摘要：通过对某纸机真空系统的电气控制改造，介绍变频器调速节能的应用，通过对比改造前后的运行情况，充分说明了利用变频器对真空泵进行调速控制有很大的节能空间，经济效益显著，工艺控制更加方便。
关键词：真空泵 变频器 节能改造

中央一再强调：在发展的同时，一定要做好节能降耗。造纸企业是高能耗企业，特种纸吨纸耗电更是在800KWh以上。目前真空系统的电能消耗在特种纸机整个流程中所占的比例大约为20~25%，绝大部分造纸企业的真空系统还是利用调节排空阀来控制真空度，增加了真空泵的排气流量，增加了电能损耗。利用变频器的软启动及调节功能，结合PID控制，能在不同的工况下快速调节真空泵转速，达到对真空度的控制，在满足工艺要求情况下降低纸机能耗。

1 纸机真空系统控制方案
1.1 原有真空系统概况
我厂某纸机原有九益机电（上海）有限公司生产的真空泵110KW一台、75KW一台、55KW二台，有前置汽水分离器，前二台为ABB软启动器启动，二台55KW为降压启动，都是工频50HZ运行，各级真空度都是依靠调节各自的排空阀来控制，电动机长时间运行，负荷大，温度高，电能大量浪费。
1.2纸机真空系统控制要求
根据不同纸种、不同部位、不同车速要求有不同真空度与之对应，以满足工艺要求。
1.3 控制方案确定
先用110KW的真空泵和75KW作为试点，用Rosement1151压力变送器检测真空度，通过DCS中的PID调节器来控制变频器的输出，控制真空泵的转速。
变频器选型要求：150%额定电流（1min），启动转矩180%以上，无速度矢量控制，采用ABB-ACS550变频器，设置为ABB标准应用宏，电机控制模式为矢量速度控制。
伏辊真空泵的工艺参数：型号CNN-4001 真空度 - 40KPa 排气量110m3/min 电机功率110 KW。
吸水箱真空泵的工艺参数：型号CNN-4001 真空度 - 45KPa 排气量66m3/min 电机功率75KW。
真空管路改造：采用双总管流程，所有真空泵吸口连接成二条总管路中间用碟阀隔开，互相可以借用；高真空吸水箱与低真空吸水箱用水腿而且要分开。密封水循环利用。

2 控制方案实施和运行效果
2.1 控制方案的实施
通过压力变送器检测到的管网真空度（4~20mA）与真空度设定值相比较，得到偏差，经过DCS内部的PID控制器计算，给出一个（4~20mA）输出信号给变频器，由变频器控制电动机，电动机得到相应的转速，从而改变真空泵排气量的大小，使得真空管网的真空度与给定值相同，减少了原真空度的波动。
2.2 实际运行结果
改造后在同等工艺条件、相同车速、相同纸种情况下试运行了一个月，所记录下的平均数据对比如下：


名称 功率（KW） 变频器型号 改造前电流（A） 改造后电流（A）
伏辊真空泵 75 ACS550-01-180A-4 105.6 46.4
吸水箱真空泵 110 ACS550-01-195A-4 175 95
改造前真空泵电机的功率因数按0.85计算，而改造后电机的功率因数接近1，因此
改造前每小时耗电：
伏辊真空泵 105.6*380*1.732*0.85=59.08 KWh
吸水箱真空泵 175*380*1.732*0.85=97.9 KWh
改造后每小时耗电：
伏辊真空泵 46.4*380*1.732=30.54KWh
吸水箱真空泵 95*380*1.732=62.53KWh
由于真空泵是长时间运行,每年按300天,每天按24小时计算,每年可以节约电能:
伏辊真空泵 (59.08-30.54 )*300*24=205488 KWh
吸水箱真空泵 (97.9-62.53 )*300*24=254664 KWh
二台真空泵合计一年可节省近46万度电,约31万元人民币。

3 总结
通过变频器改造，取得了以下效益：
1）利用变频器软启动功能，减少对电网的冲击，减少启动线损。
2）改善了真空系统工艺的稳定性。
3）本次变频器改造投资为8万人民币左右，三个月就能回收成本。
因此，通过本次变频器的成功改造，我们对其它所有纸机的真空泵逐个进行了试验，发现对高真空区效果不甚理想。最后成功地对全厂15台真空泵进行了变频技术改造，扣除变频自耗功率和无功电流，变频改造实际节电率为30%以上，年节约电能240万度以上，约160万元，大力的支持了生产，降低了生产成本。