變頻器的應用最早是用于電動機的調速。在應用初期，因其電器氣元件繁多，設備體積龐大，可靠性不高，而且技術要求高，因而只在少數(shù)重要的部門使用。隨著科學技術的日新月異的飛速發(fā)展，尤其是大規(guī)模集成電路和大功率整流元件的廣泛應用，變頻技術被廣泛的應用到工業(yè)以及民用行業(yè)中來。通過變頻器的應用，人們發(fā)現(xiàn)變頻器在很多場合不僅能夠起到對電機調速的作用，同時還能夠節(jié)省電能。因而變頻器被大量應用于節(jié)能場合，尤其是在提暢綠色環(huán)保的今天，變頻器做為一種節(jié)能設備，更是得到了廣泛的利用。下面就宿遷中聯(lián)、阜陽中聯(lián)兩企業(yè)實施的水泥磨排風機的中壓變頻器改造進行分析。
電動機的變頻調速原理
n=60f/p
n---電機同步轉速;f---電源頻率;p---電機極對數(shù)
我們可以通過調整改變電源的頻率f，我們可以得到不同的電機轉速。
變頻調速系統(tǒng)節(jié)能原理
采用變頻調速時(以平方轉矩負載風機為例)，可以按需要升降電機轉速，改變風機的性能曲線，使風機的額定參數(shù)滿足工藝要求，根據(jù)流體力學定律，變速前后風量、風壓、功率與轉速之間關系為：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P1/P2=(n1/n2)3
即流量與轉速成正比;壓力與轉速成平方比;功率與轉速成立方比。
Q1、H1、P1--設備在n1轉速時的風量、風壓、功率;
Q2、H2、P2--設備在n2轉速時相似工況條件下的風量、風壓、功率。
如圖示為離心風機的風壓H-風量Q曲線特性圖：
n1-代表風機在額定轉速運行時的特性;
n2-代表風機降速運行在n2轉速時的特性;
R1-代表風機管路阻力最小時的阻力特性;
R2-代表風機管路阻力增大到某一數(shù)組時的阻力特性。
風機在管路特性曲R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風機所需的功率正比于H1與Q1的乘積，即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小風量到Q2，實際上通過增加管網(wǎng)管阻，使風機的工作點移到R2上的B點，風壓增大到H2，這時風機所需的功率正比H2Q2的面積，即近比廣BH2OQ2的面積。顯然風機所需的功率增大了。這種調節(jié)方式控制雖然簡單、但功率消耗大，不利于節(jié)能。
若采用變頻調速，風機轉速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調速后風機所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖可見功率的減少是明顯的。
水泥磨主排風機改造前之狀況
水泥磨排風機實際運行時：平均風門開度約75%，電機平均電流約41A。
電機主回路設計
為了充分保證水泥磨系統(tǒng)的運行的可靠性，采用五刀雙擲的接法，在必要時可切換到工頻運行方式，其主回路原理圖如圖所示：
10kV電源經變頻裝置進線隔離開關到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經出線隔離開關送至電動機;10kV電源還可經旁路隔離開關直接起動電動機。進出線隔離開關和旁路隔離開關的作用是：一旦變頻裝置出現(xiàn)故障，發(fā)信號斷開進線斷路器，然后手動斷開進、出線隔離開關，將變頻裝置隔離，手動合旁路隔離開關，最后在工頻電源下合進線斷路器，起動電機運行。
以上進、出線隔離開關和旁路隔離開關布置在手動旁路切換柜內。手動旁路切換柜要求與變頻裝置配套供貨。注：進線隔離開關、出線隔離開關、旁路隔離開關之間應該有閉鎖，防止誤操作。
項目實施階段：
