浅谈变频调速技术在水泵、风机上的应用
变频调速系统在水泵管道系统中的应用
变频调速系统在水泵管道系统中的应用随着科技的发展和社会的进步，传统的机械设备逐渐被数字化、电气化的设备取代，其中变频调速系统就是一种应用比较广泛的电气设备之一。
在水泵管道系统中，采用变频调速系统可以实现节能、减少水泵损耗、增强系统的稳定性等优点。
本文将从原理、应用、优点三个方面对变频调速系统在水泵管道系统中的应用进行探讨。
一、原理变频调速就是改变电机运行的频率和电压，从而改变转矩的大小和电机的运行速度。
变频调速系统通过检测水泵管道系统的水流量、压力、温度等参数，通过调整电机的工作频率和电压，使得水泵输出的功率和流量与管道系统需求达到平衡，从而达到节能减排的目的。
在水泵的运行过程中，能量消耗的大部分都是在启动和调速过程中，而变频调速系统正好可以在启动和调速过程中实现节能。
二、应用变频调速系统广泛应用于建筑、水处理、制冷等领域的水泵管道系统中。
在建筑领域，变频调速系统可以用于给排水系统、空调系统的水泵管道控制；在水处理领域，可以用于污水处理、给水系统等控制；在制冷领域，则可以用于工业制冷、商业制冷等场景中。
无论是哪个领域，变频调速系统都能够提高系统的效率，减少能耗损失，提高设备寿命，并且是一种稳定可靠的调速方式。
三、优点相对于传统的常规运行方式，采用变频调速系统的水泵管道系统具有以下优点：1. 节能：因为变频调速系统可以根据实际水量变化控制水泵的运行速度，从而达到节能的效果。
2. 减少水泵损耗：常规运行水泵的启动过程动力大，容易损伤水泵轴承和机件，而采用变频调速系统能够减少水泵启动时的冲击力，从而减少水泵的损耗。
3. 增强系统稳定性：不同于常规水泵系统随机运行，变频调速系统可以根据用户实际需求对水泵的运行进行稳定调节，避免因为系统压力过大或过小而造成的机件损坏。
4. 提高设备寿命：由于变频调速系统可以根据实际工作需求来调节水泵的运行，减少水泵在过大或过小压力下运行的风险，从而提高设备的寿命。
5. 方便维护管理：变频调速系统可以实现设备远程监测、故障诊断等管理优点，也更加方便维护管理，节省人力成本和设备维护时间。
变频技术在水泵控制中的应用
变频技术在水泵控制中的应用随着科技的发展，控制技术也越来越成熟，变频技术在水泵控制中的应用也越来越广泛。
变频技术最大的优势就是可以通过控制变频器的电流来调节水泵的转速，这样就可以实现水泵的自动化控制，提高水泵的效率，节约能源，从而达到节能减排的目的。
一、水泵变频技术的优势水泵在日常生活中的应用非常广泛，如工业、家庭、农业等各个领域都有水泵的身影。
但常见的水泵技术在控制方面都存在一些缺陷，如转速无法调节、功耗偏大、控制方式不够智能等。
而变频技术的应用则能够有效地解决这些问题，提高水泵的效率，降低能耗，从而实现节能减排的目的。
具体来讲，水泵变频技术的优势主要有以下几个方面：1、能够实现自动化控制采用变频器控制水泵，可以通过程序、传感器等多种手段来实现智能化自动化控制，例如：水泵的启动、停止、加速、减速、定时等控制功能。
在应急情况下，还可以设置报警器，当水泵工作异常时就会自动报警，提醒相关人员及时处理问题，保障给水系统的正常运行。
2、提高水泵效率采用变频技术，水泵的转速可以根据不同需求灵活地调整。
在水流量较小的情况下可以快速提高转速，而在水流量大的情况下可以适当降低转速，避免水泵过分运行，减少损耗和维修时间。
此外，因为低频运行更省电，所以采用变频器控制水泵也能够有效地降低整体的能耗。
相较于传统的以阀门控制流量的方式，采用变频控制水泵更加节约能耗。
