=0.729P50（P為電機軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40/P50=（40/50）3=0.512，即P40=0.512P50（P為電機軸功率）。

             水泵和風機消耗功率與轉速的三次方成正比。即N=KN3 N：為水泵和風機消耗功率；n：為水泵和風機運行時的轉速；K為比例系數(shù)。而水泵和風機設計是按工頻運行時設計的，但除高速外，大部分時間流量較小，由于采用了變頻技術及微機技術有微機控制，因此可以使水泵和風機運行的轉速隨流量的變化而變化，終極達到節(jié)能的目的。實踐證實，使用變頻設備可使水泵和風機運行均勻轉速比工頻轉速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達20%-40%。

             因水泵和風機屬于典型的平方轉矩負載類型，所以其功率（軸功率），轉矩（壓力），轉速滿足以下關系（相似定理）：

             P電=P軸=QH
    Q’/Q=N’/N   則Q’=QN’/N
    P’/P=（N’/N）3   則P’=P（N’/N）3
    異步電機的轉速公式 n=60f（1-s）/p
    式中：N、Q、H、P??水泵和風機的額定轉速，流量，軸功率
          N’、Q’、H’、P’??調(diào)速后水泵和風機的額定轉速，流量，軸功率

             在一定范圍滿足生產(chǎn)要求的條件下，可以通過改變轉速來靈活的調(diào)節(jié)水壓和流量，以方便均勻的沖洗工件，并且不改變工作周期。這種特性表明，調(diào)節(jié)水泵和風機轉速，改變電動機出力，使之始終滿足工藝要求。

             綜上所述：利用變頻技術改變電機轉速來調(diào)節(jié)流量和速度的變化用來取代傳統(tǒng)工頻電路的控制，能取得明顯的節(jié)能效果

         二：現(xiàn)場工況和改造方案
     現(xiàn)場為其中為一套清洗工件和烘干系統(tǒng)。清洗工作原理是：工件通過鏈條輸送，以一定的速度進進箱體進口，箱體兩側布滿管道噴射龍頭，噴頭在水泵的作用下，以一定的壓力和流量來清洗工件。工件不斷的向前推進，經(jīng)過近百米的清洗管道，終極清洗干凈達到產(chǎn)品要求，再從箱體出口處送進烘干系統(tǒng)。烘干系統(tǒng)為風機，通過風機流量的作用下來烘干工件，送進下一工作流程。

        ,車間負壓通風降溫設計;     整個系統(tǒng)中有11臺清洗用水泵電機和12臺風機電機。由工藝要求可知，每一清洗階段和工件的不同所需清洗壓力和熱風騷量也不盡相同，先前水泵和風機系統(tǒng)的流量與壓力是靠閥門和旁通調(diào)節(jié)來完成，又由于此系統(tǒng)為開環(huán)循環(huán)水系統(tǒng)，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量現(xiàn)象，不僅大量浪費電能，而且還造成清洗效果不佳的情況。為了解決這些題目，通過調(diào)節(jié)變頻器轉速，使水泵和風機隨著負載的變化調(diào)節(jié)水流量并封閉旁通，能使節(jié)能效果達到20%。

             再因水泵和風機采用工頻起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的3～4倍，在大的電流沖擊下，，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它設備的運行安全用電，也使接觸器、電機的使用壽命大大下降，同時，起動時的機械沖擊和停泵時水垂現(xiàn)象，輕易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件用度。

             采用德力西CDI9000通用型系列變頻器

             該產(chǎn)品的主要特點有：
    1．空間電壓矢量控制技術。
    2. 轉矩自動提升功能，低頻大轉矩輸出。
    3. 載波頻率可調(diào)，靜音運行,負壓風機工程。
    4. 控制方式多樣化，通用性強，多段速和程序運行功能。
    5. 內(nèi)置剎車單元，快速停車。
    6. 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制簡單。
    7. 內(nèi)置RS-485接口，可計算機聯(lián)網(wǎng)控制，也可以與DCS組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
    8. 具有時間累計功能，可以顯示單次通電運行時間，累計運行時間。
    9. 32位電機控制專用微處理器，頻率解析度高達0.01HZ。

             根據(jù)現(xiàn)場工況分析，需每臺電機加裝一臺變頻器，通過調(diào)節(jié)變頻器面板上的旋鈕來控制電機轉速，輸出工藝所需要的流量和壓力，進步產(chǎn)品質(zhì)量，達到節(jié)能效果。 
 
