泵与风机变速调节的若干问题
风机水泵采用变频调速的分析
风机水泵采用变频调速的分析默认分类 2009-07-03 18:50 阅读70 评论0字号：大中小泵类设备在生产范畴同样有着辽阔的利用空间，提水泵站、水池储罐给排系统、产业水（油）循环系统、热交流系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。
而且，根据不同的生产需求往往采用调剂阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。
这样，不仅造成大批的能源挥霍，管路、阀门等密封性能的损坏；还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀,离心泵，严重时破坏设备、影响生产、危及产品德量。
风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方法运行，存在启动电流大、机械冲击、电气掩护特性差等毛病。
不仅影响设备应用寿命，而且当负载呈现机械故障时不能瞬间动作维护设备,潜水泵，时常涌现泵破坏同时电机也被销毁的现象。
近年来，出于节能的急切须要和对产品德量不断进步的请求，加之采取变频调速器（简称变频器）易操作、免保护、节制精度高，并可以实现高功效化等特色；因而采用变频器驱动的计划开端逐步代替风门、挡板、阀门的把持计划。
变频调速技术的基础原理是依据电机转速与工作电源输进频率成正比的关系：n＝60f（1－s）／p，（式中n、f、s、p分辨表现转速、输进频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率到达转变电机转速的目标。
变频器就是基于上述原理采用交－直－交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技巧于一身的综合性电气产品。
三、节能剖析通过流体力学的基础定律可知：风机、泵类装备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
以一台水泵为例，它的出口压头为H0（出口压头即泵进口和管路出口的静压力差），额定转速为n0，阀门全开时的管阻特征为r0，额定工况下与之对应的压力为H1，出口流量为Q1。
流量－转速－压力关系曲线如下图所示。
风机与泵的各种调节方式和节能计算_节能培训材料
节能培训材料：风机与泵的各种调节方式及其节能计算节约能源是我国的一项基本国策。
我国人均能源占有量，在全世界194个国家和地区中，大约排位在100另几位。
人均能源十分缺乏。
因此，节约能源是今后我国的长期战略任务。
我国电力工业所消耗的一次能源占有很大的比例，初步估计在35-40%左右。
另一方面，我国的能源利用率不高，单位产值的能耗约为日本的8倍左右，是美国的5-6倍。
因此，电能的节约在整个节能工作中，占有十分重要的地位。
风机、泵是通用的耗电量大的设备，它们被广泛用于国民经济的各个部门和生活设施的各个方面。
它们数量多、分布广、总耗电量巨大，且有很大的节能潜力。
目前我国使用的风机、泵，其本身效率要比先进工业国家的效率低3-5%，而其运行效率低10-30%。
因此，开展风机、泵的节电工作，有着十分深远的意义。
第一部分：风机、泵调速的节能原理一、叶片式风机、泵（包括离心式、轴流式、混流式、旋流式的风机、泵）的相似性原理：（一）、风机与泵的工作原理：叶片式风机与泵的工作原理，就是通过旋转叶轮上的叶片，将能量传递给流体。
（二）、风机与泵的相似性原理：1、同一台风机与泵的相似定律：Q1/Q2=n1/n2；H1/H2=(n1/n2)2，p1/p2=(n1/n2)2；P/P2=(n1/n2)3。
1式中：P1、P2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的功率；H1、H2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的扬程；p1、p2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的压力；Q1、Q2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的流量；n1、n2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的转速。
