福建闽光冶炼公司烧结车间共有两台风机,一台烧结风机容量1600kW,一台冷却风机1250kW。在变频改造前，采用挡板调节，烧结风机挡板的开度为92%, 烧结冷却风机挡板的开度为68%，在一般情况下 ，采用挡板调节的风机其实际消耗功率与风量大致成正比，与风门的开度也大致成正比，从实际运行时的风门开度及电流参数也可以看出这一点。

对运行情况进行分析，可以得出以下两点：

    （1）风机实际风量约为额定风量的一部分，风机远离额定点运行，其实际运行效率很低。

    （2）由于挡板的存在，挡板前后存在压差，形成节流损耗消耗了一部分能量。

从以上两个方面改善其运行工况，减小损耗，达到节能的目的。

挡板这种调节方式虽然简单易行，但它是以增加管网局部损耗，耗费大量能源为代价的。对于高压大功率电机，耗能则更大。当采用变转速调节时，其效率最高，因为风量随转速的一次方下降，而其轴功率则按转速的三次方规律下降。对于交流电动机，目前性能最佳的调速方式是国际上公认的交流变频调速。

    从流体力学的原理得知，叶片式风机，轴功率P与风量Q，风压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:

    可见风量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%的额定风量时，通过调节电机的转速至额定转速的80%，即调节频率到40Hz即可，这时所需功率将仅为额定的51.2%。

    如图1所示，从风机的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。

    当所需风量从Q1减小到Q2时，如果采用调节风门的办法，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，风机转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移，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。同时，调速前后风抗效率不变，可以保证在高效区运行，而风门调节将改变风机效率，风机偏离额定点越远，效率越低。

    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，风机类通过调速控制可节能30%～60%。

    HIVERT型智能高压变频调速系统为直接高压输出电压源型变频器，它采用先进的功率单元串联叠波方式、空间矢量控制的正弦波PWM方法实现高压输出，无需升压可直接拖动高压电动机，无需加装滤波装置，谐波指标符合国家标准对电网谐波的要求。HIVERT智能高压变频调速系统主要具有以下技术特点：

    (1) 完整旁路技术——单元自动旁路和主回路自动旁路技术。单元故障时，故障单元自动旁路，保证系统连续运行。主回路自动旁路技术，实现工频/变频运行状态的双向自由互切且转换迅速。

    (2) 抗电压波动能力强——网侧电压在额定电压80%～115％范围内波动时，系统不停机。

    (3）瞬时停电保护功能。当主电源失电后，变频器控制电机处于发电状态运行，为单元电容充电，并为单元控制电源充电，直至主电源恢复，变频器回到原运行状态。

    (4) 智能加减速控制——系统自动识别加、减速控制速度是否得当，根据工况自动调整变化速率，在尽快达到控制目标的同时又能有效防止加、减速过快造成系统停机。

(1)原系统方案

    原系统共二台引风机，用水电阻起动电机，当电机起动至额定转速再切掉水电阻。电机与风机直接连接，通过风门挡板的开度来调节风量。

(2)改造后系统方案

    按手动一拖二切换方式改造，改造后变频装置与电动机的连接方式见图2所示。

该方案在设计中考虑：

    (1)变频器出线刀闸K1、K2同一时间最多只能有一个闭合。K1、K2两刀闸机械互锁。

    (2)当变频器出线刀闸K闭合时，其对应的电动机的工频进线断路器不能闭合；相反，当某电动机工频进线断路器闭合时，不允许闭合相应的变频出线刀闸K。工频与变频之间电磁互锁。

    (3)电机启动方式，如需变频输出到1＃电机：断开1＃高压进线断路器，闭合1＃变频输出刀闸，确保2＃变频输出刀闸断开，并有明显断点，闭合变频器高压进线刀闸，启动变频器。

    (4)变频切换至工频：包括变频器故障停机或人为切换至工频，变频器停机后首先断开对应的出线刀闸，如K2，闭合对应的高压开关柜，如2#高压开关柜断路器。

    (5)工频切换至变频：断开对应的高压开关柜，如2#高压开关柜断路器；变频器闭合对应的出线刀闸，如K2；启动变频器。

    烧结冷却风机运行工况要求其24h连续运行，偶然跳闸或停机不会对整个生产造成严重的影响。故采用HIVERT系列手动旁路变频系统。当变频故障时，变频切换到工频状态运行，而当变频故障恢复后，又可通过人工切换回变频运行。从而可以大大地提高生产运行的可靠性。

    根据两年来运行情况,因冷却风机有较大的节电空间，基本上变频器是用于驱动冷却风机，以达到最大的节电效果。从2006年1月1日~2007年12月31日期间的运行频率和变频节能测试数据记录，采用变频改造后，冷却风机变频调速系统一般运行在30~45Hz，正常生产时运行频率一般在40Hz左右，对应输入运行功率为492kW左右，改造前为961KW，节电测试结果变频装置投入运行时：

    减小输入功率：961-492=469（kW）；

    节能比率：469/961=48%；

    按平均每天运行24小时，电价0.5元/度，一年运行330天计算，每年可以节约电费约为：469×24×0.5×330=185.7（万元）。

    风机进行变频改造后年节约电费可达185万元以上。

    由节能数据看出，HIVERT系列高压变频调速系统应用于高炉风机的节能及经济效益是显著的。另外，采用变频调速控制后，其他方面的效益也是明显的，如：

    (1)网侧功率因数提高： 原电机直接由工频驱动时，采用无功补偿，其实际运行功率因数为0.88。采用高压变频调节系统后，电源侧的功率因数可提高到0.95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。

    (2)设备运行与维护费用下降：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、风机转速也降低，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。

    (3)噪声大大减小，改善运行人员的工作环境：采用变频调节后，由于通过调节电机转速实现调节，风门全开，鼓风机、风管的噪音大大下降，改善工作环境条件，现场运行人员反映良好。

    (4)用高压变频调速装置后，可对电机实现软启动，启动时电流不超过电机运行额定电流的1.2倍，对电网无任何冲击，电机使用寿命增长。

    HIVERT系列高压变频器在烧结冷却风机调速改造，设备投运以来运行稳定，保证了烧结的正常生产，并取得了可观的节能经济效益与附加效益，为该产品在冶炼行业的推广应用取得良好经验。