3、降低噪音和压力波在传统控制水泵的方式下，水泵的启动和停止会产生大量的压力波和冲击波，给水管系统带来巨大的负荷，同时也会引发噪音污染问题，对人们的生活和健康造成影响。
而采用变频器控制水泵，由于转速变化平缓，压力波和噪音问题得到有效缓解，为社会带来更佳的生产和生活环境。
4、延长水泵使用寿命水泵器件长期工作下，温度会不断升高，磨损也会加速，给其带来一定的危害。
而变频器控制水泵能够通过调节水泵的转速，让水泵以更低的速度运行。
由于低速运转的水泵对设备的损伤更小，因此可以有效的延长水泵的使用寿命。
浅谈变频调速技术在风机、泵类中的节能应用
频器 ）易操 作 、免 维护 、控制精 度 高 ，并 可 以实 现高 功能化 等特点 ，采用 变频 器驱动 的方案 开始 逐 步取代风 门、挡板 、阀 门的控制方 案。 变频调 速技 术的 基本原 理是根 据 电机转速 与 工作 电源输人频 率成正 比的关 系 ： ＝ Ｏ （ － ）ｐ ｎ６ ｆ １ｓ ／，
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负荷 ，１ ｈ 运行 在５ ％负荷 ；运 行时 间在３ ０ 。 ３ ０ ０ ｄ
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图 ｌ 阀 门调 节 功 耗
图 ２ 变速 调 节 功 耗
图１ 为水 泵用 阀 门控 制 时 ，当流 量 要求 从 Ｑ１ 减 小 到Ｑ２ ，必须 关小 阀门 。这时 阀 门的磨擦 阻力 变 大 ，管路 曲线 从Ｒ移 到Ｒ ，扬 程 则从 Ｈａ ， 上升 到
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新疆 化 工
４ ３
配 备 电机功 率 ：７ Ｋ ，额 定 电流 ：１ ８ ５Ｗ ３ Ａ， 额定 电压 ：３ ０ ８ Ｖ，转速 ：１７ ｒ ｎ ４ ７／ ，为上 海 江宁 ｍｉ
电机厂制 造 。
＝
● 酗
Ｉ ｈ
水 泵连 续２ ｈ 行 ，其 中每天 １ｈ 行在 ９ ％ ４运 运 ｌ ０
下 降 到Ｈ 。 。 根 据离 心泵 的特 性 ｆ 线公式 ： Ｈ １
Ｎ＝Ｒ ＱＨ／１２ ０ｑ
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根据 图３ 计算 ，则 每年 的节 电量 为 ：
Ｗ１７ ｘ ×（１０ －７ ％ ）ｘ ３ ０ ７２０ Ｗ ｈ
Ｗ２ ７ ｘ ３ （ ５ － ２ ％ ）ｘ ０ ＝ １ ３ ５ Ｗ ’ ＝ ５ １ｘ ９ ％ ０ ３０ ２９ ７ｋ ｈ
变频调速技术在工业风机、水泵中的节能应用
变频调速技术在工业风机、水泵中的节能应用发布时间：2021-12-15T06:40:52.898Z 来源：《福光技术》2021年20期作者：马国强[导读] 当前，我国社会发展进入了新时代，各行各业蓬勃发展，焕发出前所未有的生机。
山东爱普电气设备有限公司山东济南 250101摘要：当前，我国社会发展进入了新时代，各行各业蓬勃发展，焕发出前所未有的生机。
在新时代的背景下，我国工业自动化水平也在不断提高，这为我们实现节能减排、低碳发展提供了有利条件。
据相关统计，在我国工业生产中，拖动各种机械运转的电动机,其用电量约占工业领域整体用电量的75%，在各种机械中，风机、水泵类通用设备量大面广，在工业领域占有半壁江山。
风机、水泵类负载有其特有的机械特性，与变频调速技术相结合，特别是在低速运行时，节能效果好、潜力大，这对国家实现碳达峰、碳中和的目标有着重要意义。
关键词：变频调速技术；风机；水泵；碳达峰；碳中和引言随着我国工业自动化程度不断推进，很多电工新技术应用在工业生产中，如：PLC控制技术、变频调速技术、触摸屏人机界面、传感器技术等。
