风机水泵变频节能原理及适用
变频器节能技术原理-分析及应用
变频器节能技术原理-分析及应⽤变频器节能技术原理分析及应⽤摘要：本⽂简述了变频器的基本⼯作原理，详细介绍了变频器调速技术的节能原理和节能⽅法，并通过变频器在风机和⽔泵的具体应⽤，说明了变频器具有较好节能节电的功能。
关键词：变频，调速，节能能源⼯业作为国民经济的基础，对于社会、经济的发展和⼈民⽣活⽔平的提⾼都极为重要。
当前全球经济发展过程中，能源的紧张不仅制约了相当多发展中国家的经济增长，也为许多发达国家带来了相当⼤的问题。
因此，对能源的有效利⽤在我国已经⾮常迫切。
作为能源消耗⼤户之⼀的电机在节能⽅⾯是⼤有潜⼒可挖的。
在⼯业⽣产和产品加⼯制造业中，风机、泵类等设备应⽤范围⼴泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费⽤占到⽣产成本的7%-25%，是⼀笔不⼩的⽣产费⽤开⽀。
随着经济改⾰的不断深⼊，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低⽣产成本、提⾼产品竞争⼒的重要⼿段之⼀。
变频调速技术，正是顺应了⼯业⽣产现代发展的要求，在我国多种⾏业的电机传动设备中得到实际应⽤。
卓越的调速性能、显著的节电效果，提⾼设备利⽤率，从⽽降低电机功耗达到系统⾼效运⾏的节能降耗⽬的。
⼀、变频器⼯作原理变频器是利⽤电⼒半导体器件的通断作⽤将⼯频电源变换为另⼀频率的电能控制装置。
它是按⼀定规律改变脉冲列的脉冲宽度或幅度，以调节输出量和波形的,从⽽实现电动机电压和频率的平滑变化。
变频器的调速技术的基本原理是根据电机转速与⼯作电源输⼊频率成正⽐的关系：n =60 f（1-s）/p（式中n、f、s、p 分别表⽰转速、输⼊频率、电机转差率、电机磁极对数），通过改变电动机⼯作电源频率达到改变电机转速的⽬的。
变频器就是基于上述原理采⽤交-直-交（或交-交）电源变换技术，电⼒电⼦、微电脑控制等技术于⼀⾝的综合性电⽓产品。
⼆、节能原理分析2.1、变频降速节能：为了保证⽣产的可靠性，各种⽣产机械在设计配⽤动⼒驱动时，都留有⼀定的富余量。
变频器在风机水泵中的应用
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目
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电 动 机 转 速
（单 位 一 ＲＰ吣
图 １ 变频 器驱 动 电机 机械 曲线 图
８ ８
李
东 ：变频 器 在风机 水泵 中的应 用
第６ 期
３风机水泵变频调速节能原理
依据风机和水泵流体机械来说 明转速与节能 的 曲 关系， 流体机械 的转速变化与其流量 、压力和功率之 。
速系统中的应用， 变频调速 已逐渐取代传统的磁极对 恒压控制， 节能效率将进一步提高 。由于变频器可实 数调速、转差率调速 、串电阻调速等， 变频调速在工 现大的电动机的软停、软起， 了启动时的电压冲 避免
业 生 产 中已获 得 广泛 的应 用 。 在各 种 工业 用 风 机 、 击， 减少电动机故障率， 延长使用寿命 ， 同时也降低了
ｅ 就可以改变 电动机的转速。电动机的转速变慢， 轴 功率也跟着减小， 电动机 的输入功率也相应减小。
耋
器 、绕线电机电刷等容易损坏 的缺点， 了故障和 降低
事故的发生交流变频调速是交流 电动机调速方法 中 最理想的方案， 采用变频器对风机、水泵类机械进行 调速来 调节风量 、流量 的方法 ， 对节约 能源， 高经 提
用 电量 占工业 用 电的 ６％ 以上 ， 果能 在这 个领 域充 满 负荷 状 态 。采 用 变频 器 直接 控制 风 机 、泵 类 负 载 ０ 如
分使用变频器进行变频无级调速 ， 对我们发展加工制 是一种最科学 的控制方法， 利用变频器内置 ＰＤ调节 Ｉ 造业又严重缺电的国家， 国之策。随着电力电子 软件 ， 是兴 直接调节 电动机 的转速保持恒定 的水压 、风 技术 、微电子技术、信息技术和现代控制理论 在调 压， 从而满足系统要求的压力 。同时也可以实现闭环
风机水泵节能原理
风机 / 水泵节能原理一、风机，水泵工作现状分析1、概述风机，水泵是目前工业现场中应用较多的设备，而且电机功率较大。
在我国，电能最大的用户是电机，约占总耗的70%。
其中风机，水泵耗电占全部电能的50%，在通常设计中，用户配用电机的设计容量都要比实际高出很多。
