1氧化铝厂沉降车间控制过滤工序有粗液泵三台，用于向叶滤机供料，为工艺流程中关键设备之一，原该设备驱动电机功率为240kW，型号为JSl36-6B3，电机的额定转速为980r/min，采用YOTGC750型液力耦合器进行调速，调速范围在250～480r/min之间，调速过程中须配用油冷器对液压油进行外循环冷却；运行中发现：①由于液力耦合传动的效率近似等于输出输入的速度比，液力耦合传动比低于0.5，所以运行效率低；②由于运行效率低大量的电能消耗在液力耦合器上，造成耦合器液压油发热严重，缩短液压油的使用寿命；其次运行过程中油冷器泄漏频繁，经常出现冷却水和液压油混合的现象，使液压油出现乳化变质，据统计2003年三台粗液泵液力耦合器分别换油10次，15次，7次，消耗液压油约9800L，价值约5万元；③按设计的流量要求，一台粗液泵输送能力应可满足两台叶滤机的正常供料，但由于油冷器的冷却能力不能满足液力耦合器液压油散热的需求，液压油工作温度偏高，降低了效率，所以只能一台粗液泵给一台叶滤机供料；④因叶滤机运转过程中机筒内的压力会增大，需及时提高粗液泵的转速，才能满足叶滤机的产能，而该系统只能通过手动调节，自动化水平低，不能满足生产需求。
基于上述问题，在日常工作中需投入了大量的人力，对该设备进行检修和维护，同时浪费了大量的电力能源和液压油，给生产带来了一定的困难。针对这个课题，我参与了全过程的讨论、设计和施工，总结如下。
2分析调速原理及确定改造方案
2.1确定新的方案，寻求合理的调速装置，需满足以下要求：
故障率低，便于维护检修。泵的输出能力能够得到充分的发挥，即可节约能源。具有与可编程控制器（PLC）通讯的串行接口，以提高自动化水平，能自动调节叶滤机的进料量（以满足将粗液泵控制纳入PLC控制系统）。
2.2由异步电动机的转速为n =（1-S）n s =（1-S）60f l / p（1）式中：n s?定子磁场的同步速度（r/min）S?转子的转差率p?电机的磁极对数f l?频率可将异步电动机的调速方法分为：
2.2.l在定子方面是改变旋转磁场速度。可以用：①改变电源频率；②改变电机的磁极对数来实现。
2.2.2在转子方面是改变转差率。可以用：①在转子电路中接入调速变阻器；②在转子电路中引入附加电势来实现。
通过对各种调速装置的技术性能进行比较分析（见），可见使用变频调速技术是理想的选择。其输出速度与频率成正比，它的效率不随转速下降而下降，为节能提供了理想条件，能实现软起动，使起动电流得到了明显的控制的特性。显著的节能效果解决了液力耦合器长期存在的耗电严重的问题。
2.2.3变频调速原理分析。当电源的频率f l改变时，同步转速ns= 60fl /p与频率成正比变化，于是电动机的转速n也随之变化。所以改变电源频率就可以平滑地调节异步电动机的转速，特别是调节鼠笼式异步电动机的转速。变频调速时，为了使励磁电流和功率因数基本保持不变，则主磁通φm也保持不变。显然，如果φm>φn（φn为正常运行时的额定磁通），将引起磁路过分饱和而使励磁电流增加，功率因数降低。如果φm<φn，电动机将由于容许输出的转矩T下降，电动机的功率得不到充分的利用而造成浪费。因此在变频调速时，一般可使φm保持不变，由定子电路的电势方程式可见，在忽略定子漏抗的情况下，有：
Ul≈El =4.44fl×Kdp1×N1×φm（2）
由上式可见，加到电动机上的电压与频率成正比，表达式各字母代表内容（下同）改变时，则主磁通φm保持不变。这说明变频器调速适用于恒转矩调速。
当改变频率时，异步电动机的机械特性的变化情况可用下列公式说明：
ns = 60f1/ p∝f1（3）
