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摘 要：针对水系统运行效率低、能耗高的问题，利用变频技术对水系统技术改造，实现了水系统节能运行，提高了经济效益，促进了企业可持续发展。
关键词：水泵;变频器;节能
前言
莱钢银山型钢炼钢厂水系统为转炉、精炼、连铸工序等设备生产及设备冷却水。由于现有水系统的水泵电机均是软启动器控制，导致水泵效率低、能耗高，不利于企业的可持续发展。针对上述问题，利用变频技术对水系统进行了节能改造，实现了水系统的节能高效运行，年经济效益达到300万元。
1.改造分析
1.1设备选型不合理
由于银山型钢炼钢厂建设初期，对生产规模没有准确定位，水系统所选用的设备均是按照当时实际需求的的2-3倍考虑，随着项目投产，逐步稳定后设备选型不合理，普遍存在大马拉小车的问题。
1.2设备控制方式落后
水泵设备(特别是离心泵)大量应用于银山型钢炼钢厂水系统中,由于工况需要长时间连续运行,电能消耗很大。由于水泵电机是软启动器控制，无法随着工况需求动态调整水泵的运行频率。致使水泵始终处于50HZ频率运行，造成电能的巨大浪费。
1.3设备损坏频繁
由于水泵运行频率无法动态调节，只能通过调节阀门控制流量流量的大小，由于工况变化频繁需要经常调节阀门，导致阀门密封件频繁损坏，并需停机进行更换，对生产顺行造成了极大的影响。
2.改造措施
通过对现有设备运行状况的分析，利用变频技术的应用来改善目前水泵能耗高的状况。
2.1变频技术节电原理
从流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的水泵，轴功率P与水量Q，水压H的关系为：
当电动机的转速由n1变化到n2时, Q、 H、 P与转速的关系如下:
可见水量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80％的额定水量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40赫兹即可，这时所需功率将仅为原来的51.2％。
如图1所示，从水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。
当所需水量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。
考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，水泵类通过调速控制可节能20％～50％。
2.2设备改型
由于原水泵电机由施奈德ATS系列软启动器控制，无法调节水泵运行频率，针对此弊端，采用变频控制，选用西门子430系列风机、水泵专用变频器。改造后电气控制原理图2：
2.3控制方式优化
在原有上位机操作画面基础上增加远程频率调节功能，避免频繁调节阀门，造成阀门损坏。
3.改造效果
改造后，设备运行平稳，节能效果显著。
3.1高效节能，达到供需平衡
通过对现场工况需求的分析，对具备节电空间的水泵进行了变频改造，改造后节能效果明显，月节电约25万KWh，下表是改造后累计两个月的节电情况，数据见表1：
按照每度电税后0.55元计算，年节约电费：12*250000*0.55=165万元。
3.2提高功率因数，降低无功功率
由于原电机由工频驱动时，满载时功率因数为0.85左右，实际运行功率因数远低于0.8。采用变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.9以上，无需无功补偿装置就能大大的减少无功功率，满足电网要求，可进一步节约上游设备的运行费用。
3.3减少机械磨损，降低维修成本
采用变频调节后，由于通过调节电机转速实现节能，在负荷率较低时，电机转速也降低，主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻，维护周期可加长，设备运行寿命延长；并且变频改造后阀门开度可达100％，运行中不承受压力，可显著减少阀门的维护量。
参考文献：
[1]仲明振,赵相宾. 低压变频器应用手册. 机械工業出版社,2009.
[2]马小亮. 高性能变频调速及其典型控制系统. 机械工业出版社,2010.
[3]MICROMASTER 430使用说明书.
关键词：水泵;变频器;节能
前言
莱钢银山型钢炼钢厂水系统为转炉、精炼、连铸工序等设备生产及设备冷却水。由于现有水系统的水泵电机均是软启动器控制，导致水泵效率低、能耗高，不利于企业的可持续发展。针对上述问题，利用变频技术对水系统进行了节能改造，实现了水系统的节能高效运行，年经济效益达到300万元。
1.改造分析
1.1设备选型不合理
由于银山型钢炼钢厂建设初期，对生产规模没有准确定位，水系统所选用的设备均是按照当时实际需求的的2-3倍考虑，随着项目投产，逐步稳定后设备选型不合理，普遍存在大马拉小车的问题。
1.2设备控制方式落后
水泵设备(特别是离心泵)大量应用于银山型钢炼钢厂水系统中,由于工况需要长时间连续运行,电能消耗很大。由于水泵电机是软启动器控制，无法随着工况需求动态调整水泵的运行频率。致使水泵始终处于50HZ频率运行，造成电能的巨大浪费。
1.3设备损坏频繁
由于水泵运行频率无法动态调节，只能通过调节阀门控制流量流量的大小，由于工况变化频繁需要经常调节阀门，导致阀门密封件频繁损坏，并需停机进行更换，对生产顺行造成了极大的影响。
2.改造措施
通过对现有设备运行状况的分析，利用变频技术的应用来改善目前水泵能耗高的状况。
2.1变频技术节电原理
从流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的水泵，轴功率P与水量Q，水压H的关系为：
当电动机的转速由n1变化到n2时, Q、 H、 P与转速的关系如下:
可见水量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80％的额定水量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40赫兹即可，这时所需功率将仅为原来的51.2％。
如图1所示，从水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。
当所需水量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。
考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，水泵类通过调速控制可节能20％～50％。
2.2设备改型
由于原水泵电机由施奈德ATS系列软启动器控制，无法调节水泵运行频率，针对此弊端，采用变频控制，选用西门子430系列风机、水泵专用变频器。改造后电气控制原理图2：
2.3控制方式优化
在原有上位机操作画面基础上增加远程频率调节功能，避免频繁调节阀门，造成阀门损坏。
3.改造效果
改造后，设备运行平稳，节能效果显著。
3.1高效节能，达到供需平衡
通过对现场工况需求的分析，对具备节电空间的水泵进行了变频改造，改造后节能效果明显，月节电约25万KWh，下表是改造后累计两个月的节电情况，数据见表1：
按照每度电税后0.55元计算，年节约电费：12*250000*0.55=165万元。
3.2提高功率因数，降低无功功率
由于原电机由工频驱动时，满载时功率因数为0.85左右，实际运行功率因数远低于0.8。采用变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.9以上，无需无功补偿装置就能大大的减少无功功率，满足电网要求，可进一步节约上游设备的运行费用。
3.3减少机械磨损，降低维修成本
采用变频调节后，由于通过调节电机转速实现节能，在负荷率较低时，电机转速也降低，主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻，维护周期可加长，设备运行寿命延长；并且变频改造后阀门开度可达100％，运行中不承受压力，可显著减少阀门的维护量。
参考文献：
[1]仲明振,赵相宾. 低压变频器应用手册. 机械工業出版社,2009.
[2]马小亮. 高性能变频调速及其典型控制系统. 机械工业出版社,2010.
[3]MICROMASTER 430使用说明书.