这些新技术相辅相成，在自动控制理论的指导下，共同组成了电气自动化，其中变频调速作为执行机构，在自动化控制中处于核心地位。
变频调速技术除了能够按照工艺要求控制电动机的速度之外，还有一个重要的作用就是通过改变电动机速来提高系统运行的效率、降低电气设备的能耗，特别是在风机、水泵类指数型机械负载中，变频调速技术节能效果非常优越。
在碳达峰、碳中和的目标下，节能低碳化发展成为工业领域迫切需要完成的任务，因此工业生产中，加快工业自动化步伐，探索节能减排途径，进一步挖掘设备节能潜力刻不容缓。
本文以变频调速技术作为主线，简要介绍了变频调速技术，阐述了风机、水泵类负载节能的原理，并对变频调速技术在工业风机、水泵中的节能潜力进行了展望。
一、变频调速技术变频调速技术在工业领域应用十分广泛，可以说，变频器在各行各业都有用武之地，主要体现在自来水厂、钢铁企业、石油化工企业、工矿企业、电力生产企业等方面。
变频调速技术在风机、水泵控制系统中的应用
领域 普 遍 ； 电 能 耗 损 和 譬 如 阀 门 、 扳 有 关 配 置 的 节 流 亏 损 以 及 如 下 关 系 ： 其 档
保 护 、 理 花 费 占 到 制 造 工 本 的 ７ ２ ％ 。 一 笔 非 常 大 的 制 造 花 费 修 ％一 ５ 是 花 销 。随 着 财经 改 制 的不 停 深 人， 业 经 济 的市 场 竞逐 的不 停 加 重 ； 商
４ ９
７ ． ２９ ５ ２ Ｌ
３ ． ４３
、
风 机 水 泵 控 制 设 备 现 状
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在 各 种 工 业 用 风 机 、 泵 中 。 锅 炉 鼓 、 风 机 、 井 、 心 泵 水 如 引 深 离 等 ， 部 分 是 额 定 功 率 运 行 ， 机 流 量 的 设 计 均 以 最 大 风 量 需 求 来 大 风 设 计 ， 调 整 方 式 采 用 档 板 ， 门 、 流 、 停 电 机 等 方 式 控 制 。 法 其 风 回 起 无
形 成 闭 环 控 制 ， 很 少 考 虑 省 电 。水 泵 流 量 的 设 计 同 样 为 最 大 流 量 ， 也
６ ０ ５ ０
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３ ６ ２ ５
２ ． １６ ｌ． ２ ５
压 力 的调 控 方 式 只能 通 过 控 制 阀 门 的大 小 、 机 的启 停 等 方 法 。 电 电
由上 表 可见 ： 需 求 流 量 下 降 时 ， 节 转 速 可 以节 约 大 量 能 源 。 当 调 例 如 ： 流 量 需 求 减 少 一 半 时 ， 通 过 变 频 调 速 ， 理 论 上 讲 ， 需 当 如 则 仅 额定 功 率 的 １ ５ ， 可 节 约 ８ ． ％ 的能 源 。 ２．％ 即 ７５ 四 、 泵 变 频 调 速 控 制 系 统 的 设 计 水
变频调速技术在风机、水泵节能改造中的应用
2020年02月变频调速技术在风机、水泵节能改造中的应用胡然阮治杰孟献金（中国石化股份有限公司西南油气分公司采气一厂，四川德阳618000）摘要：在经济发展中，能源消耗是越来越越大，为了更好促进经济的发展，国家开展了“全民节能减排”活动。
在工业生产中，电能是重要的能源，其中电动机用电量所占比例比较大，风机和水泵设备占用电总量的三分之一，所以通过新技术提升风机和水泵设备能源利用率，可以更好的降低能源消耗。
文章主要对水泵、风机使用变频调速技术实现节能的原理和变频调速与风机、水泵节能进行了阐述，以供参考。
