1前言
　　广西信发铝电有限公司是山东信发集团实施“走出去”战略，在广西百色靖西投资兴建的一家集发电、矿山、氧化铝、碳素、铝深加工等产业于一体的现代化企业。集团总公司山东信发集团始建于1972年，现有总资产800余亿元，广西信发铝电有限公司一期工程包括3×155MW发电机组、160万吨氧化铝、16万吨电解铝矿山的选矿、洗矿等辅助工程。
　　广西信发铝电有限公司氧化铝（一期）的循环水系统配置4台水泵，根据季节不同，气温差异开启两台或三台循环水泵，对氧化铝有关生产设备进行冷却。由于水泵机组密封、机组效率、季节性温差等原因，往往是为了保证生产冷却需要，通常存在循环水系统开两台流量不够，开三台流量过大的情况，夏季运行流量却不足等现象，这就无法保证水泵机组的长期经济稳定运行，无法实现循环泵的功耗跟生产负荷随机调整，循环泵能耗居高不下。在保证生产冷却的同时减少循环水浪费、节约电耗即循环水泵改造的目的。
　　为了降低循环水泵的用电，提高水泵的运行效率，在2011年厂技改项目中，信发铝电公司氧化铝厂领导决定在循环水泵上采用山东19体育真人(集团)有限公司电子科技发展有限公司生产的2套1120 kW /10kV高压变频器对1#～4#循环水泵进行调速改造。
2 改造设备现场参数
　　循环水泵主要负责分解槽的板式换热和精液降温，并为分解槽和立下软水系统，真空泵系统提供用水。通过凉水换热后的回水进行降温重新利用。循环水工艺流程如图1所示。

　　循环水泵房配置4台完全相同的循环泵，根据生产需要添加或减少投入的水泵数量。设备详细参数如表1、表2所示。
3循环水泵节能原理
　　根据水泵的压力-流量特性曲线按照工艺要求实现变速变流量控制，是节电的有效方法。
　　按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：
　　（1）
　　其中p为电机极对数，f为电机运行频率，s为滑差。
　　从式（1）看出，电机的同步转速正比于电机的运行频率（），由于滑差s一般情况下比较小（0～0.05），电机的实际转速约等于电机的同步转速。从所以调节了电机的供电频率，就能改变电机的实际转速，进而控制水泵流量的大小。
　　水泵功率与转速有下列三次方关系：
　　（2）
　　其中P为水泵消耗功率，KP为功率常数，n为电动机拖动水泵的转速。
　　由式（1）和式（2），得式（3）：
　　（3）
　　根据式（3）可以计算出：当频率从50Hz降至45Hz时，可节约水泵能耗27%左右。
　　更直观的水泵工作曲线图如图2所示，泵的轴功率与流量和扬程有以下关系，P∝KQH，Q为流量，H为泵出口压力。由于循环水泵受管道阻力影响较小，在出口压力基本恒定的情况下，转速降低，流量降低，使泵的输出功率减小。这种情况下节能效益比恒压供水要显著得多。图2中阴影部分为节能功率。

4 风光JD-BP38系列高压变频系统技术参数
　　山东19体育真人(集团)有限公司是国家高新技术企业，生产的风光牌JD-BP38系列高压变频器以高速DSP为控制核心，采用无速度矢量控制技术、功率单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，其谐波指标小于IEE519-1992的谐波国家标准，输入功率因数高，输出波形质量好，不必采用输入谐波滤波器、功率因数补偿装置和输出滤波器；不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题，可以使用普通的异步电机。
　　JD-BP38-1120F高压变频器技术参数如表3所示。