三：系統(tǒng)改造后的性能：

         （1）關掉旁路閥們，采用變頻器控制，在滿足使用要求的條件下達到了最大限度的節(jié)能（20%）。下圖繪出了閥門控制調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速控制兩種狀態(tài)的水泵和風機功率消耗??流量關系曲線。

             對于水泵和風機來說，流量Q與轉速N成正比，揚程H與轉速N的二次方成正比，而軸功率與P與轉速N的三次方成正比，下表列出了它們之間的關系變化：  

             從上表中可見用變頻調(diào)速的方法來減少水泵和風機流量進行節(jié)能改造的經(jīng)濟效益是十分明顯的，當所需流量減少，水泵和風機轉速降低時，其電動機的所需功率按轉速的三次方下降；

             當水泵和風機轉速下降到額定轉速的10%即F=45Hz時，其電動機軸功率下降了27.1%，水泵和風機節(jié)電率為27.1％；
    當水泵和風機轉速下降到額定轉速的20%即F=40Hz時，其電動機軸功率下降了48.8%，水泵和風機節(jié)電率為48.8％；
    當水泵和風機轉速下降到額定轉速的30%即F=35Hz時，其電動機軸功率下降了65.7%，水泵和風機節(jié)電率為65.7％；
    當水泵和風機轉速下降到額定轉速的60%即F=30Hz時，其電動機軸功率下降了78.4%，水泵和風機節(jié)電率為78.4% ；

             水泵和風機節(jié)電率的計算：
    計算公式：冷凍和冷卻水泵和風機節(jié)電率=[1－（變頻器運行頻率÷50Hz）3]×100% 
例如：水泵和風機轉速降低10％，即變頻器運行頻率＝45Hz
         水泵和風機節(jié)電率＝[1－（45Hz÷50Hz）3]×100%＝27.1％
      整個系統(tǒng)總功率為141.5KW，如天天工作8小時，電費按每度0.70元計算，負載系數(shù)為0.75，那么每年的可節(jié)約電費支出：
       141.5×8×365×0.7×0.75×27.1％=58785元

         　�。�2）由于降速運行和軟啟運，減少了振動、噪音和磨損，延長了設備維修周期和使用壽命，進步了設備的MTBF（均勻故障維修時間）值，并減少了對電網(wǎng)沖擊,車間降溫水簾，進步了系統(tǒng)的可靠性。
　�。�3）系統(tǒng)具有各種保護措施，使系統(tǒng)的運轉率和安全可靠性大大進步。     

              德力西變頻器公司除為用戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品外，并且提供相關系統(tǒng)集成、安裝指導、調(diào)試和售后服務。我們的產(chǎn)品已經(jīng)在全國各行各業(yè)有普遍的應用，下面是我公司產(chǎn)品在相關行業(yè)的業(yè)績：

             1：浙江傳化團體涂料有限公司
    2：杭州富陽造紙產(chǎn)業(yè)園國佳紙業(yè)、華勝紙業(yè)、東大紙業(yè)。。。。。。。
    3：嘉興嘉善化工有限公司
    4：杭州華洋化工有限公司
    5：江蘇明光化工有限公司
    6：山東萊蕪華冠塑料機械

         關鍵詞：高壓變頻器 除塵風機 節(jié)能改造 技術方案

         1、概 述

         　　唐山某特種鋼有限公司煉鋼廠原有50t氧氣頂吹轉爐三座，轉爐在吹煉過程中，爐口會排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高，且含有易燃氣體和金屬顆粒;按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297一1996）的規(guī)定：對煙氣必須進行冷卻、凈化處理后，由引風機將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收系統(tǒng)中備用。因此，每座轉爐必須配置一套除塵系統(tǒng)：一共有四臺除塵風機，采取三用一備的運行方式。風機電動機功率為1000kW，供電電壓為10kV。由于轉爐周期性中斷吹氧，為滿足節(jié)能和環(huán)保要求，要求風機在整個煉鋼工作周期內(nèi)變速運行：吹氧時高速運行，不吹氧時低速運行。最初設計采用風門擋板調(diào)節(jié)風量，電動機采用水電阻啟動;經(jīng)過一段時間的運行，發(fā)現(xiàn)采用風門擋板調(diào)節(jié)風量存在著非常大的局限性，主要表現(xiàn)在：

         　　a） 風門擋板須人工調(diào)節(jié)，使用不便;通常不論工況如何，風門一直不變，造成巨大浪費;