2、几何相似，但尺寸不同的两台叶片式风机、泵间的相似关系为：Q1/Q2=（D1/D2）3；H1/H2=(D1/D2)2，p1/p2=(D1/D2)2；P/P2=(D1/D2)5。
1式中：D——叶片式风机、泵的旋转叶轮外径，其余同上。
二、叶片风机、泵的特性曲线：描述叶片风机、泵额定及运行中的Q-H、Q-p、Q-η、Q-P等关系的曲线。
泵与风机变速调节的若干问题
泵与风机变速调节的假设干问题泵与风机变速调节的假设干问题摘要：本文介绍了泵和风机的调节变速，并对节能降耗进行了分析，希望能够给读者提供一些借鉴和参考。
关键词：泵；风机；变速调节；节能一、前言当前，我国能源消耗巨大，为经济的开展造成了一定阻碍。
设备能耗的浪费也十分惊人。
运用变频调速技术能够有效降低能耗，提高设备的效率。
二、变速调节与节能多年来，在降低泵与风机耗电方面做了不少工作，如改变“大马拉小车〞、切削叶轮、取消压头富裕泵的中间级、采用高效泵与风机、合理选型和配套以及经济调度等。
然而泵与风机由定速电动机传动而以阀门和挡板调节造成的电能巨大浪费却迄今未能消除，而大约有70%的泵与风机在运行中调节流量，解决这一问题的主要途径在于采用变速传动。
自70年代以来，世界上一些工业兴旺国家纷纷开发研制变速调节的新设备，现在已有大量泵与风机采用变速传动。
例如，美国为了改善调峰运行的经济性，首先是把给水泵改为调速泵，其次是把风机改成调速风机。
现已有46%的给水泵和46%的风机改为双速或变速驱动。
过去，我国泵与风机所以长期未能广泛采用变速传动，主要原因在于缺乏实用的变速传动装置。
近年来，由于电子元器件和逆变器的突破性开展，PWM技术和微机控制的应用以及机械变速装置的进步，采用交流电机变速传动已日益获得良好的条件，并逐渐成为企业在节电方面的主要途径。
国家计委和经委已将变速传动列为全国重大节能措施之一。
据资料介绍和实际应用说明，泵与风机采用较低效率的变速装置，一般可节电%，而采用高效率的变速装置，节电率可达%，如四川江油电厂的一台引风机由单连鼠笼式改为双速，其耗电量比原挡板调节降低了%。
三、节能主要原理一般而言该系统中泵和风机在转矩、转速力一而多呈现正相关：转速和轴功率、速度和转矩这两组中每组前者的平方刚好和后者成正比。
所以，根据这个特点，只需要对转速或者速度进行适度的调整就能够实现对轴功率和转矩的调节，从而实现节能的目的。
泵与风机的运行与调节
第六章 泵与风机的运行与调节主要内容（一）管网特性及泵与风机运行 （二）泵与风机的联合运行 （三）泵与风机运行工况的控制调节 （四）泵与风机的叶片切割和加长 （五）泵与风机运行中的几个问题（一）管网特性及泵与风机运行 1、管网特性曲线及其影响因素 2、泵与风机的稳定运行1、管网特性及其影响因素所谓管网特性，就是管网中的流量Q 与所需要消耗的压头H C 之间的关系。
管网特性主要与哪些因素相关？首先，根据水泵的管网特性方程讨论其影响因素，如P111,图5-1示，列伯努利方程：A-1：2-B ：式中H w g 与H w j 为进、出管阻损。
两式相减，并整理后可以得到该水泵管网所需要消耗压头的表达式：式中，管网阻力特性系数：管路的静扬程：H s t 为抛物线的截距，H s t 与流量Q 无关，第二项φ与流量Q 呈平方关系，说明管网特性曲线为二次抛物线，则其管网特性曲线如P112,图5-2中上方的二次曲线。
同理可得风机管网特性曲线。
类似前述E q 的形式（推导略）：H H VP VP g w g AAgggg .211222+++=+ρρH H VP VP jw j BBgg gg .222222+++=+ρρQFH V H V H H P P H VV V V H H H H P P PP Hg d lg d l g g gg g g g g g g t s t s w t AB C A B j w g w j g A B C22.2.2222212..122)(2)()2()()2222()(ζλζλρρρρρ∑+∑+=∑+∑+=+∑++-=--++++++-=-=显然，对于风机管网来说，由于空气密度较小，管网特性曲线方程的第一项中，p t 的值很小，可近似忽略不计，说明风机管网特性曲线的截距比水泵小得多，而对于那些从大气吸入和排至大气等情况来说，式中第一项（p B —p A ）也近似为零，∴图5-2中下方过原点的二次曲线。