关键词：调速技术；风机；水泵；应用在工业生产中，电能是重要的能源，其中电动机用电量所占比例比较大，风机和水泵设备占用电总量的三分之一。
在现阶段，在风机和水泵使用中，一些单位采用调节挡风板或阀门开启的方式来调节气体流量和压力，这种方式相对来说容易造成电能的浪费，不能很好的促进工业的发展。
随着科技的不断发展，变频技术不断在完善，在各个行业的应用越来越广泛，可以更好的实现节能效果。
1变频技术在工业发展中，变频技术是一种电子技术，有着广泛应用。
在工业发展中，通过变频技术的应用，可以更加精准的对速度进行控制，更加方便的控制机械传动的升和降，达到节能效果。
另外在工业发展中，变频技术经常应用在工作环境恶劣，高负荷和长时间的运行工作中，能够更好的促进工业的发展。
2变频调速技术节能原理研究2.1通过对电源频率的改变，来对电机转速进行控制在风机和水泵的运行中，流量控制方式为，通过调节管路中阀门开关，来对流量进行控制。
图1水泵（风机）的H-Q 关系曲线如上图所示，曲线R2为水泵在定转速下满负荷时，阀门全部打开运行的阻力特性图。
曲线R1为部分负荷的时候，阀门部分开启时阻力特性曲线图。
在水泵和风机的使用中，在应用阀门进行控制的时候，流量从Q2减少到Q1，阻力从R2移动到R1，风压从HA 移动到HB 。
如图2所示，在水泵和风机的使用中，流量Q1时，阀门的控制功率为PB ，而通过变频调速控制的时候，功率为PC 。
变频调速在水泵中的应用
变频调速在水泵中的应用简单介绍变频调速技术的原理及其在水泵控制中的应用,通过实例分析采用变频调速装置后,对水泵在实际应用中的调节控制优点和注意事项,供有关人员参考。
标签：变频调速水泵1 问题的提出水泵是工矿供水等企业生产的重要生产设备之一,如果把水泵管路组成的装置系统比喻为人体血液循环系统,那么水泵则是整个管路输送系统的“心脏”,为输送装置系统提供动力,水泵设备能否正常运行,直接影响整个装置系统。
但由于管路输送装置系统布置的多样性,以及生产工艺的特殊要求,常常存在以下几种工况要求或问题:①管路出口压力随工艺压差变化;②管路输送距离随距离变化;③管路输送高度随高差变化;④季节变化或高低峰时差变化;⑤水泵性能参数予留裕量过大,造成应用中水泵偏离设计点。
这时,需要对水泵按需调整流量扬程工作点,以满足工艺流量扬程需要。
如何采取一种灵活便捷方式,解决工艺中存在的问题,就是本文要讨论的问题。
2 传统解决方法2.1 调节排出管路阀门通过调节阀门出口大小,实现使用流量减小,即人为增加管道阻力。
优点是简单、方便。
缺点是调节性差、阀门磨损快。
2.2 液力偶合器调速液力偶合器可在电动机转速恒定的情况下,无极调节泵的转速。
优点是:功率适应范围大,可以满足不同功率的需要;可空载起动,不产生高次谐波,对电网地影响;调速范围为20%～97%,可以隔离电动机和泵的振动,缓和冲击。
缺点是:有滑差损失,属低效调速装置;滑差功率损耗变为油的热量使油温升高,需要冷却设备;低速、小功率的液力偶合器造价较高;效率低,效率与转差成反比;液力偶合器达不到电机额定转速;调速精度差,稳定性差。
2.3 采用变极电机调速变极调速通过改变异步电动机定子绕组的极对数,使电动机同步转速改变,达到调速的目的。
其优点是:转差率小,转差损耗少,使用维护简单方便。
缺点是:有级调速,不能平滑调速,而且级差较大。
2.4 电机串级调速通过改变转差率来调节绕线式异步电动机转速的一种调节方式。
变频调速技术在风机、泵类的应用
