一、用户简介
广东省韶关钢铁集团有限公司1966年建厂，历经40多年的发展，现已成为年产钢600万吨能力，集钢铁制造、物流、工贸为一体的大型国有企业集团；成为世界钢铁企业100强，中国企业500强、广东企业50强；成为广东重要的钢铁生产基地、高新技术企业和中国重要的船板钢生产基地。2008年产钢407 万吨，铁392万吨，钢材387万吨，主营业务收入208亿元。
二、高压变频器调速节能原理
高压变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机转速的目的。根据电机学原理，交流异步电动机转速由下式确定:
n=60f（1-S）/p （1）
式中:n—电动机转速；
f—输入电源频率；
S—电动机转差率；
p—电机极对数。
由公式（1）可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关。交流电动机的直接调速方式主要有：
1） 变极调速（调整p）；
2） 转子串电阻调速；
3） 串级调速或内反馈电机（调整S）；
4） 液力耦合器调速；
5） 变频调速（调整f）；
其中以高压变频调速的优点最多，得到了广泛的应用。
叶片式风机（或水泵）类设备均属平方转矩负载，在满足流体力学的三个相似定律（即几何相似、运动相似、动力相似）的条件下，其转速n与流量Q、压力（扬程）H以及轴功率P具有如下关系:
Q1/ Q2＝n1/n2 （1）
H1/ H2＝（n1/n2）2 （2）
P1/ P2＝（n1/n2）3 （3）
式中：Q1、H1、P1—风机（或水泵）在n1转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率；
Q2、H2、P2—风机（或水泵）在n2转速时的相似工况条件下的流量、压力（或扬程）、轴功率。
由公式（1）、（2）、（3）可知，风机（或水泵）的流量与其转速成正比，压力（或扬程）与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。当风机转速降低后，其轴功率随转速的三次方降低，驱动风机的电机所需的电功率亦可相应降低。
从上述分析可见，调速是水泵节能的重要途径。采用高压变频调速可以实现对水泵电机转速的线性调节，通过改变电动机转速从而管道压力及供水量。
三、改造项目介绍
广东韶关钢铁集团有限公司第二热轧宽板厂循环水系统由三台315KW/10KV水泵机组组成，三台水泵供同一管道，平时两用一备。冷却水主要供热轧宽板厂轧机冷却和仪器仪表冷却。循环水系统在设计时就预备了一定的余量，生产满负荷运转时，开两台水泵机组还有20%的余水从回流阀回流，生产量小时或停产时，系统用水少，但为了保证厂里其它仪器仪表的冷却水，水泵还不能停机，多余的冷却水只能是通过回流阀回流，不但造成了大量的电能损失。
由于采用回流阀进行控制，导致回流的水量浪费大量的能量，而且由于人工调节缓慢，管网水压变化大，变频调速装置的主要功能是根据供水管网水压要求，对水泵电机转速进行速度调节，达到恒压供水的目的，且因使用变频器时，通过调节电机的转速来动态调节供水量，不用调节阀门，效率高，反应快。所以用户决定采用深圳市科陆变频器有限公司生产的CL2700系列高压变频器对三台循环水泵变频改造改造，用变频器进行流量调节。这样既保证了水泵出水量满足了工况需要，管网压力保持稳定；同时也节约了大量能量。
电机参数：额定电压10KV，额定功率315KW，额定电流22.5A
水泵额定功率315KW，额定扬程39米，现场最高扬程（静扬程）8米。
四、项目改造方案
为防止变频器检修或故障对供水系统运行的影响，配置手动工频旁路，具体旁路实施方式如下图所示：
用户开关QF1闭合时，电机实现变频或工频运行。当高压电源经高压隔离开关QS1连到高压变频装置，变频装置输出经高压隔离开关QS3送至电动机，电动机变频运行；高压电源还可经高压隔离开关QS2直接起动电动机，电动机工频运行。高压隔离开关QS2、QS3之间机械互锁，确保工频电路与变频电路不会同时导通。当变频器检修，断开QS1、QS3，并闭合QS2使电机工频运行不停机，QS1、QS3形成明显断开点，确保检修人员人身安全。
手动旁路方式的旁路柜主要由隔离刀闸构成，在使用时可进行变频运行和工频运行的手动切换。在高压变频装置检修时，旁路隔离刀闸闭合为高压电机从电网直接提供高压电源，不影响用户的使用；而变频隔离刀闸断开，具有明显的物理断点，可保障检修人员的人身安全。旁路隔离刀闸与变频隔离刀闸间具有机械互锁功能，可确保工频回路与变频回路不会同时导通。
三地控制方式：可进行本地、机旁操作箱、远程DCS三地控制。
DCS与变频器之间的接口如下：
1． 变频器至DCS：
高压合闸允许（开关量）
系统就绪（开关量）
变频器故障（开关量）
本地/远程（开关量）
运行/停止状态（开关量，反馈变频器状态）
变频/工频状态（开关量）
急停（开关量）
变频器当前运行电流（模拟量，4~20MA）
变频器输出电流（模拟量，4~20MA）
2． DCS至变频器：
变频启动/停机（开关量）
故障复位（开关量）
频率给定（模拟量，4~20MA）
PID控制方式：高压变频器变频运行时，回流水阀门全关，变频器能够根据管网水压
反馈信号的变化自动PID闭环调节运行频率，保持供水水压稳定，降低了管网的损耗。原工频时开两台水泵管网水压为5.1公斤，采用变频PID控制后，把管网水压控制在4.5公斤，变频器根据现场用水量动态调整输出频率。
五、项目改造效益
改造后，变频器平均运行频率在43HZ左右，经测算，相比工频下节电率在26%，该循环水系统一年运行360天，一天运行24小时，因该循环水系统为二用一备，每十六小时换一次泵，则这三台变频器平均每年运行360天，每天运行16小时，我们按平均电价0.5元/度，则该循环水系统每台水泵变频器每年可节约：
315 *26%*16*360*0.5 = 23.59(万元)
则整个循环水系统（3台变频器）采用变频改造后每年可节省：
23.59*3 = 70.77 (万元)