在項目過程中，我管理區(qū)的宿遷中聯(lián)水泥有限公司、阜陽中聯(lián)水泥有限公司十分重視，多次協(xié)調、安排多專業(yè)配合作業(yè)，首先安排土建專業(yè)對變頻器室進行了專門的設計;其次在設備安裝過程中，又多次指示對該項目一定要做優(yōu)、做好。
操作界面
考慮到以往沒有使用過中壓變頻設備,而且主排風機可以有工頻運行、變頻運行二種選擇，為保證設備的安全正常使用，在操作員界面上我們加注了使用說明和注意事項，并在重要的操作選項按鈕(工頻選擇/變頻選擇)上加了授權保護，只有電氣專業(yè)的工程技術人員才能實現(xiàn)切換操作，達到了防止出現(xiàn)誤操作引起設備故障隱患的目的(見下圖)。
使用后的節(jié)能效果
改造前閥門平均開度為75%，平均電流為41A，功率因數(shù)Cosф=0.85，Sinф=0.53
估計風門100%時，系統(tǒng)滿載運行，運行電流約47A，
平均有功功率P1=1.732*10*41*Cosф=603KW
改造后的電機電流平均為27A，變頻改造后閥門開度固定為100%,所需的風量約為額定值的83%(風門開度與風量按近似關系計算)，電機平均轉速約為額定值的83%(825rpm)左右，功率與轉速成立方比,平均一次側電流約為滿載時的77.2%(83%*83%*83%)，即47*57.2%=26.9A，功率因數(shù)Cosф>0.96，Sinф≈0.2。
平均有功功率P2=1.732*10*26.9*0.96≈446Kw
變頻改造后 節(jié)電功率為：PB= P1-P2=603-446=157Kw
按2#水泥磨運轉率100%計算，日節(jié)電W=157*24/0.96=3925Kwh
年設備運轉率80%計算：W=3925*365*80%=1146100Kwh
按電費0.77元Kwh計算，節(jié)省的電費為1146100*0.77=893958元
結束語
通過此次變頻器改造，在設備實際投入運行后，取得了良好的效果。投資收到了良好的回報，達到了預期的目的。
來源：中聯(lián)水泥淮海運營管理區(qū)生產技術中心 作者：張國富
變頻器的應用最早是用于電動機的調速。在應用初期，因其電器氣元件繁多，設備體積龐大，可靠性不高，而且技術要求高，因而只在少數(shù)重要的部門使用。隨著科學技術的日新月異的飛速發(fā)展，尤其是大規(guī)模集成電路和大功率整流元件的廣泛應用，變頻技術被廣泛的應用到工業(yè)以及民用行業(yè)中來。通過變頻器的應用，人們發(fā)現(xiàn)變頻器在很多場合不僅能夠起到對電機調速的作用，同時還能夠節(jié)省電能。因而變頻器被大量應用于節(jié)能場合，尤其是在提暢綠色環(huán)保的今天，變頻器做為一種節(jié)能設備，更是得到了廣泛的利用。下面就宿遷中聯(lián)、阜陽中聯(lián)兩企業(yè)實施的水泥磨排風機的中壓變頻器改造進行分析。
電動機的變頻調速原理
n=60f/p
n---電機同步轉速;f---電源頻率;p---電機極對數(shù)
我們可以通過調整改變電源的頻率f，我們可以得到不同的電機轉速。
變頻調速系統(tǒng)節(jié)能原理
采用變頻調速時(以平方轉矩負載風機為例)，可以按需要升降電機轉速，改變風機的性能曲線，使風機的額定參數(shù)滿足工藝要求，根據(jù)流體力學定律，變速前后風量、風壓、功率與轉速之間關系為：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P1/P2=(n1/n2)3
即流量與轉速成正比;壓力與轉速成平方比;功率與轉速成立方比。
Q1、H1、P1--設備在n1轉速時的風量、風壓、功率;
Q2、H2、P2--設備在n2轉速時相似工況條件下的風量、風壓、功率。
如圖示為離心風機的風壓H-風量Q曲線特性圖：
n1-代表風機在額定轉速運行時的特性;
n2-代表風機降速運行在n2轉速時的特性;
R1-代表風機管路阻力最小時的阻力特性;
R2-代表風機管路阻力增大到某一數(shù)組時的阻力特性。
