【摘 要】针对我公司醋酸车间开工循环泵的电能耗能大、自动化程度低，造成大量能源的浪费和设备损耗，特提出了利用变频器对开工循环泵电动机进行节能改造的方案。对采用阀门调节的开工循环泵采用变频节能改造，并进行经济性分析，计算了开工循环泵的经济效益。通过计算分析表明，采用变频节能，节电率达到19.5%，具有很高的经济价值。
【关键词】电动机；变频节能；效果分析；DCS控制
引言
开工循环泵是醋酸合成系统的关键设备，其电能消耗占系统动力消耗的10%以上。传统泵类通过改变进出口阀门或挡板的开度调节流量，而采用变频调速技术，通过改变电机的转速来调节流量比传统的改进出口阀门和挡板的开度节技术更快和更精确，还可以实现电机的软启动，减少对电网的冲击和对设备损耗，并达到节约电能的目的。
本文介绍了我公司采用ABB公司的 ACS-800变频器对原有的开工循环泵电动机进行变频节能改造方案，并对节能效果进行了分析。
1 变频调速节能原理
开工循环泵是一种离心泵，该泵是通过调节阀门的开度来实现流量调节的。如阀门在泵的出口，当开度减小时，阻力增大，不适宜大范围调节流量。如阀门在泵的入口时，可增大调节范围，但节能效果不如变频调速。当采用变频调速时，出入口阀门全部打开，只改变泵的转速，不改变管网介质的阻力。从流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的离心泵，其轴功率P与流量Q，压力H的关系为：
P=K×H×Q/η
可见流量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的三次方成正比关系。如果泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速n可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即该泵电机的耗电功率与转速近似成三次方成正比的关系。
2 方案设计
现有一台160KW开工循环泵，为工频直接启动，采用M300电动机综合保护器实现过电流，速断，堵转等保护。
2.1 改造方案的设计要求
（1）改造后开工循环泵应满足工艺要求；
（2）改造后，开工循环泵可以实现工频运行和变频运行，两种运行方式要有各自的保护、控制、测量回路；在变频运行模式下，可以实现后台调速。
（3）正常情况下使用变频回路，当变频器发生故障时，应能迅速切除变频回路，并迅速启动工频回路。
（4）改造后，在工频运行方式和变频运行方式下都能实现后台监视、后台控制等功能
（5）工频运行方式和变频运行方式之间要有安全连锁
2.2 改造方案设计
根据原有电路特点选择相应容量的设备。变频器选用ABB公司ACS800变频器，功率与电动机相同。主回路系统图如图1所示
在变频运行方式下，可以通过DCS系统对电机的转速进行调节。DCS系统根据流量设定值和反馈值自动调节开工循环泵电动机转速，实现闭环控制；当反馈系统出现问题时，变频器又可根据预设定的转速拖动电动机，实施开环控制，仍可保证系统正常运行。另外，将电动机运行信号、电机综合保护器故障输出信号、变频器故障信号、电动机电流、电动机转速等信号引入DCS系统，控制室值班人员能实时监控设备运行状况，发现问题能及时处理。
此外，开工泵原有的保护系统全部保留，并加入变频器的保护功能，设备发生故障是能及时停机。变频回路和工频回路的控制电源要分开，保证检修任意一台设备时，控制回路不带电，保证检修人员安全。
3 节能效果分析
挡板开度调节时的电机实际有功功率为：
当变频调速时，根据泵类平方转矩负载关系式：P=P0（n/n0）3计算，
变频调速时电机实际有功功率为：
4 结束语
本文采用了变频器对开工循环泵进行节能造，采用安全连锁，DCS控制等技术手段来实现。变频改造后不但节能效果明显，功率因数由0.83提高到0.9左右，而且优化了控制方案，提高了系统的自动化程度，控制效果良好。同时，电机实现了软启动，启动电流小于电机的额定电流，减少了启动电流对电网的冲击和设备损耗，延长了电机和泵的使用寿命，减少了设备维护量，有较好的经济效益。
参考文献：
[2]ACS800固件手册 ACS800标准控制程序7.x 北京ABB电气传动系统有限公司，2012.