泵(或风机)并联运行特性及常见问题分析~
泵（或风机）并联运行特性及常见问题分析1．概述两台或两台以上的泵（风机）向同一管路输送流体的运行方式称为并联运行，火电机组系统中的给水泵、循环水泵、凝结水泵、送风机、引风机、一次风机等主要辅机广泛采用这种运行方式。
采用并联运行方式主要是为了通过增减并联运行台数实现流量的调节，降低耗电率；其次若并联的泵（或风机）中一台发生故障，仍可维持主机低负荷运行，可以提高机组的可靠性。
掌握泵（或风机）并联运行后的特性曲线、运行工况点变化规律及可能出现的问题，对指导日常运行有很大的帮助；下面就这方面的情况进行简要阐述。
2．如何确定泵与风机并联特性曲线泵（或风机）并联运行后，有如下特征：管路中的总流量等于并联各泵（风机）流量之和；并联后管路中产生的扬程、各泵（或风机）的扬程均相等。
因此泵（或风机）并联后的性能曲线()v Q H --或()v Q P --可采用把并联各泵（或风机）的()v Q H --曲线上同一扬程（或全压）点上流量相加的方法获得。
图1及图2分别为相同性能两泵并联与不同性能两泵并联的性能曲线。
图1 相同性能两泵并联后性能曲线图2 不同性能两泵并联后性能曲线3．如何确定泵与风机并联运行工况点泵（或风机）并联运行工况点由泵并联性能曲线()v Q H --与管路阻力曲线()v c Q H --共同确定，两曲线的交点即为并联运行工况点。
求泵（或风机）并联运行工况点的关键是确定泵并联性能曲线()v Q H --与管路阻力曲线()v c Q H --，泵并联性能曲线()v Q H --的求法在第2项已经介绍，下面简要介绍一下管路阻力曲线的求法。
一般情况下，泵（或风机）并联运行的管路系统由并联管段和串联管段两部分组成，流体在管路中流动时，管路中的总阻力可表示为∑∑++=并联管段串联管段静HHH H c ；计算串联管段阻力∑串联管段H 时，流量取管路总流量v Q ；计算并联管段阻力∑并联管段H 时，流量取2vQ 。
泵与风机运行工况及调节
第六章 泵与风机 的 运行工况及调节
第二章 离心式泵与风机的基本理的 调节
第二章 泵与风机的运行工况及调节
第二节 泵与风机运行工况的调节
定义：运行中按实际需要人为地改变泵与风机 定义：运行中按实际需要人为地改变泵与风机 的工作点，叫泵与风机运行工况的调节。 的工作点，叫泵与风机运行工况的调节。 因为工作点全等于交点，要改变交点的位置， 因为工作点全等于交点，要改变交点的位置， 不外乎有三种方法： 不外乎有三种方法：
第二章 泵与风机的运行工况及调节
第二节 泵与风机运行工况的调节
五、变速调节 1. 相似抛物线 前面已提到过相似抛物线的概念： 前面已提到过相似抛物线的概念：当两泵或风机相似时
Qx Dx n x = Q D n
3
2 H x Dx n x = H D n 2
第二章 泵与风机的运行工况及调节
第二章 泵与风机的运行工况及调节
第二节 泵与风机运行工况的调节
三、变速调节 2. 变速调节 1). 方法：改变泵或风机的主轴转速 皮带轮或液力 方法：改变泵或风机的主轴转速(皮带轮或液力 联轴器)或改变原动机的转速 调速电机、变频、 或改变原动机的转速(调速电机 联轴器 或改变原动机的转速 调速电机、变频、 汽轮机等)； 汽轮机等 ； 2). 实质：改变泵或风机的性能曲线，从而改变工 实质：改变泵或风机的性能曲线， 作点，改变后的工作点由相似定律求出(方法后 作点，改变后的工作点由相似定律求出 方法后 讲)。 。 3). 优点：无任何损失，调节效率高。 优点：无任何损失，调节效率高。 4). 缺点：投资较大，但目前正得到改善。 缺点：投资较大，但目前正得到改善。 5). 适用：大型泵与风机。 适用：大型泵与风机。
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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
泵与机运行工况及调节
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
工矿企业风机与水泵的调速节能