風機在管路特性曲R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風機所需的功率正比于H1與Q1的乘積，即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小風量到Q2，實際上通過增加管網(wǎng)管阻，使風機的工作點移到R2上的B點，風壓增大到H2，這時風機所需的功率正比H2Q2的面積，即近比廣BH2OQ2的面積。顯然風機所需的功率增大了。這種調節(jié)方式控制雖然簡單、但功率消耗大，不利于節(jié)能。
若采用變頻調速，風機轉速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調速后風機所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖可見功率的減少是明顯的。
水泥磨主排風機改造前之狀況
水泥磨排風機實際運行時：平均風門開度約75%，電機平均電流約41A。
電機主回路設計
為了充分保證水泥磨系統(tǒng)的運行的可靠性，采用五刀雙擲的接法，在必要時可切換到工頻運行方式，其主回路原理圖如圖所示：
10kV電源經變頻裝置進線隔離開關到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經出線隔離開關送至電動機;10kV電源還可經旁路隔離開關直接起動電動機。進出線隔離開關和旁路隔離開關的作用是：一旦變頻裝置出現(xiàn)故障，發(fā)信號斷開進線斷路器，然后手動斷開進、出線隔離開關，將變頻裝置隔離，手動合旁路隔離開關，最后在工頻電源下合進線斷路器，起動電機運行。
以上進、出線隔離開關和旁路隔離開關布置在手動旁路切換柜內。手動旁路切換柜要求與變頻裝置配套供貨。注：進線隔離開關、出線隔離開關、旁路隔離開關之間應該有閉鎖，防止誤操作。
項目實施階段：
在項目過程中，我管理區(qū)的宿遷中聯(lián)水泥有限公司、阜陽中聯(lián)水泥有限公司十分重視，多次協(xié)調、安排多專業(yè)配合作業(yè)，首先安排土建專業(yè)對變頻器室進行了專門的設計;其次在設備安裝過程中，又多次指示對該項目一定要做優(yōu)、做好。
操作界面
考慮到以往沒有使用過中壓變頻設備,而且主排風機可以有工頻運行、變頻運行二種選擇，為保證設備的安全正常使用，在操作員界面上我們加注了使用說明和注意事項，并在重要的操作選項按鈕(工頻選擇/變頻選擇)上加了授權保護，只有電氣專業(yè)的工程技術人員才能實現(xiàn)切換操作，達到了防止出現(xiàn)誤操作引起設備故障隱患的目的(見下圖)。
使用后的節(jié)能效果
改造前閥門平均開度為75%，平均電流為41A，功率因數(shù)Cosф=0.85，Sinф=0.53
估計風門100%時，系統(tǒng)滿載運行，運行電流約47A，
平均有功功率P1=1.732*10*41*Cosф=603KW
改造后的電機電流平均為27A，變頻改造后閥門開度固定為100%,所需的風量約為額定值的83%(風門開度與風量按近似關系計算)，電機平均轉速約為額定值的83%(825rpm)左右，功率與轉速成立方比,平均一次側電流約為滿載時的77.2%(83%*83%*83%)，即47*57.2%=26.9A，功率因數(shù)Cosф>0.96，Sinф≈0.2。
平均有功功率P2=1.732*10*26.9*0.96≈446Kw
變頻改造后 節(jié)電功率為：PB= P1-P2=603-446=157Kw
按2#水泥磨運轉率100%計算，日節(jié)電W=157*24/0.96=3925Kwh
年設備運轉率80%計算：W=3925*365*80%=1146100Kwh
按電費0.77元Kwh計算，節(jié)省的電費為1146100*0.77=893958元
結束語
通過此次變頻器改造，在設備實際投入運行后，取得了良好的效果。投資收到了良好的回報，達到了預期的目的。
來源：中聯(lián)水泥淮海運營管理區(qū)生產技術中心 作者：張國富