5变频改造控制方案
　　变频调速系统操作方面，有远程控制和本地控制两种控制的方式，这两种控制方式可提高系统的安全性能。通过目前氧化铝厂已有的DCS对高压变频器运行状态进行监控，通过远控和本地对变频器进行控制，远控盒具有以下功能：开机、停机、急停、变频运行指示、变频停止指示、变频故障、频率指示及电流指示，并可在DCS上显示变频器的运行数据和当前状态，实时监控系统运行。
　　为了保证循环水泵系统的可靠性，变频器装置具有工频手动旁路装置，当变频器发生故障，停止运行时，在确认水泵及电机没有故障的情况下，电机可以手动切换到工频下运行，这样可以保证循环泵的供水要求，提高了整个系统的安全稳定性。
　　循环水泵变频系统具有如下特点：为变频器提供的交流220V控制电源掉电时，由于变频器的控制电源和主电源没有相位及同步要求，变频器可以使用UPS继续运行，不会停机；在现场速度给定信号掉线时，变频器提供报警的同时，可按原转速继续运行，维持机组的工况不变；变频器配置单元旁路功能，在局部故障时，变频器可将故障单元旁路，降额继续运行，减少突然停机造成的损失，如果变频器出现3个以上的故障单元，当前水泵可转工频运行，可保证生产不受影响。
6 变频改造主回路介绍
　　氧化铝循环水泵系统变频改造采用1#、2#水泵共用一套高压变频器，3#、4#水泵共用一套高压变频器。高压变频器采用一拖二手动旁路方案，即配备两台高压变频器。以1#、2#水泵为例说明其控制思路，其一次系统接线图路如图3所示，通过切换高压隔离开关把高压变频器切换到要运行的水泵上去。如图所示高压变频器可以拖动1#给水泵电动机实现变频运行，也可以通过切换拖动2#给水泵电动机实现变频运行。两侧给水泵电动机均具备工频旁路功能。

　　QF1和QF2分别为现场1#和2#循环水泵电源高压断路器；
　　QS11和QS21分别为1#、2#循环水泵电源高压隔离开关；
　　QS12、QS22、QS13、QS23为变频器旁路开关柜高压隔离开关；
　　变频器为风光JD-BP38系列高压变频器。
　　高压变频器控制电机为一拖二控制，旁路开关柜用于工/变频切换。QS11和QS21为2个高压隔离开关，变频器运行时，要求QS11和QS21同时闭合。QS12闭合，QS22断开，QS13断开，1#水泵变频运行；QS12断开，QS13闭合1#水泵工频运行；QS22闭合，QS12断开，QS23断开，2#水泵变频运行；QS22断开，QS23闭合，2#水泵工频运行；其中，QS12与QS13、QS22实现电气互锁，QS22与QS23、QS12实现电气互锁；将控制柜“远控/本控”开关打至“远控”位置，将相应水泵断路器“就地/远方”开关打至“远方”位置，可实现水泵的远控操作。
7循环水泵电机变频注意事项
　　（1）目前，1#、2#电机共用一台变频器，3#、4#电机共用一台变频器。
　　（2）每次起泵、倒泵前电话通知电气值班人员电话、确认哪台电机使用哪台变频器。
　　（3）开机：每次变频启动电机确认给定最小频率35Hz后方能启动，待电机转速达到35Hz后手动把电磁阀门打开，直到全开后，把电磁阀手动开关转到自动，再把水泵频率开到生产所需的频率。
　　（4）停机：先把电机运行频率降到35Hz以下，看电磁阀门是否关闭，确认电磁阀门完全关闭后再点“停机”按钮，把设备完全停下来。
8 现场设备改造测试节能效果
　　循环水泵变频改造后，2011年6月，两套高压变频器一次性投入生产，至今运行正常。经过厂节能服务中心测试，系统达到了预期的效果。水泵变频改造后，循环水泵输入电流有明显下降，设备实现了软起动，改善了设备的运行工况，极大地减轻了设备起动时对供配电系统的冲击。改造后的实际测量数据如表4所示。

　　为了对比改造前后的节能效果，在生产负荷基本相同的条件下，当工频运行时，原系统为1#、2#、4#循环水泵投入运行，经统计三台泵总的耗电量平均约为3300kW/h。当变频运行时，此时设备1#、4#循环水泵为变频运行，2#循环水泵为工频运行（全开阀门），3#循环水泵作为备用。抄录分解循环水耗电计量表数据如表5所示。

　　变频耗电=692.6+1100.57+697.7=2490.87kW/h
　　节电量=原工频耗电-变频耗电=3300-2490.87=809.13kW/h
　　节电率=节电量/原工频耗电=809.13/3300=24.5%。
　　另外循环水泵变频改造后，具有软启动、软停止；提高了机组水泵的运行效率；现场噪音大大降低，有效改善现场的运行环境，操作人员反映良好；便于实现厂循环水泵机组控制系统自动化管理。
9结束语
　　经过国内变频器厂家的不断努力，国内变频器产品以其性能良好，性价比高，良好的本地化服务，广泛应用于各行各业，并且综合效益显著，能短期内为用户收回投资。随着国家对节能减排工作力度空前加大，变频调速技术发展前景十分广阔，已迎来历史黄金发展时期。