方式运行 的陈 旧模式 ， 使得 电动机及其拖动 负载在无 须任何 改动的 情况下即可 以按照生产工艺 要求调整 转速输出 ， 而降低 电机功耗 从 达 到 系统 高 效 运 行 的 目的 。 八十年代末 ， 技术引入我国并得到推广。现 已在 电力、 该 冶金 、 石油 、 化工 、 造纸 、 食品 、 纺织等 多种 行业 的 电机传 动设 备 中得 到实
《 ． ｌ
方法 ， 由一 个 简 单 的 与 门组 成 ， 大 降 低 了 时钟 脉 冲 发 生 器 的 资 它 大 源 占用 率 。 图 ５ ｂ） 沿 时 钟 脉 冲 发 生 器 的 结 构 图 ： （ 为双 双 沿 时 钟 脉 冲 发 生 器 的 复 杂 程 度 较 单 沿 时钟 脉 冲 发 生 器 基 本 相 同 ， 是 对 时 钟 的利 用 率 却 是 后 者 的 ２倍 ； 但 而且 给 时 钟 带 来 的 负 载也基本相 同， 因此 ， 双沿时钟脉 冲装 置的应用更广 泛。 ２ 性 能 、 比较 观察前 面除 了
等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体 现。
二 、 述 综
一
、
引言
在煤 矿企业中 ， 风机 、 泵类设备应用范围广泛 ； 电能消耗和诸 其 如 阀 门 、 板 相 关设 备 的 节 流 损 失 以 及 维 护 、 修 费 用 占 到 生 产 成 挡 维 本 的 ７ ～ ５ ， 一笔 不小 的生 产 费 用 开 支 。随着 经 济 改 革 的 不断 ％ ２％ 是 深入 ， 市场竞争 的不断加剧 ； 节能降耗业 已成 为降低生产成 本、 提高 产 品质 量 的重 要手 段 之 一 。
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变 频 控制 改造 是 利用原 来 的３ ０ ８Ｖ开关 柜 ， 在
原 来接 触 器 的位置 安 装一 台３ ０ ８ Ｖ变频 器 。 此方 案 改 造工 作 量 小 ， 造价 低 ， 且 节 能效 果好 。 电气 而 其
配置 原理 示意 如下 ：
运行 电流小 于 设计 值 许 多 ， 量的 能源 消 耗 在风 大 门挡板 、 阀门和空 载运 行上 ， 而且大 多采 用直 接启 动方式 ， 巨大 的启动 电流不 仅冲击 电网 ， 其 空耗 电 能， 并且 严重 损害 开关 电器设 备 ， 大 了设备维 修 加 力度和频 率 ， 短 了设备 使用 寿命 。 缩 我们 单位拥 有 水泵 、 炉风 机用 异步 电机共计 约８ 多 台 ， 锅 ０ 合计 功 率 ４０余 千瓦 ， 采用直接 启 动方式 ， 常发生 烧 ８０ 均 经 开关和 电机故 障 ， 单位运 营成本 居高 不下 。 为 了扭 转这 一 不 利局 面 ， １９ 年开 始 引进 从 ９９
表１ 直 接起 动和变 频 器调速控 制性 能对比
内容 起动 电流 起动对 电网冲击 起动对变压器冲击 起 动对开关 、 接触器等电器冲击 起动对 电缆冲击 起动对 电机冲击 起动对联轴器冲击
起 动 和 运行 可 靠 性
直接起动 额定 电流的７ 以上 倍 巨大 巨大 巨大 巨大 巨大 巨大
冲击 电网 ；
（） ２ 启动 电压 可调 ， 保证 电机 启动 的最 小启 启动电流可根据 负载情况调整 ， 减小启动
损耗 ， 以最小 的 电流产 生最佳 的转 矩 ； （） 动 时 间可 调 ， 设定 时 间范 围内 ， ４启 在 电机
变 频调速 装置 ， 逐步 对一矿 范 围 内的 供水 、 锅炉 用
３Ｏ ８Ｖ
其 中： 一３ ０ ＱＦ ８ Ｖ开关 柜 ＶＶＶＦ ３ ０ － ８ Ｖ中压变频 器
Ｍ一３ ０ ８ Ｖ电机