Sm =（4）当f较高时，可忽略r1，则有Sm≈（5）因此由式（式4）和（式5）可知，当f减少时，同步转速n s成正比减少，而Sm却成反比增大。故调频时的机械特性曲线如：由此可知变频调速时电动机的机械特性曲线硬度不变。
2.3改造方案的确定
2.3.1拆除液力耦合器，电动机和泵通过对轮直接联接，对轮重新加工，电动机的基础在原基础上改造。
2.3.2原JS-136BS型开启式的电动机（防护等级为IP23），因现场碱蒸汽大，电动机绝缘经常下降，保护电动机的绝缘需消耗大量的电能，需将电动机改为封闭式防护等级为IP54的Y系列电动机，电机额定转速为900rpm.根据实际运行电流情况和一台泵改造将有可能给两台滤机供料的生产要求，选用电动机的型号为Y355L1-6-（220kW）型电机。
2.4变频器的选型
大多数品牌的变频器均可满足要求，因考虑到氧化铝厂一期应用ABB的变频器较多，其工人维修操作熟练，而且ABB的变频器具有丰富的接口电路，很容易将粗液泵的控制纳入原有PLC（PLC型号为GE Fanuc series90 TM-30）控制系统，实现自动控制，远距离操作等功能，故选用ABB的ACS603-260-3型变频器。
2.5对泵的出口流量计进行改型，泵的速度通过流量调节仪根据生产要求进行自动调节。
3系统参数设定
3.1基本参数设定
根据生产的实际情况及工艺参数，经各方技术人员等讨论，将变频器基本参数按所示值设置，以满足生产工艺过程的需要。
3.2变频转速控制为闭环控制，PLC根据工艺要求。给出给定信号给变频器，控制变频器运行。
3.3系统联动调试
在完成变频器单体调试及带电机空运转后，进行系统联动调试。系统联动调试的要求步骤：
①将变频器及PLC接入系统②调节4～0mA电流指令信号，使之对应高转速（900r/min）。③通过相应的功能码调整转速表，电压表等指示值，使之与实际参数相对应。④启、停（灯）及报警信号试验。⑤带50～100％负载试运行（自动位置），根据试运情况加减速时间，转矩提升、转矩限定等关键参数。进行再调整。
4改造后的效果分析
工艺操作及维护。满足了生产工艺过程的要求，运行可靠性大幅升高，大大减轻了设备的检修工作量，简化了操作人员的工作。
节能。在正常生产时，经过对305A泵和305B泵的电流（泵的出口流量相同、速度相同）进行测试。305A泵的运行电流比305B泵的运行电流平均低约80A，改用变频器后，三台粗液泵实际节约电能（扣除氧化铝厂停汽检修时间，按年运行340天计）计算如下：W = UI△×24（h）×340（天）=429647（kWh）按现行电价（0.39元／kWh）计算，三台泵每年可节约电费502687元，同时可减少润滑油、油冷器、耦合器备件费约6万元，减少检修费用约2万元，合计一年节约约60万元。
5结论及存在问题
结论：根据生产运行和测试数据表明，采用变频器调速装置，节电效果明显，一般在30～50％之间，优于其它调速方式。而且只需配上相应的检测仪表，即可实现闭环自动控制。这时提高自动化水平，减轻操作人员的劳动强度，增加安全可靠性是十分有利的。
变频器的无级调速，软起动，起动电流只有额定电流的1.5～2倍，降速运行，也可以减少泵的磨损，延长检修周期和使用寿命。该技改投资共计约75万元，虽然一次性投资较高，但从节能效果分析可知，约15个月就可收回全部投资。
存在问题：变频调速控制系统由于调速范围大，如果变频器长时间运行在1/2工频以下，则电机发热成了突出问题，因此应避免长时间运行在1/2工频下。另外，变频器运行时所产生的谐波电流，导致了电机电磁噪音略有增大。不过现场环境对噪音并未有太苛刻的要求，因此这一改造时已考虑的问题，也就作为次要问题，暂不予以考虑。
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