１ 设备 陈旧， ） 风机 、 水泵本身 的效率 比较低 ；
２ 选型不 当， 裕量过 大或 生产 工 艺变 化 ， 实 际工 ） 富 使
作负 载远离额定负 荷 ， 运行效率太低 ；
３ 很多使用场 合采用 阀 门来调 节风 机 的风 量或水 泵 ）
的流量 ， 节流功率损耗过大 ；
根据公式 ： 点 ａ ｂ点
Ｐ ＝Ｑ ｔ ａ ｔａ／ ｎ Ｐ ＝Ｑ ｂ ＝Ｑ （ ｃ ｂ ｌ ／ Ｈ ｌ Ｈ ＋△ Ｈ） － ／ｑ
如果 不计机泵损失 ， Ｐ 为 轴功率 Ｑ Ｈ 与 阀 门损失 则 。ｅ
Ｑ △ Ｈ之 和 。
Ｈ（ 。和 Ｈ（ ： 表示 调 速 时的 Ｑ＝ｆ Ｈ） ｎ） ｎ） （ 曲线 ， 。 Ｒ 和 Ｒ 表示阀 门调节时管路的阻力曲线 ， ｓ ： Ｈ 为静扬 程。
岩块起 到胶结作 用 ， 也有 效解决 了料石 的点接触 问题 。为 加快施工 速度可加大速凝剂用量 。
／
图 ２ ■ 高形 状 示 意 图
参 考 文 献
［ ］ 三忠． １姚 刷砌巷 道通过 冒顶 区的研究 与实践 ［ ］ 水力采煤 与 Ｊ．
朱筱 云
（ 城 矿 务 局 坪 湖 煤 业 ， 西 丰 城 ３ １３ ） 丰 江 ３ １７
中 图分 类 号 ：Ｍ９ １２ Ｔ ２ ．
文 献标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：０ ６— ５ ２ ２０ ）３— ０ ７— １ １０ ２ ７ （０ ７ ０ ０ ８ ０
Ｓ ｅ ｄ Ｇｏ ｅ ｎ ｎ ｎ ｏ ｏ ｉ ａ ｉ ｎ Ｏ ｌ Ｆａ ｎ ａ ｅ — ｕｍ ｐ ｉ Ｍ ｉ ｎ ｔ ｒ ｉｅ ｐ ｅ ｖ ｒ ｉ ｇ ａ ｄ Ｅｃ ｎ ｍ ｚ ｔｏ ｉ ｎ ａ ｄ Ｗ ｔ ｒ— ｐ ｎ ｎｉ ｇ Ｅｎ ｅ ｐｒｓ ｓ Ｚ ＨＵ ａ ｙ ｎ Ｘｉ ｏ ｕ
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泵与风机变速调节的若干问题
二、变速调节与节能多年来，在降低泵与风机耗电方面做了不少工作，如改变“大马拉小车”、切削叶轮、取消压头富裕泵的中间级、采用高效泵与风机、合理选型和配套以及经济调度等。
然而泵与风机由定速电动机传动而以阀门和挡板调节造成的电能巨大浪费却迄今未能消除，而大约有70%的泵与风机在运行中调节流量，解决这一问题的主要途径在于采用变速传动。
自70 年代以来，世界上一些工业发达国家纷纷开发研制变速调节的新设备，现在已有大量泵与风机采用变速传动。
例如，美国为了改善调峰运行的经济性，首先是把给水泵改为调速泵，其次是把风机改成调速风机。
现已有46%的给水泵和46%的风机改为双速或变速驱动。
过去，我国泵与风机所以长期未能广泛采用变速传动，主要原因在于缺乏实用的变速传动装置。
近年来，由于电子元器件（可关断晶闸管、大功率晶体管GTR等）和逆变
器的突破性发展（脉冲宽度调制），PWM技术和微机控制的应用以及机械变速装置的进步，采用交流电机变速传动已日益获得良好的条件，并逐渐成为企业在节电方面的主要途径。
国家计委和经委已将变速传动列为全国重大节能措施之一。
据资料介绍和实际应用表明，泵与风机采用较低效率的变速装置，一般可节电
（10〜25）%而采用高效率的变速装置，节电率可达（25 一40）% 如四川江油电厂的一台引风机由单连鼠笼式改为双速，其耗电量比原挡
板调节降低了（20〜30）%
三、节能主要原理
一般而言该系统中泵和风机在转矩、转速力一而多呈现正相关：转速和轴功率、速度和转矩这两组中每组前者的平方刚好和后者成正比。
所以，根据这个特点，只需要对转速或者速度进行适度的调整就能够实现对轴功率和转矩的调节，从而实现节能的目的。
为了能够很好的分析出哪种力一式能够更好进行调度，分别使用出口挡板控制和入口挡板控制的两种方式进行分析。
出口挡板由于开度和阻力成反比，因此比较不适合在大区域的地方进行流量调节。
入口挡板虽然没有出口挡板开度和阻力成反比的问题，但是开度减小时会出现流量和轴功率均下降的现象，囚此其节能效果也相对比较差。
图1.图2、图3是该变频技术在电机系统中的主要节能原理显。
四、变速调节的实现改变转速的方法主要有以下几种：
1、通过改变机械装置的传动比来改变转速。
装置需要配置相应的变速齿轮或则皮带轮，这是一种有级变速调节。
2、对于300MV以上机组的锅炉给水泵，由于普遍采用汽轮机驱动，因此可以通过改变汽轮机的进气量来调速，这种方法是一种无级变速调节。
