一：改造原理

             由流體傳輸設(shè)備水泵和風(fēng)機(jī)的工作原理可知：水泵和風(fēng)機(jī)的流量與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵和風(fēng)機(jī)的壓力（揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵和風(fēng)機(jī)的軸功率即是流量與壓力的乘積，故水泵和風(fēng)機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)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(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)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(jī)軸功率）。

             水泵和風(fēng)機(jī)消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即N=KN3 N：為水泵和風(fēng)機(jī)消耗功率；n：為水泵和風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速；K為比例系數(shù)。而水泵和風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)是按工頻運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)的，但除高速外，大部分時(shí)間流量較小，由于采用了變頻技術(shù)及微機(jī)技術(shù)有微機(jī)控制，因此可以使水泵和風(fēng)機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，終極達(dá)到節(jié)能的目的。實(shí)踐證實(shí)，使用變頻設(shè)備可使水泵和風(fēng)機(jī)運(yùn)行均勻轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達(dá)20%-40%。

             因水泵和風(fēng)機(jī)屬于典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載類型，所以其功率（軸功率），轉(zhuǎn)矩（壓力），轉(zhuǎn)速滿足以下關(guān)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(jī)的轉(zhuǎn)速公式 n=60f（1-s）/p
    式中：N、Q、H、P??水泵和風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，流量，軸功率
          N’、Q’、H’、P’??調(diào)速后水泵和風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改變電動(dòng)機(jī)出力，使之始終滿足工藝要求。

             綜上所述：利用變頻技術(shù)改變電機(jī)轉(zhuǎn)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(chǎng)工況和改造方案
     現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)進(jìn)箱體進(jìn)口，箱體兩側(cè)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(jìn)，經(jīng)過近百米的清洗管道，終極清洗干凈達(dá)到產(chǎn)品要求，再從箱體出口處送進(jìn)烘干系統(tǒng)。烘干系統(tǒng)為風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)機(jī)流量的作用下來烘干工件，送進(jìn)下一工作流程。

        ,車間負(fù)壓通風(fēng)降溫設(shè)計(jì);     整個(gè)系統(tǒng)中有11臺(tái)清洗用水泵電機(jī)和12臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)。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(fēng)騷量也不盡相同，先前水泵和風(fēng)機(jī)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(fèi)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(zhuǎn)速，使水泵和風(fēng)機(jī)隨著負(fù)載的變化調(diào)節(jié)水流量并封閉旁通，能使節(jié)能效果達(dá)到20%。

             再因水泵和風(fēng)機(jī)采用工頻起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的3～4倍，在大的電流沖擊下，，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它設(shè)備的運(yùn)行安全用電，也使接觸器、電機(jī)的使用壽命大大下降，同時(shí)，起動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)水垂現(xiàn)象，輕易對(duì)機(jī)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(diǎn)有：
    1．空間電壓矢量控制技術(shù)。
    2. 轉(zhuǎn)矩自動(dòng)提升功能，低頻大轉(zhuǎn)矩輸出。
    3. 載波頻率可調(diào)，靜音運(yùn)行,負(fù)壓風(fēng)機(jī)工程。
    4. 控制方式多樣化，通用性強(qiáng)，多段速和程序運(yùn)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(jiǎn)單。
    7. 內(nèi)置RS-485接口，可計(jì)算機(jī)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(shí)間累計(jì)功能，可以顯示單次通電運(yùn)行時(shí)間，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。
    9. 32位電機(jī)控制專用微處理器，頻率解析度高達(dá)0.01HZ。

             根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況分析，需每臺(tái)電機(jī)加裝一臺(tái)變頻器，通過調(diào)節(jié)變頻器面板上的旋鈕來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，輸出工藝所需要的流量和壓力，進(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能效果。 
 
三：系統(tǒng)改造后的性能：

         （1）關(guān)掉旁路閥們，采用變頻器控制，在滿足使用要求的條件下達(dá)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(fēng)機(jī)功率消耗??流量關(guān)系曲線。

