变频器的应用最早是用于电动机的调速。在应用初期，因其电器气元件繁多，设备体积庞大，可靠性不高，而且技术要求高，因而只在少数重要的部门使用。随着科学技术的日新月异的飞速发展，尤其是大规模集成电路和大功率整流元件的广泛应用，变频技术被广泛的应用到工业以及民用行业中来。通过变频器的应用，人们发现变频器在很多场合不仅能够起到对电机调速的作用，同时还能够节省电能。因而变频器被大量应用于节能场合，尤其是在提畅绿色环保的今天，变频器做为一种节能设备，更是得到了广泛的利用。下面就宿迁中联、阜阳中联两企业实施的水泥磨排风机的中压变频器改造进行分析。
电动机的变频调速原理
n=60f/p
n---电机同步转速;f---电源频率;p---电机极对数
我们可以通过调整改变电源的频率f，我们可以得到不同的电机转速。
变频调速系统节能原理
采用变频调速时(以平方转矩负载风机为例)，可以按需要升降电机转速，改变风机的性能曲线，使风机的额定参数满足工艺要求，根据流体力学定律，变速前后风量、风压、功率与转速之间关系为：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P1/P2=(n1/n2)3
即流量与转速成正比;压力与转速成平方比;功率与转速成立方比。
Q1、H1、P1--设备在n1转速时的风量、风压、功率;
Q2、H2、P2--设备在n2转速时相似工况条件下的风量、风压、功率。
如图示为离心风机的风压H-风量Q曲线特性图：
n1-代表风机在额定转速运行时的特性;
n2-代表风机降速运行在n2转速时的特性;
R1-代表风机管路阻力最小时的阻力特性;
R2-代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
风机在管路特性曲R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小风量到Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机的工作点移到R2上的B点，风压增大到H2，这时风机所需的功率正比H2Q2的面积，即近比广BH2OQ2的面积。显然风机所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能。
若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。
水泥磨主排风机改造前之状况
水泥磨排风机实际运行时：平均风门开度约75%，电机平均电流约41A。
电机主回路设计
为了充分保证水泥磨系统的运行的可靠性，采用五刀双掷的接法，在必要时可切换到工频运行方式，其主回路原理图如图所示：
10kV电源经变频装置进线隔离开关到高压变频装置，变频装置输出经出线隔离开关送至电动机;10kV电源还可经旁路隔离开关直接起动电动机。进出线隔离开关和旁路隔离开关的作用是：一旦变频装置出现故障，发信号断开进线断路器，然后手动断开进、出线隔离开关，将变频装置隔离，手动合旁路隔离开关，最后在工频电源下合进线断路器，起动电机运行。
以上进、出线隔离开关和旁路隔离开关布置在手动旁路切换柜内。手动旁路切换柜要求与变频装置配套供货。注：进线隔离开关、出线隔离开关、旁路隔离开关之间应该有闭锁，防止误操作。
项目实施阶段：
在项目过程中，我管理区的宿迁中联水泥有限公司、阜阳中联水泥有限公司十分重视，多次协调、安排多专业配合作业，首先安排土建专业对变频器室进行了专门的设计;其次在设备安装过程中，又多次指示对该项目一定要做优、做好。
操作界面
考虑到以往没有使用过中压变频设备,而且主排风机可以有工频运行、变频运行二种选择，为保证设备的安全正常使用，在操作员界面上我们加注了使用说明和注意事项，并在重要的操作选项按钮(工频选择/变频选择)上加了授权保护，只有电气专业的工程技术人员才能实现切换操作，达到了防止出现误操作引起设备故障隐患的目的(见下图)。
使用后的节能效果
改造前阀门平均开度为75%，平均电流为41A，功率因数Cosф=0.85，Sinф=0.53
估计风门100%时，系统满载运行，运行电流约47A，
平均有功功率P1=1.732*10*41*Cosф=603KW
改造后的电机电流平均为27A，变频改造后阀门开度固定为100%,所需的风量约为额定值的83%(风门开度与风量按近似关系计算)，电机平均转速约为额定值的83%(825rpm)左右，功率与转速成立方比,平均一次侧电流约为满载时的77.2%(83%*83%*83%)，即47*57.2%=26.9A，功率因数Cosф>0.96，Sinф≈0.2。
平均有功功率P2=1.732*10*26.9*0.96≈446Kw
变频改造后 节电功率为：PB= P1-P2=603-446=157Kw
按2#水泥磨运转率100%计算，日节电W=157*24/0.96=3925Kwh
年设备运转率80%计算：W=3925*365*80%=1146100Kwh
按电费0.77元Kwh计算，节省的电费为1146100*0.77=893958元
结束语
通过此次变频器改造，在设备实际投入运行后，取得了良好的效果。投资收到了良好的回报，达到了预期的目的。
来源：中联水泥淮海运营管理区生产技术中心 作者：张国富