3、采用液力祸合器进行调速。
所谓液力祸合器，它是一种
利用流体的动能来传递能量的机械，能够实现无级调速，而且调速范围较大，比节流调节节省能量。
但是这种方法调速精度不高，设备初期投资较大。
4、变极调速。
通过改变电机定子的极对数来改变异步电机的转速，
大中型异步电机一般采用双速电动机进行变极调速。
5、变频调速。
变频调速是基于电动机转速与工作电源输人频率成正比的原理，采用变频器改变电动机定子端输入电源的频率来改变电动机转速的调节方法。
变频调速是最理想的调速方案，具有调速效率高，调速精度高的特点，而且可以在较大范围内实现无级调速，并且可以实现软起动从而可以减少对设备的机械冲击和对电网的电流击。
随着科技的进步和工业的发展，变频设备的价格呈下降趋势，由于其节能效果显著，因而在中小型电机调速得到了应用。
但是在国内还没有成熟的高压大容量变频设备，这也限制了其应用和推广。
五、泵与风机系统中变频技术应用的分析通过上文的分析可以发现在泵以及风机系统当中应用变频技术，将能够有效实现节能。
下面，笔者将以某泵系统与以及风机系统作为具体实例，具体分析了节能技术的应用能够节约的能源与带来的效益。
改造时，设计的具体参数值如下：总功率为100kW 功率为10kW 转数为1590转/分，风量为11800立方米/时，台数为2,型号为JQ72&应用变频技术后的运行力一式具体为，当系统处十低负荷状态时，同时运行两台风机，保持较低
的转数，当处十高负荷状态时，出口压力则出现下降的现象；当
下降信号被PLC和检测出时，系统将以恒定压力的方式送风。
1、实施改造的具体操作程序
首先要将控制设备安装好，总的安装费用是20.5 万元；其次，将电动机、变频器以及风机连接在一起，并将旁路控制设备安装于变频器当中，以确保在变频器出现故障的情况下，不对电动机的正常运行
造成影响。
最后，当流量信号以及出口压力信号被发出后，将其引至控制柜。
2、系统的组成与功能
应用变频技术的风机系统中包括了变频柜、PLC以及变频器
等设备，以上变频设备具有多个方面的功能。
（1）可以根据流量以及压力的不同，对转数进行自动调节：同时，也可以采用手动装置进行人工调节。
（2）如机组所承受的负荷在50%以上时，系统将会运行双台风机，鼓风时采用恒压的力一式；如机组所承受的负荷在50% 以下时，系统将会运行单台风机，鼓风时采用加压的方式。
（3）在运行电动机的过程中，如出现了不良状况，如短路、过流以及欠压等，系统将会自动启用相应的保护功能。
3、应用变频技术之后，所获得的节能效果应用变频技术对风机系
统进行改造之后，其运行效率得到有
效提高，并降低了能耗，主要表现在以下几个方面。
（1）PLC技术与自动调速技术的应用，使系统运行时的自动化水平得到大幅度的提高，调节风量的能力也得以提升，避免了不根据情况，而以恒定的方式来调节风机的现象，节约了电能。
（2）应用变频技术对风机进行改造之后，电动机转速的调节实现了自动化，调节手段也变得相对简单，同时电动阀被变频器取代，排除了一些潜在的安全隐患。
（3）在运行风机的过程中，能够根据具体的负荷，调整输出的功
率，避免了过大功率造成的浪费，减少了电力能源的使用。
如在本例当中，将变频技术应用在风机系统之后，可减少使用29.6%的电能，平均每年可以节约的电费约为17万元左右。
经过改造之后，风机系统具备了多项报警功能以及保护功能，从而使风机设备的使用寿命得以延长，并减少了维修设备的费用。
六、建议
1、在相似工况下泵或风机的流量与转速成正比，轴功率与转速的三次方成正比。
对于运行中需要调节流量的泵与风机，采用变速调节代替节流调节可以大幅度地节约电能。
2、对于母管制供水系统。
水泵最优转速的确定是有等式和不等式约束的非线性规划问题，可采用约束变尺度法求解。
3、合理地选择泵与风机调节方式，降低它们的电耗对我国能源节约具有重大意义，建议有关部门研制出成本低、易推广的变速装置，有条件的单位希望采用变速装置。
4、对于采用微机管理的用户，工况变动时很容易实现泵与风机最优转速的开环监控；而对于使用微机控制的用户，只需增加少量的设备就可实现泵与风机最优转速的闭环控制。
七、结束语
总之，泵系统和风机的能耗较大，运行效率低是当前十分普遍的问题，为了有效提高运行效率，要加强对变频技术的不断深入研究，进而提高泵和风机的运行水平。