             對(duì)于水泵和風(fēng)機(jī)來說，流量Q與轉(zhuǎn)速N成正比，揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速N的二次方成正比，而軸功率與P與轉(zhuǎn)速N的三次方成正比，下表列出了它們之間的關(guān)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(fēng)機(jī)流量進(jìn)行節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的，當(dāng)所需流量減少，水泵和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其電動(dòng)機(jī)的所需功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降；

             當(dāng)水泵和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的10%即F=45Hz時(shí)，其電動(dòng)機(jī)軸功率下降了27.1%，水泵和風(fēng)機(jī)節(jié)電率為27.1％；
    當(dāng)水泵和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的20%即F=40Hz時(shí)，其電動(dòng)機(jī)軸功率下降了48.8%，水泵和風(fēng)機(jī)節(jié)電率為48.8％；
    當(dāng)水泵和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的30%即F=35Hz時(shí)，其電動(dòng)機(jī)軸功率下降了65.7%，水泵和風(fēng)機(jī)節(jié)電率為65.7％；
    當(dāng)水泵和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的60%即F=30Hz時(shí)，其電動(dòng)機(jī)軸功率下降了78.4%，水泵和風(fēng)機(jī)節(jié)電率為78.4% ；

             水泵和風(fēng)機(jī)節(jié)電率的計(jì)算：
    計(jì)算公式：冷凍和冷卻水泵和風(fēng)機(jī)節(jié)電率=[1－（變頻器運(yùn)行頻率÷50Hz）3]×100% 
例如：水泵和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低10％，即變頻器運(yùn)行頻率＝45Hz
         水泵和風(fēng)機(jī)節(jié)電率＝[1－（45Hz÷50Hz）3]×100%＝27.1％
      整個(gè)系統(tǒng)總功率為141.5KW，如天天工作8小時(shí)，電費(fèi)按每度0.70元計(jì)算，負(fù)載系數(shù)為0.75，那么每年的可節(jié)約電費(fèi)支出：
       141.5×8×365×0.7×0.75×27.1％=58785元

         　�。�2）由于降速運(yùn)行和軟啟運(yùn)，減少了振動(dòng)、噪音和磨損，延長了設(shè)備維修周期和使用壽命，進(jìn)步了設(shè)備的MTBF（均勻故障維修時(shí)間）值，并減少了對(duì)電網(wǎng)沖擊,車間降溫水簾，進(jìn)步了系統(tǒng)的可靠性。
　�。�3）系統(tǒng)具有各種保護(hù)措施，使系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大進(jìn)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(guān)系統(tǒng)集成、安裝指導(dǎo)、調(diào)試和售后服務(wù)。我們的產(chǎn)品已經(jīng)在全國各行各業(yè)有普遍的應(yīng)用，下面是我公司產(chǎn)品在相關(guān)行業(yè)的業(yè)績(jī)：

             1：浙江傳化團(tuán)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(jī)械

         關(guān)鍵詞：高壓變頻器 除塵風(fēng)機(jī) 節(jié)能改造 技術(shù)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(zhuǎn)爐三座，轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中，爐口會(huì)排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高，且含有易燃?xì)怏w和金屬顆粒;按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297一1996）的規(guī)定：對(duì)煙氣必須進(jìn)行冷卻、凈化處理后，由引風(fēng)機(jī)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(zhuǎn)爐必須配置一套除塵系統(tǒng)：一共有四臺(tái)除塵風(fēng)機(jī)，采取三用一備的運(yùn)行方式。風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率為1000kW，供電電壓為10kV。由于轉(zhuǎn)爐周期性中斷吹氧，為滿足節(jié)能和環(huán)保要求，要求風(fēng)機(jī)在整個(gè)煉鋼工作周期內(nèi)變速運(yùn)行：吹氧時(shí)高速運(yùn)行，不吹氧時(shí)低速運(yùn)行。最初設(shè)計(jì)采用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，電動(dòng)機(jī)采用水電阻啟動(dòng);經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)采用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量存在著非常大的局限性，主要表現(xiàn)在：