变频器的应用最早是用于电动机的调速。在应用初期，因其电器气元件繁多，设备体积庞大，可靠性不高，而且技术要求高，因而只在少数重要的部门使用。随着科学技术的日新月异的飞速发展，尤其是大规模集成电路和大功率整流元件的广泛应用，变频技术被广泛的应用到工业以及民用行业中来。通过变频器的应用，人们发现变频器在很多场合不仅能够起到对电机调速的作用，同时还能够节省电能。因而变频器被大量应用于节能场合，尤其是在提畅绿色环保的今天，变频器做为一种节能设备，更是得到了广泛的利用。下面就宿迁中联、阜阳中联两企业实施的水泥磨排风机的中压变频器改造进行分析。
电动机的变频调速原理
n=60f/p
n---电机同步转速;f---电源频率;p---电机极对数
我们可以通过调整改变电源的频率f，我们可以得到不同的电机转速。
变频调速系统节能原理
采用变频调速时(以平方转矩负载风机为例)，可以按需要升降电机转速，改变风机的性能曲线，使风机的额定参数满足工艺要求，根据流体力学定律，变速前后风量、风压、功率与转速之间关系为：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P1/P2=(n1/n2)3
即流量与转速成正比;压力与转速成平方比;功率与转速成立方比。
Q1、H1、P1--设备在n1转速时的风量、风压、功率;
Q2、H2、P2--设备在n2转速时相似工况条件下的风量、风压、功率。
如图示为离心风机的风压H-风量Q曲线特性图：
n1-代表风机在额定转速运行时的特性;
n2-代表风机降速运行在n2转速时的特性;
R1-代表风机管路阻力最小时的阻力特性;
R2-代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
风机在管路特性曲R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小风量到Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机的工作点移到R2上的B点，风压增大到H2，这时风机所需的功率正比H2Q2的面积，即近比广BH2OQ2的面积。显然风机所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能。
若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。
水泥磨主排风机改造前之状况
水泥磨排风机实际运行时：平均风门开度约75%，电机平均电流约41A。
电机主回路设计
为了充分保证水泥磨系统的运行的可靠性，采用五刀双掷的接法，在必要时可切换到工频运行方式，其主回路原理图如图所示：
10kV电源经变频装置进线隔离开关到高压变频装置，变频装置输出经出线隔离开关送至电动机;10kV电源还可经旁路隔离开关直接起动电动机。进出线隔离开关和旁路隔离开关的作用是：一旦变频装置出现故障，发信号断开进线断路器，然后手动断开进、出线隔离开关，将变频装置隔离，手动合旁路隔离开关，最后在工频电源下合进线断路器，起动电机运行。
以上进、出线隔离开关和旁路隔离开关布置在手动旁路切换柜内。手动旁路切换柜要求与变频装置配套供货。注：进线隔离开关、出线隔离开关、旁路隔离开关之间应该有闭锁，防止误操作。
项目实施阶段：
在项目过程中，我管理区的宿迁中联水泥有限公司、阜阳中联水泥有限公司十分重视，多次协调、安排多专业配合作业，首先安排土建专业对变频器室进行了专门的设计;其次在设备安装过程中，又多次指示对该项目一定要做优、做好。
操作界面
考虑到以往没有使用过中压变频设备,而且主排风机可以有工频运行、变频运行二种选择，为保证设备的安全正常使用，在操作员界面上我们加注了使用说明和注意事项，并在重要的操作选项按钮(工频选择/变频选择)上加了授权保护，只有电气专业的工程技术人员才能实现切换操作，达到了防止出现误操作引起设备故障隐患的目的(见下图)。
使用后的节能效果
改造前阀门平均开度为75%，平均电流为41A，功率因数Cosф=0.85，Sinф=0.53
估计风门100%时，系统满载运行，运行电流约47A，
平均有功功率P1=1.732*10*41*Cosф=603KW
改造后的电机电流平均为27A，变频改造后阀门开度固定为100%,所需的风量约为额定值的83%(风门开度与风量按近似关系计算)，电机平均转速约为额定值的83%(825rpm)左右，功率与转速成立方比,平均一次侧电流约为满载时的77.2%(83%*83%*83%)，即47*57.2%=26.9A，功率因数Cosф>0.96，Sinф≈0.2。
平均有功功率P2=1.732*10*26.9*0.96≈446Kw
变频改造后 节电功率为：PB= P1-P2=603-446=157Kw
按2#水泥磨运转率100%计算，日节电W=157*24/0.96=3925Kwh
年设备运转率80%计算：W=3925*365*80%=1146100Kwh
按电费0.77元Kwh计算，节省的电费为1146100*0.77=893958元
结束语
通过此次变频器改造，在设备实际投入运行后，取得了良好的效果。投资收到了良好的回报，达到了预期的目的。
来源：中联水泥淮海运营管理区生产技术中心 作者：张国富