一、概述：
变频调速器的出现为交流调速方式带来了一场革命。随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频调速性能日趋完美，已被不同学科、不同行业的工程技术人员广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。变频调速用于交流异步电机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式。而且结构简单，调速范围宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著，已经成为交流电机调速的最新潮流。
目前在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机水泵配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机，水泵在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体和液体的流量、压力、温度等;目前，许多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体或液体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体、液体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，阀门管道损失大，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。这个问题早已引起了世界各国和政府有关部门及企业的重视。我国自1997年起国家经贸委、国家税务总局、科技部、中国工商银行等部委，多次联合发文，利用政策和经济利益杠杆(如专项贷款等)，大力推动风机、泵类等高耗能设备的技术改造。
二、投资与节能：
变频系统的初次投资容易给投资者一种投资高风险大的感觉，这主要是对变频节能效果不很了解或将变频系统的初次投资与传统的一些调速方式，如：液力藕合、滑叉电机、变级等等调速装置的初次投资在未充分考虑节能效果及变频器功能的情况下进行比较，以及对变频器的质量、稳定性、售后服务等还不太了解的感觉;变频节能系统(装置)在各类调速系统中使用时，其节能效果对于单台设备可做到5-75%，在风机水泵这类设备的一般应用的节能效果平，这些均值也可做到8-50%，在未受到其他因素的影响的情况下一般可取上限节能效果平均值是由实际应用中得到，权威性数据可由市场上公开出售的资料(书)查到;通过这些数据再进行一些简单的投资回收率的计算可知：变频节能系统(装置)的投资回收期一般为4-20个月(这是经验值也是权威数据)。
三、变频器的功能特点：
(1)调速范围宽，变频器的调速范围很宽能适应各种调速设备的要求，频率范围0.5-400HZ可调。
(2)控制精度高，变频器的数字设定分辩率为±0.01%，模拟设定分辩率为±0.2%。
(3)动态特性好，变频器侧采用自关断器件IGBT速度快，且采用SPWM
(4)控制模式，负载电压和频率受控于变频器的CPU，故调节速度快，系统的动态性能好。
(5)控制功能很强，适合多种不同性质的负载和不同的控制系统，通过端子可与各种频率设定信号接口。如：0～10V，4～20mA。可通过端子控制正反转等多种操作。
(6)通过合理调整，转矩提升，转矩限定功能，电流限定功能参数，可满足大起动转矩，运行中负载变化也不会引起跳闸等事故。节能器的转矩计算CPU会自动根据设定的参数与检测的信号通过高速计算来满足生产设备的要求。
(7)保护功能很强，节能器有13种保护功能，对过压、欠压、过流、过载、过热均能通过计算机高速计算并作出保护，且能对发生故障的原因给予纪录。
(8)节能器有丰富的选择，使系统扩展更为容易，如配上串行通信卡能方便地与计算机和可编程控制器通信，都在可编程控制器或计算机上设定或修改参数，且能控制节能器的运行状态和速度给定。并能监视节能器的各种运行参数，使复杂的多机控制系统易于实现。
四、节能原理：
风机是传送气体的机械设备，水泵是传送液体的机械设备，二者都是将电动机的轴功率转变为流体的机械能的一种机械，二者的工作原理基本相同。
风机电机输出的轴功率为：
Pf=QfHf/102ηfηc Qf ——风量;Hf——风压;ηf——风机效率;ηc——传动机构效率;
水泵电机输出的轴功率为：
Psh=QshHsh/102ηshηc Qsh ——水量; Hsh——扬程;
ηsh——水泵效率; ηc——传动机构效率;
从流体力学原理得知，风机风量及水泵水流量与电机转速功率相关。当风量、水流量减少，风机、水泵转速下降时，其电动机输入功率迅速降低。由风机水泵的工作原理可知：风机水泵的风量(流量)与风机水泵(电机)的转速成正比，风机的风压、水泵的扬程与风机水泵(电机)的转速的平方成正比，风机水泵的轴功率等于风量与风压、流量与扬程的乘积，故风机水泵的轴
功率与风机水泵(电机)的转速的三次方成正比(即风机水泵的轴功率与供电频率的三次方成正比)。如下表：
频率f(Hz)转速N%流量Q%扬程H%轴功率P%
50100%100%100%100%
4590%90%81%72.9%