         　　b） 風門擋板調(diào)節(jié)風量是把風量消耗在擋風板上，造成擋風板前后壓差大，風門易磨損;

         　　c） 風機、電機全速運行，震動大、噪聲大、損耗大，軸承磨損嚴重;

         　　d） 調(diào)節(jié)精度低、線性度差，響應速度慢;

         　　e） 電動機啟動電流大，影響電網(wǎng)穩(wěn)定。

         　　鑒于存在上述眾多題目，煉鋼廠決定對三座轉爐的除塵系統(tǒng)分別進行改造，采用深圳市科陸變頻器有限公司生產(chǎn)的CL2700系列高壓變頻器通過電動機調(diào)速來調(diào)節(jié)轉爐除塵風機的風量。

         2、電動機基本參數(shù)及變頻器設置的參數(shù)

         3、高壓變頻器技術要求及改造方案

         　　3.1. 除塵風機是除塵凈化系統(tǒng)的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產(chǎn)、造成巨大的經(jīng)濟損失，還有可能威脅到現(xiàn)場生產(chǎn)職員的人身安全;另外，調(diào)速系統(tǒng)工作的環(huán)境比較惡劣，轉爐又是周期性中斷吹氧，所以，為除塵風機配套的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，要求具有極高的可靠性。基于以上工作特點，對變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要要求如下：

         　　a） 要求變頻用具有高可靠性，長期運行無故障;

         　　b） 調(diào)速范圍要大，效率要高;

         　　c） 具有邏輯控制能力，可以自動按照吹氧周期升降速;

         　　d） 有共振點跳轉設置，能使電機避開共振點運行，保證風機不喘震。

         　　3.2. 經(jīng)過多方調(diào)研、比較，最后決定采用深圳市科陸變頻器公司生產(chǎn)的CL2700系列高壓變頻器，通過雙方技術職員的合作，共同制定了1#轉爐除塵風機的變頻改造方案，改造方案如下：

         　　a） 拆除水阻啟動柜，電動機中性點直接短接;

         　　b） 在控制室增加一臺操縱柜，可實現(xiàn)遠程、本地控制以及電流、轉速、頻率的監(jiān)視;

         　　c） 設立高速、低速兩檔速度控制;

         　　d） 當除塵風機運行時，功率單元故障只報警不停機。

         　　3.3. 系統(tǒng)與遠程控制箱接口圖、功能表：

圖1 系統(tǒng)與遠程控制箱接口圖、功能表

         4、經(jīng)濟效益及附加值

         　　運行參數(shù)比較

         　　4.1. 減少電機啟動時的電流沖擊

         　　電機采用水電阻啟動時的最大啟動電流達到額定電流的2.5～4倍。經(jīng)過變頻改造后，觀察變頻器啟動的負荷曲線，發(fā)現(xiàn)它啟動時基本沒有沖擊，電流從零開始，僅是隨著轉速增加而上升，無論如何都不會超過額定電流的1.2倍。因此風機變頻運行解決了電機啟動時的大電流沖擊題目，消除了大啟動電流對電機、傳動系統(tǒng)和主機的沖擊應力，大大降低日常的維護保養(yǎng)用度。

         　　4.2. 延長設備使用壽命

         　　使用變頻器可使電機轉速變化沿風機的加減速特性曲線變化，沒有應力負載作用于軸承上，延長了軸承的壽命。同時有關數(shù)據(jù)說明，機械壽命與轉速的倒數(shù)成正比，降低風機轉速可成倍地進步風機壽命，風機的使用維護用度自然就降低了。

         　　4.3. 降低噪音

         　　風機采用變頻器調(diào)速驅(qū)動，在降低風機轉速運行的同時，噪音也大幅度地降低，同時克服了由于調(diào)整風門線性度不好，調(diào)節(jié)品質(zhì)差，引起共振，造成風道強烈震動的缺陷，運行工況得到明顯改善。

         　　由上述可知，采用變頻調(diào)速的方式可進步電機的使用效率，綜合利用能源，減小損耗,給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。

         5、結束語

         　　通過運行實踐證實，深圳市科陸變頻器有限公司生產(chǎn)的CL2700系列高壓變頻器是穩(wěn)定可靠的，達到了預期的節(jié)能目的。隨著科技的進步，國產(chǎn)變頻器的技術已經(jīng)非常成熟，已經(jīng)逐步替換各種進口產(chǎn)品，特別是高壓變頻器，可靠性和性價比都比進口產(chǎn)品具有明顯上風，為我國的節(jié)能降耗做出了突出的貢獻。