一、前言：
凡是有风机、水泵、压缩机的地方都要使用电动机，凡是使用电动机的地方，都可以使用变频器。安全、节能、环保是变频器的三大法宝。目前，我国的风机、水泵、压缩机拥有量超过4000万台，用电量约占全国发电总量的40%。如此大的耗电量使如何实现节能成为一个突出的问题。变频器正是由于具有优良的节能效果，使我国成为变频器应用的大国。二十年前，西方发达国家全面实施变频改造，到目前为止已基本改造完成，节能效果非常明显。近年来，我国也开始实施变频改造，为国家节约了大量的资源。因此，变频改造已成为工业发展的必经阶段。今年年初，我们对本市某小型电厂内循环水泵进行了变频改造，收到了很好的效果。
二、系统原理：
该电厂的蒸汽锅炉出口处蒸汽温度高达450度，压力4Mpa。然后把蒸汽通过管道通到气轮机入口使气轮机叶片旋转，从而带动发电机组发电。气轮机尾部也有一个通道，连接到一个冷凝器，用以冷却气轮机尾部蒸汽温度。蒸汽遇冷，形成真空，使气轮机蒸汽入口处与出口处压差增大，提高发电效率。冷凝器中有盘管，盘管内应该始终保持为冷水，以达到良好的冷却效果。该电厂冷却水的循环是采用一台电机把冷凝器中的热水抽到冷却塔，再把冷却后的水抽到冷凝器中，反复循环。冷却水循环泵机使用132KW的电机，共两台，一台运行，一台备用。未改造前，泵机启动采用传统的直接工频启动方式，这种启动方式的缺点是：接触器故障多、体积大、控制性能差、能耗大、启动冲击大，一台132KW的电机，每天耗电量高达3200KWh。
三、控制方案：
1、由原来的直接工频运行改为变频器运行方式，节能、安全。
2、根据冷凝器内真空度调整水流速，即调整泵机转速，以改变冷凝器盘管中冷水的流量，从而改变冷却能力，以达到调节真空度的效果，实现恒压供水。
3、台电机间切换造成的冷凝器缺水时间不超过5秒，以保证系统正常运行。
四、方案论证：
采用检测气轮机尾部真空度控制电机转速，真空度提高，减小冷却水流量，即循环水泵机转速下降。试验得出：冬季水温在-10度时，压力0.099Mpa，频率可以从50HZ下降至43HZ，根据查表可得节电率为40%左右，每天节电约为1300KWH，实施变频改造的性价比很高，方案可行。
电机在不同频率下运行的节电效果：节约电量P=N3
频率下降10％情况下的节电率：
1-（1-10％）3=27.1％
1）频率下降15％情况下的节电率：
1-（1-15％）3=38.6％
2）频率下降20％情况下的节电率：
1-（1-20％）3=48.8％
3）频率下降25％情况下的节电率：
1-（1-25％）3=57.8％
4）频率下降30％情况下的节电率：
1-（1-30％）3=65.7％
5）频率下降40％情况下的节电率：
1-（1-40％）3=78.4％
6）频率下降50％情况下的节电率：
1-（1-40％）3=87.5％
五、硬件设计：
(电器回路如附图所示：)
1.主回路：
(1)两台电机M1、M2，一台运行，一台备用。当Q1闭合，KM5闭合，变频器得电初始化，3秒后，若KM3闭合，则M1变频启动，若KM4启动，则M2变频启动。
(2)为增加可靠性及维修方便，M1，M2也可直接工频启动，工作时KM1闭合，M1工频启动，KM2闭合，M2工频启动。
2.控制回路：
(2)起停控制部分：KA闭合，变频器启动；如果变频器及负载发生故障（过压、欠压、短路、过热），则变频器立即停止，应立即切换到工频运行，以保证正常工作。
(3)变频器工作状态指示：H为变频器工作指示灯；所连接的3位半数字表头，显示变频器当前运行数字频率。
六、系统调试及参数设定：
1）上限频率
水泵的机械特性具有平方律特点。当转速超过额定转速时，负载的阻转矩将增大很多，导致电动机的严重过载。所以，上限频率（fH）不应超过额定频率（fN），故确定为50HZ。
2）下限频率
在保证一定的水流量时调试，频率从50HZ逐渐下降，最终根据实际情况确定为40HZ。
3）升速时间
冷凝器缺水时间不能超过5秒，变频器初始化时间2秒，所以升速时间设定为3秒。
4）PID参数整定
b．选择控制规律：当真空度提高时，要减小水流量，压力变送器的值为-0.1Mpa～1Mpa，对应的标准输出信号4～20mA，所以选逆向控制。
c．过程调节器的优化：
a）启动电机。
七、结束语：
实现变频改造以来，设备运行良好。尤其是冬季，节能效果非常明显，高达30—50%。同时，很少发生故障，节约了大量的维修经费。本方案在北方地区尤为适用。★