4080%80%64%51.2%
3570%70%49%34.3%
3060%60%36%21.6%
2550%50%25%12.5%
根据上述原理可知改变风机水泵的转速就可改变风机水泵的功率.。
例如：将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50 ，理论节电27.1%;将供电频率由50Hz降为45 Hz则P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50 ，理论节电48.8%。
五、装机概况：
目前引风机的功率为280KW，鼓风机的功率为132KW，鼓、引风机的调节方式为风门调节。鼓、引风机在生产运行过程中占有很重要的位置;对该设备的改造应当是在保障生产安全的前提下设计最佳的技术改造方案并使其稳定性高于原工频状态的风门调节方式。鼓、引风系统在设计时是按最大供风需求(最大工况加备用)来考虑的，鼓、引风机的运行工况也相同(即按单机的最大供风需求量来考虑的);在实际使用中有很多时间风机都需要根据实际工况进行调节，传统的做法是用开关风门的方式进行调节，这种调节方式增大了供风系统的节流损失，在启动风机时还会有启动冲击电流，且对系统本身的调节也是阶段性的，调节速度缓慢，减少损失的能力很有限，也使整个系统工作在波动状态;而通过在送风机上加装变频调速器(装置)则可一劳永逸的解决好这些问题，可DCS统实现自动调节控制，可使系统工作状态平缓稳定，并可通过变频节能收回投资。从风机使用的一般性经验我们可以知道：工频状态下用风门(风阀)调节风量的风机在使用过程中的负荷是在15%~100%之间波动;负荷越小风门(风阀)的节流损失就越大，风机电机的空载损耗就显得更加突出，风机效率也就越低(如图四);而改为变频调节方式(即电机改变供电频率的方式)就几乎不存在风门的节流损失和风机电机的空载损耗，同时变频装置采用软启动方式也不存在启动冲击电流，对于短路容量有限的厂用电系统也可提高其安全数。
六、改造方案：
根据引风机配置特作如下变频改造方案：
1)在鼓、引风机上装设变频系统(如下图);
2)设置远程控制和就地控制两种方式;
3)保留原工频系统及其联动方式，且和变频系统互为备用。
七：控制原理
根据现场的工况，我们采取锅炉的负压信号进行PID方式调节。当变频器接受到运行开始指令，变频器按照PID调节控制方式对给定信号与端子台上的反馈信号(锅炉负压信号)比较后自动控制输出频率，来控制鼓引风机的转速实现锅炉内产生合理的负压。如下图说明：
注：锅炉负压信号为4～20mA
八、节电量的计算方法为：
1、在启用节电系统之前，双方共同安装电度表(该电度表安装前须经过普洱县电力部门校对)，运行24小时，测算出该电机平均每小时耗电量A
2、启用节电系统后，运行24小时，通过该电表再测出电机平均每小时耗电量B
3、则平均每小时节电量C =A-B
4、如当月节电系统运行时间为E小时(运行时间节电系统有记录)
5、则当月节电量F=E×C
九、合作方式
由于该系统技改资金投入比较大，我公司有如下多种合作方式供贵公司选择：
1、由贵公司全额投入技改资金，贵公司全额享受节电收益，我公司负责安装，安装调试结束时付款65%，运行满一个月时付款30%，我公司对系统安装一年内保修。
2、由我公司全额投入技改资金，节电收益由我公司享受70%，用以收回投资及获得利润，贵公司享受30%。我公司对系统安装后一年内保修，超出一年后的维修费用我公司承担70%，贵公司承担30%。
3、由我公司全额投入技改资金，贵公司可以在确认该系统产生经济效益后再行买断，买断价格在我公司收回全部投资前按原价，收回投资后可折价(投入使用后前两年每使用一年折20%，后四年每年折15%)。买断前节电收益由我公司享受70%，贵公司享受30%。我公司对系统安装后一年内保修。超出一年后，在买断前的维修费用我公司承担70%，贵公司承担30%。该系统安装运行后，贵公司需对其安全负责，不能被人为损坏及被盗，且贵公司不得擅自改动该系统的运行线路，否则所有后果由贵公司负责。无论是何种合作方式，我公司对该系统均有终身服务之义务。在安装之前，我们采集相应设备运行的数据参数，根据现场工况对电机调速改造这一应用工程进行系统设计。当设备运至现场后，我们的工程技术人员在贵公司电工配合下负责安装调试，并对贵公司的有关管理和技术人员进行技术和使用培训。安装之后，在使用现场我们的系统有现场诊断功能，在发现或接到故障通知后公司技术人员将在24小时内到场处理。一年内在系统正常操作的情况下出现问题，我们负责免费维修，在其他情况下出现问题，我们只收取相应的维修成本。由我公司投入技改资金安装的系统，在买断前一律由我公司派专人定期维护。
我们用完善的服务体系来支持我们安装的每一套系统，从培训到技术支持，我们为每一个用户提供全面的服务保障，以保证用户现场的安全和持续生产。
十、结论
综上所述，电机变频调速系统在上述设备的应用，不仅可以节能省电，而且大大改善了工艺，提高了企业管理的现代化水平，缩小与国际发达国家同行业管理水平的差距，是企业降低生产成本，提高竞争力的有效途径，也是实施可持续发展战略的必要措施之一。
因此，我们认为在贵公司设备上的电机变频调速改造应用有着重要的意义。
我们真诚的希望能与贵公司合作上述设备及其他设备的节能项目，与贵公司共同创造美好的明天。
