1 概述
广西农垦金光制糖有限公司是国家重点产业化企业，现日处理甘蔗量8 000 t，年产机制糖10万t。可是近年来，跟着产销量的不断添加，企业的出产成本也在逐年攀升，特别是原有的锅炉风机及给水泵，都是高压大功率电机，起动方法为高压直接起动，引风机为水阻起动，电动机起动对电网冲击大、耗能高，搅扰电力体系正常运转。引风机和鼓风机起动后操作工依据锅炉焚烧状况手动操控风机的风门开度，因而发生风阻比较大、电能耗高，容易发生机械毛病，锅炉供水量则经过水位调理体系操控主动阀门调理供水量，供水截流损耗高。电费居高不下，成为困扰企业发展的一大阻力。现在国家遍及发起节能降耗，跟着《中华人民共和国节能法》的公布，改善出产工艺，下降出产成本，节能降耗，已势在必行。
跟着高压变频调速技能的日趋完善，高压变频器的使用正日益遍及。因而，选用高压变频器，对本来的工频操控设备及新上设备进行技能改造，已成为燃眉之急。为了处理75 t 锅炉鼓风机、引风机、给水泵存在的以上问题，广西农垦金光制糖有限公司在2008 年检修期对75 t 锅炉进行变频节能改造。此改造项目被列为广西壮族自治区经委电机节能技能改造项目，项目出资180 万元。
经过调查，山东新风景电子科技发展有限公司研制出产的高压变频器已在国内闻名的钢铁、煤炭、化工、石油、制药等很多企业的除尘风机、凝聚水泵、提升机等设备上都有批量使用，并且取得了较好的作用，因而决议选用山东新风景电子科技发展有限公司出产的高压变频器对锅炉风机、给水泵等设备进行技能改造。
2 现场的设备状况
75 t 锅炉鼓风机电机：类型YKK450-4;额外功率280 kW;额外电压10 kV;额外频率50 Hz;运转电流16 A。
75 t 锅炉引风机电机：类型YRKK500-6;额外功率560 kW;额外电压10 kV;额外频率50 Hz;
运转电流29~30 A;阀门开度80%;每年运转时刻120天左右。
给水泵电动机：类型YKK450-2;额外功率450 kW;额外电压10 kV;额外频率50 Hz;运转电流28 A;工况为一用一备。
3 改造计划
为满意高压变频装备中对变频器的要求，本着安全榜首、质量牢靠的政策进行仔细的剖析，以为锅炉引风机选用JD-BP38-560 型、锅炉鼓风机选用JD-BP38-280 型、锅炉给水泵选用JDBP38-450 型高压变频器完全能满意要求。
3.1 一次回路体系原理
一次回路由进线柜(旁路柜)、变压器柜、变频单元柜和操作操控柜组成。旁路柜在变频器保护过程中或变频器呈现毛病时，将电机投入到工频电网运转，保证出产不受影响。变频运转时，变频器为电机供给全面的保护。
3.1.1 锅炉鼓风机与引风机一拖一计划
如图1 所示，保存原体系一切设备，将高压变频器串入高压电机回路。体系变频运转时，经过改动变频器频率改动电机的转速。若变频器某单元毛病，变频器主动将该单元短路，高压变频器可降频运转;当变频器毛病单元跃2 时，高压变频器可手动切换到工频运转，保证体系作业的牢靠性。
在图1 中，K1、K2、K3 为电磁锁，当变频运转时，K1与K3闭合，K2断开，当工频运转时，K1与K3断开，K2闭合。K1、K2、K3有严厉的机械和电气互锁联络，不能一起闭合，避免工频与变频一起送电，形成事端。
3.1.2 锅炉给水泵一拖二计划
锅炉给水泵一拖二计划原理如图2所示。10 kV电源经输入刀闸到高压变频设备，变频设备输出经出线刀闸送至电动机;10 kV 电源还可经旁路刀闸直接起动电动机。进出线刀闸和旁路刀闸的作用是：一旦变频设备呈现毛病，即可立刻断开进出线刀闸，将变频设备阻隔，手动合旁路刀闸，在工频电源下起动电机运转。旁路刀闸、输入刀闸、出线刀闸之间有闭锁，以避免误操作。