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

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

         　　c） 風(fēng)機(jī)、電機(jī)全速運(yùn)行，震動(dòng)大、噪聲大、損耗大，軸承磨損嚴(yán)重;

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

         　　e） 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)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(duì)三座轉(zhuǎn)爐的除塵系統(tǒng)分別進(jìn)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(dòng)機(jī)調(diào)速來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。

         2、電動(dòng)機(jī)基本參數(shù)及變頻器設(shè)置的參數(shù)

         3、高壓變頻器技術(shù)要求及改造方案

         　　3.1. 除塵風(fēng)機(jī)是除塵凈化系統(tǒng)的動(dòng)力中樞，一旦除塵風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)行，不但影響生產(chǎn)、造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能威脅到現(xiàn)場(chǎng)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(zhuǎn)爐又是周期性中斷吹氧，所以，為除塵風(fēng)機(jī)配套的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，要求具有極高的可靠性�；�于以上工作特點(diǎn)，對(duì)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(yùn)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(dòng)按照吹氧周期升降速;

         　　d） 有共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)設(shè)置，能使電機(jī)避開共振點(diǎn)運(yùn)行，保證風(fēng)機(jī)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(shù)職員的合作，共同制定了1#轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的變頻改造方案，改造方案如下：

         　　a） 拆除水阻啟動(dòng)柜，電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)直接短接;

         　　b） 在控制室增加一臺(tái)操縱柜，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、本地控制以及電流、轉(zhuǎn)速、頻率的監(jiān)視;

         　　c） 設(shè)立高速、低速兩檔速度控制;

         　　d） 當(dāng)除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，功率單元故障只報(bào)警不停機(jī)。

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

圖1 系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制箱接口圖、功能表

         4、經(jīng)濟(jì)效益及附加值

         　　運(yùn)行參數(shù)比較

         　　4.1. 減少電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊

         　　電機(jī)采用水電阻啟動(dòng)時(shí)的最大啟動(dòng)電流達(dá)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(dòng)的負(fù)荷曲線，發(fā)現(xiàn)它啟動(dòng)時(shí)基本沒有沖擊，電流從零開始，僅是隨著轉(zhuǎn)速增加而上升，無論如何都不會(huì)超過額定電流的1.2倍。因此風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行解決了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊題目，消除了大啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主機(jī)的沖擊應(yīng)力，大大降低日常的維護(hù)保養(yǎng)用度。

         　　4.2. 延長設(shè)備使用壽命

         　　使用變頻器可使電機(jī)轉(zhuǎn)速變化沿風(fēng)機(jī)的加減速特性曲線變化，沒有應(yīng)力負(fù)載作用于軸承上，延長了軸承的壽命。同時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)說明，機(jī)械壽命與轉(zhuǎn)速的倒數(shù)成正比，降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可成倍地進(jìn)步風(fēng)機(jī)壽命，風(fēng)機(jī)的使用維護(hù)用度自然就降低了。

         　　4.3. 降低噪音

         　　風(fēng)機(jī)采用變頻器調(diào)速驅(qū)動(dòng)，在降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同時(shí)，噪音也大幅度地降低，同時(shí)克服了由于調(diào)整風(fēng)門線性度不好，調(diào)節(jié)品質(zhì)差，引起共振，造成風(fēng)道強(qiáng)烈震動(dòng)的缺陷，運(yùn)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(jìn)步電機(jī)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(jì)效益。

         5、結(jié)束語

         　　通過運(yùn)行實(shí)踐證實(shí)，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(dá)到了預(yù)期的節(jié)能目的。隨著科技的進(jìn)步，國產(chǎn)變頻器的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，已經(jīng)逐步替換各種進(jìn)口產(chǎn)品，特別是高壓變頻器，可靠性和性價(jià)比都比進(jìn)口產(chǎn)品具有明顯上風(fēng)，為我國的節(jié)能降耗做出了突出的貢獻(xiàn)。