异 步 电机 进 行变 频调 速 技 术改 造 ， 目前改 造 安装 总容 量 已达 １０余 千 瓦 。 频调 速 技 术不 仅 提 高 ３０ 变 了电动机 自动保 护功 能 ， 少 了事故 ， 高 了设 备 减 提
使 用效率 和寿命 ， 且能最 大 限度 地 节能 降耗 ， 而 可 谓一举 多得 。 １ 沙沟 泵房 ９ ｋ ３ ０ ０ Ｗ／ ８ Ｖ水 泵 电动 机进 行变 频 改 造效 果分析
变 频调速 控制 器具 有如 下优 点 ：
（） 制 电机 平 滑起 动 ， 小 冲击 电流 ， 免 １控 减 避
巨 大的起 动转 矩对 电机 轴 、 轴器 和 水泵 轴都 造 联
成 扭矩 冲击 ， 缩短 了设备 的使 用寿 命 。
简捷 ， 有效 的动 力传 输 设 备应 用 于生 产 的各 个 环 节 ， 们许 多 大 功率 风 机 、 我 水泵 、 带运 输 等 用 电 皮
设 备运 行在 “ 马拉 小 车 ” 大 的状 态 下 ， 实际 满 负荷
转速 逐 渐上 升 ， 免转速 冲击 ； 避
该 水 泵 为离 心式 四 极 水泵 ， 量 １５ ｈ 三 流 ５ｍ／ ， 相异步 电动机拖 动 ， 功率 ９ｋ ， 其 Ｏｗ 每天 启动 两次 ，
运行 四小时 。 改造 前为 传统 直接全 压 启动方 式 ， 由
于水泵为带载起动， 其起动 电流达到额定电流的７
的 使用 寿命 ， 约了 能源 ， 节 减少 了损 耗 。 同时 可 以 节省 建高位 水仓和 水塔 的 巨额 投 资 。
节 、 夜 用水 量相 差 很大 ， 想实现全 天 供水 ， 昼 要 必
用
控 制 系统改 装 成 变频 调 速装 置 ， 用水 流量 和压 利
力远 传 信号 闭环调 控 电机转 速 ， 起动 、 止平 滑 ， 停
阳泉 矿 区为 山地 地 貌 ， 民住 宅楼相 互 落差 居 大， 日常 的 生活 用水 经 常 随 时 间而 变 化 的 ， 因季
没 有大 电流和 压 力冲 击 ， 长 了 电器设 备和 管 网 延
倍 以上 ， 动 电流 不 仅 对 电 网和 变压 器造 成 电流 起 冲击 ， 费 电能 ， 耗 而且 大 电流经 常造成 开关触 点 拉 毛 ， 起开 关 接 触 不 良、 热 、 引 发 损坏 ， 电机 绝缘 老
（） 有缺 相 、 序 、 热 、 动过 程过 流 ， ５具 相 过 启 运 行过 程 过流 、 过载 的检 测及保 护 。 从 水泵 电能计 量装 置 反映 出 ， 造后 比改造 改 前 平均 每个 月节 约 电能４０ 度 ， ３余 全年 节约 电能约
化， 加大设备维修工作量 ， 提高了维修成本 。 同时，
５０余度 。 ００ 充分体现出变频调速技术在节约 电能
一
２３ —
２０年第２ ０８ 期
《 煤 科技 》 阳
本消耗， 提高了经济效益。
方面的优越性能 ， 而且改造后开关设备再没有更
换 、 修过 ， 降低 了检 修 强度 ， 大 即 又减少 了材 料成
《 煤科技 》 阳
２０年第２ ０８ 期
浅谈变频调速技术 在水泵 、 风机上的应用
升 华 公 司 供 电 中心 贾 边 成
摘
要 简述 变频调 速技 术的特 点 ， 水 泵 ， 在 风机 上 的应 用效 果 。
水泵 风机 节能
关键词 变频技 术
中图分 类号
Ｔ ６４ Ｄ １
在 我 们 煤矿 企 业 ， 相异 步 电动机作 为 一 种 三
低
变频器调速 额定 电流以下 无 无 无 无 无 无
高
机械特性 功率因数 节电效果 调速范围
差 低 无 无
最好 优 非常 明显 宽广平滑
故障率
维修费用
高 、
较高
极低
低
维修工作量
效率 损耗
大且频繁
低 大
极小且简单
高 小
２ 变 频 凋速技 术 在无 塔 自动恒 压供 水 方面 的应