变频操控体系为一拖二操控方法，两台电机机选用一用一备运转方法，即一台电机在变频运转状况下，别的的一台电机处于工频待机状况，作为备用。电机之间可经过手动切换挑选任一台作为变频运转泵，两台电机均具有工频/变频手动切换功用。体系还具有工频旁路功用，如果变频器呈现毛病，能够转化到工频状况运转，而不会耽搁出产，添加了体系的牢靠性。体系改造时,无需做大的改动, 只把高压变频器串在本来的操控体系中,体系中的旁路开关柜用于工频、变频转化。
变频运转状况：若体系需求1# 电机变频运转，则将操作台状况挑选开关置于1# 变频运转方位，这时DK1、DK4、DK5、DK6 断开，DK2、DK3 闭合，经过操作台操控QF1 的断开与闭合，完结电机的变频运转与中止;如2# 电机变频运转，则将操作台状况挑选开关置于2# 变频运转方位，这时DK1、DK2、DK3、DK4 断开，闭合DK5、DK6，经过操作台操控QF2 的断开与闭合，完结电机的变频运转与中止。变频器频率的凹凸由操作台的电位器操控或主机设置。
工频运转状况：若体系需求1# 电机工频运转，则将操作台状况挑选开关置于1# 工频运转方位，这时DK2、DK3、DK4、DK5、DK6 断开，DK1 闭合，经过操作台操控QF1 的断开与闭合，完结电机的工频运转与中止;如2# 电机工频运转，则将操作台状况挑选开关置于2#工频运转方位，这时DK1、DK2、DK3、DK5、DK6断开，DK4闭合，经过操作台操控QF2的断开与闭合，完结电机的工频运转与中止。
3.2 操控体系
操控体系由操控器、光纤、PLC、人机界面和上位机组成。各部分之间的联络如图3 所示。
操控器由三块光纤板，一块信号板，一块主控板和一块电源板组成。
光纤板经过光纤与功率单元传递数据信号，每块光纤板操控一相的一切单元。光纤板周期性向功率单元宣布脉宽调制(PWM)信号或作业形式。功率单元经过光纤接纳其触发指令和状况信号，并在毛病时向光纤板宣布毛病代码信号。
主控板选用高速DSP单片机，完结对电机操控的一切功用，选用正弦波载波移相方法发生脉宽调制的三相电压指令。经过RS232 通讯口与人机界面主控板进行数据交换，供给变频器的状况参数给人机界面，并承受来自人机界面主控板设置的参数。
人机界面为用户供给友爱的全中文操作界面，担任信息处理和与外部的通讯联络，可选上位监控而完结变频器的网络化操控。经过主控板和PLC 收集的数据，计算出电流、电压、功率、运转频率等运转参数，供给记载功用，并完结对电机的过载、过流进行报警和保护。经过RS232 通讯口与主控板衔接，经过RS485 通讯口与PLC 衔接，实时监控变频器体系的状况。风景变频操控体系主界面如图4 所示，参数设置界面如图5 所示。
PLC 用于变频器内部开关信号以及现场操作信号和状况信号的逻辑处理，增强了变频器现场使用的灵敏性。PLC 有处理4 路模仿量输入和2路模仿量输出的才能，模仿量输入用于处理来自现场的流量、压力等模仿信号或模仿设置时的设置信号;模仿输出量是频率给定信号。
上位机由RS485接口与PLC 进行通讯，以便利用户对变频器进行操作，并实时监测变频器的运转参数，若与打印机衔接，也可随时打印作业记载。只需设置好变频器的各种运转参数，操作员就能够在监控室内进行各种操作，而无须进入高压电控室内，既便利又安全，然后减轻了工人的劳动强度，提高了作业功率。
3.3 操控方法
风景变频器有三种操控方法：
1)本地操控从变频器操作界面操控电机的发动和停机，并能完结变频器的一切操控;
