1、變頻改造方案設計
我公司南翼主扇風機為2臺2K60型軸流式風機，電機功率為132 kW，24 h運轉(zhuǎn)，對這2臺主扇進行變頻改造。
1.1變頻調(diào)速控制原理
變頻器的構成：電機的變頻調(diào)速是通過變頻器實現(xiàn)的，變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動電路、保護電路以及控制器（MCU/DSP）等部分組成的。PWM型交一直一交變頻器的控制原理框圖，如圖1所示。
在變頻調(diào)速中，使用最多的變頻調(diào)速器是電壓型變頻調(diào)速器，由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器3部分組成。在其工作時，首先將三相交流電經(jīng)橋式整流為直流電，脈動的直流電壓經(jīng)平滑濾波后在微處理器的調(diào)控下，用逆變器將直流電再逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電源，輸出到需要調(diào)速的電動機上。由電工原理可知，電機的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)平滑的無級調(diào)速。
1.2系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能
變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)除了大量節(jié)約能源外，還可以根據(jù)需要實現(xiàn)多種控制功能。
a．系統(tǒng)可以根據(jù)需要設定頻率和工頻2種工作方式，可以方便的進行切換，變頻系統(tǒng)根據(jù)相關參數(shù)調(diào)節(jié)變頻器運行的頻率，手動方式可以通過原有設備和工作模式進行工作。系統(tǒng)平常工作在變頻方式下，在需要時可切換到手動方式下進行控制。同時在變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以在幾秒鐘內(nèi)自動切換到手動控制狀態(tài)。
b．電機由變頻器控制實現(xiàn)軟啟軟停，減少設備損耗，延長電機壽命。
c．系統(tǒng)具有多種保護和報警功能，能對過壓、欠壓、過流、過載、變頻器故障等多種非正常情況發(fā)出報警信號，還能把異常狀態(tài)內(nèi)容存儲起來，以便檢修分析。系統(tǒng)具有完善的電氣安全保護及電機故障自跨越功能。
1.3系統(tǒng)特點
a．控制電機按需工作，減少能源浪費；
b．自動化程度高，操作方便，只需通過按鍵或旋
鈕調(diào)節(jié)運行頻率即可，各種參數(shù)指示顯示一目了然；
c．節(jié)電率可達20 %～50%；
d．安全可靠，故障率低，具有多種安全的保護功能；
e．體積小，檢修擴充方便；
f．實施變頻后，操作方便省力，降低了工作人員的勞動強度；
g．電機啟動可以實現(xiàn)軟啟動，避免了工頻啟動對電網(wǎng)和電機的沖擊，有效降低電機和機械部分的工作強度，延長設備使用壽命和檢修周期，減少了維修、維護強度。
1.4風機節(jié)能原理
風機節(jié)能原理曲線圖如圖2所示。
假設風機工作在A點效率最高，此時風壓為H2，風量為Qi，軸功率Ni與Qi、H2的乘積成正比，在圖中可用AH2 0Qi表示，如果生產(chǎn)工藝要求風量從Qi減至Q2，這時用調(diào)節(jié)風門的方法相當于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線(3)，系統(tǒng)由原來的工況點A變到新的工況點B運行，從圖1中可以看出，風壓反而增加，軸功率與面積BHi OQ2成正比。顯然軸功率下降不大，如果采用變頻器調(diào)速控制方式，風機轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，根據(jù)風機參數(shù)比例定律，畫出在轉(zhuǎn)速n2風量(H-Q)特性，如曲線(4)所示�？梢姡跐M足同樣風量Q2的情況下，風壓H3大幅度降低，軸功率N3顯著減少，用面積BHi H3C表示。顯然節(jié)能效果十分明顯。
1.5 變頻器調(diào)速和風門調(diào)節(jié)的比較
當使用風門凋節(jié)風量時，電機轉(zhuǎn)速N2=Nl，所以理論上消耗的功率P保持不變。當使用變頻調(diào)速時，N2隨Q2變化，如果Q2降低為Q1的60%，那么P2=P1×90.603= 0.216 P10。假設60%開度時的實際運行功率為額定功率的80%左右，則理論節(jié)電率為額定功率的60%。變頻器調(diào)速機風門調(diào)節(jié)見表1。
年節(jié)電費：456 192 - 273 715.2 - 182 476.8元。加上改造后對設備損耗和維護強度的降低以及設備使用壽命增加，綜合效益更加明顯。
2、改造方案
根據(jù)風機原理和改造要求，風機改造由一臺變頻器對風機進行控制。根據(jù)要求，系統(tǒng)實現(xiàn)開環(huán)控制，可利用模擬給定量進行自動調(diào)節(jié)。操作人員根據(jù)需要，調(diào)節(jié)模擬給定量進行需要控制。同時系統(tǒng)保留原有降壓啟動裝置并與原有的控制線路進行互鎖，作為應急及維護時備用（見圖3）。
2.1控制系統(tǒng)
配電柜為雙回路供電，負載為兩臺132 kW的電機拖動風機，風機為一用一備，兩臺共用一臺變頻器。當使用風機出現(xiàn)故障時，手動切換到備用風機上；當變頻器出現(xiàn)故障時，可自動投到原系統(tǒng)，并不影響原系統(tǒng)的工作。本設備具有報警功能，與原系統(tǒng)有互鎖作用。
2.2操作步驟
a．首先選擇電源回路，然后合上空氣斷路器。
b．選擇1號、2號風機。
c．選擇變頻啟動，給PLC信號。
d．PLC接收到變頻啟動的信號，根據(jù)選擇的1號或2號風機，設備就會進入自動運行狀態(tài)。
e．設備進入自動運行狀態(tài)后，如出現(xiàn)變頻器故障報警，同時給PLC輸入信號，設備會自動切換到原工頻系統(tǒng)運行，（還是變頻自動運行的風機），同時給予報警。如切換到工頻系統(tǒng)仍不能正常運行，值班人員就需查看變頻器故障信息；確認報警發(fā)生時的各種數(shù)據(jù)，如非變頻器可判斷的運行的風機有故障，可將變頻器進行復位后，撥動選擇開關，選擇另一臺風機重新啟動。
f．風壓的調(diào)節(jié)，可通過變頻器的面板鍵調(diào)整電機功率達到風壓的調(diào)整。
g．風機的變頻自動運行與原系統(tǒng)的工頻運行，為誰先開誰優(yōu)先。
3、變頻改造后所能解決的問題
a．由于變頻器帶到電機的頻率是緩慢上升，對電機的沖擊是零，有效的保護了電機因起動時的過大電流電壓對電機造成的損壞；
b．消除了工頻起動時電機的強烈機械運動；
c．極大降低了電機在運轉(zhuǎn)時的機械噪音；
d．操作方便、可靠；最大限度的降低能耗。
三門峽富通新能源銷售風機、離心風機、顆粒機、秸稈壓塊機等機械設備。