2)长途操控经过内置PLC 承受来自现场的开关量操控;
3)上位操控经过RS485接口，选用Propfibus通讯协议，接纳上位体系的操控信号。
3.3 操控方法
风景变频器有三种操控方法：
1)本地操控从变频器操作界面操控电机的发动和停机，并能完结变频器的一切操控;
2)长途操控经过内置PLC 承受来自现场的开关量操控;
3)上位操控经过RS485接口，选用Propfibus
本次改造中悉数选用上位操控，由操作人员在上位机上完结频率调理，运转参数的监测等。
3.4 速度设置方法(或闭环运转时的给定方法)
风景变频器有多种速度设置方法，在闭环运转时，速度设置方法即为被控量的给定方法：
1)本地设置经过液晶屏设置运转频率;
2)模仿设置接纳DCS体系0~10 V或4~20mA 模仿信号设置运转频率或被控量给定值;
3)通讯设置经过通讯方法接纳来自DCS体系的运转频率或被控量给定值;
4)多档设置经过开关量设置多档运转速度或被控量给定值;
5)闭环调理由PID主动设置运转频率。
在本次改造中，引风机、鼓风机选用开环操控，上位机模仿量信号4~20 mA 电流经过通讯接口对变频器进行操控。
而锅炉给水泵则选用闭环调理，由安装在泵管道上的压力传感器收集的压力信号4耀20 mA电流与变频器的压力设定信号相比较，若实践信号大于设定信号，则变频器下降频率，若实践信号小于设定信号，则变频器添加频率，然后使实践压力与设定压力趋于共同，坚持管道压力的安稳，完结恒压运转。
4 改造后的使用作用
1)节能显着。改造后，电机运转电流显着下降，锅炉鼓风机电流由16A 降为10耀12 A，原体系实践运转功率P1=1.732IUcos渍=1.732伊16伊10 000伊0.80抑222 kW，变频运转时的功率为P2=1.732伊12伊10 000伊0.95抑197 kW，变频改造后在鼓风时每小时节约电能为驻P=P1-P2=222-197=25 kW，节电率为25/222伊100%=11%。
引风机电流由29耀30 A降为20 A，原体系实践运转功率P1=1.732IUcos渍=1.732伊30伊10 000伊0.80抑415 kW，变频运转时的功率为P2=1.732伊20伊10 000伊0.95抑329 kW，变频改造后在引风时每小时节约电能为驻P=P1-P2=415-329=86 kW，节电率为86/415伊100%=21%。
锅炉给水泵电流由28 A降为19 A，原体系实践运转功率P1=1.732IUcos渍=1.732伊28伊10 000伊0.80抑388 kW，变频运转时的功率为P2=1.732伊19伊10 000伊0.95=312 kW，变频改造后每小时节约电能为驻P=P1-P2=388-312=76 kW，节电率为76/388伊100%=20%。
水泵和引风机的节电率都达到了20%，鼓风机的节电率也在11%，可见，节能作用非常显着。
2)风景高压变频器具有优秀的调速功用，特别是锅炉给水泵完结了主动操控，能很好的满意负载及工艺要求。
3)变频体系各种保护功用牢靠，然后消除了因电机过载或单相运转而焚毁电机的现象，保证了体系的安全运转。
4)完结了体系软发动，减小了发动冲击，延长了设备使用寿命，减少了设备的保护和修理量，下降了修理费用。
5)改造后完结操控更便利、灵敏，且主动化水平高。减少了调理阀门的开关次数，下降了职工的劳动强度。
6)经过变频改造精简了操控程序，使体系更安全、牢靠，保证负载接连运转，并消除了电机的轰动，使运转愈加安稳，操作愈加便利，提高了出产功率，其归纳效益是非常显着的。