也就是大马拉小车现象，同时原风机、水泵的送风、送水系统控制大多数都是采用控制调节阀门的开度来实现送风、送水量的大小，不管需要的风量、水量是大是小，风机、水泵则都是以设计时的最高转速运行，由于使用阀门调节开度来实现变风量、水量的控制，调节方式不方便，造成维护成本增加，系统不稳定性，管网损耗增加，又浪费大量的电能，即“放风、放水就是放电”白白浪费掉，同时电机在工频状态下频繁开/停比较困难，对电网冲击较大，势必造成开/停机时的电流冲击，传统的调节方式已经不能满足现代企业生产工艺的需求，在风机、水泵、等应用领域，引入节能控制技术，能达到很好的节能效果，同时，也降低了电机启动时对电网的冲击，提高了设备的功率因数，延长了机械系统的使用寿命，消除“水锤效应”对管道的冲击，提升了系统的可靠性，另外，因为节电器强大的保护功能，对设备起到了很好的保护作用，有效降低了设备的维护成本。
近几年，随着现代电力电子技术的不断推广与应用，从实践结果来看，WSD-E90专用节电器得到了良好经济效应与社会效应，并且，也得到用户的广泛认同。
1）电能浪费风机／水泵，挡板、阀门的调节控制风量／水量，风机／水泵的转速恒定，由挡板／阀门来控制风量／水量，造成能量的大小与电机输出功率不成比例，造成大量的能量浪费。
2）对生产工艺中负荷的适应能力差由于生产负荷在变化，而风门／阀门的调节也在不断变化，若风量／水量不稳定，就会造成风压／水压的变化，影响到工作效率和生产质量。
3）电机起动冲击电流大，管道的“水锤效应”电机启动采用降压起动方式。
在启动过程中起动冲击电流是额定电流的3-4倍，对电网电压冲击很大，“水锤效应”对管道的危害，操作复杂设备故障率高，维护费用高，造成停产损失大。
为什么风机水泵类使用变频效果好
为什么风机水泵类负载使用变频器节能效果好？
根据流体力学的基本定律可知：风机水泵类负载是典型的平方转距负载，其主要特点是：转速n与转矩T以及负载功率P具有如下关系：T∝n2，P∝n3。
即转矩与转速平方成正比，功率与转速立方成正比。
通常风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态，所以，只要平均转速稍微下降一点，负载功率就下降得很快，从而达到节能效果。
但采用电机直接起动方式时，由于转速无法调节，常用挡风板、阀门来调节风量或流量，这样不仅造成能源的浪费而且由于过大的起动电流造成电网冲击和设备的震动及水锤现象。
采用变频器调速时，可以根据实际工艺需要方便地控制速度。
例如：当电机转速为额定转速的80%时，负载功率为额定功率的（80%）的三次方，即50%左右。
这样可见，转速下降二成，节能达四成多。
同时，可以方便地实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。
使用变频器避免了起动时对电网的冲击，降低设备故障率，消除震动和水锤现象，延长设备使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。
变频器在锅炉风机、水泵上的应用及节能分析
Ｈ 一 ２ Ｈ ： ２Ｈ — Ｔ ， Ｄ ＨＨ 的面积 即是节 能值 。 ２ Ｑ Ｘ Ｔ Ｑ （ ｚ Ｈ ）图 Ｂ ２ Ｔ
再如流量变至 Ｑ 若仍 以额定转速运行 ， ３ 所需功率 Ｑ 。浪 ３ Ｈ， Ｘ
费能量 为 Ｆ Ｈ Ｈ 。 Ｃ ． Ｔ
图 １中， 曲线（ ） 风机在恒定 转速 ｎ 下的风压一风量 １为 ｌ （卜 ） ｝一Ｑ 特性 ， 曲线（ ） ２ 为管 网风 阻特性 （ 风门全开 ） 。假设 风 机工作在 Ａ点效率最 高 ， 时风压为 Ｈ ， 此 ２风量 为 Ｑ ， 轴功率 Ｎ 与 Ｑ、 ２ 。 ．Ｈ 的乘积 成正 比， 图中可用 面积 ．－Ｏ 。 在 ４Ｉ Ｑ 表示 。 ａ￣
益 十分 明显 。
２ 应 用 实例 及 节 能 分 析
的方法相当于增加管 网阻力 ， 使管 网阻力特 性变到 曲线 （） ３， 系统 由原来 的工况点 Ａ变 到新 的工况 点 Ｂ运行 。从 图中看 出 ， 压反而增加 ， 功率与 面积 Ｂ Ｑ 成正 比。显然 ， 风 轴 Ｈ０ ２ 轴
量， 其节能效果非常明显。
王
霞 蔡 小平
张维 清
目 ， 前 国内外许多 电力拖动场合 已将矢量控 制的变频器 广泛应用于通用机 械 、 纺织、 印染 、 造纸 、 、 轧钢 化工等行业 中 交流电动机 的无级 调速 ， 不仅 自动调速精 度越 来越 高 ， 而且 取得了明显 的节能 效 果。风机 、 水泵类 负 载为平 方 转矩 负 载 ， 制要求简单 ， 变频 器价格 也较低 ， 控 相应 但其节 能效果却
（ 流量 Ｑ 。从 图 ２可知 ： ） 当流量 Ｑ 降至 Ｑ 若不改变 水泵转 。 ２ 速， 扬程将升 至 Ｂ工作点 ， 其功率可 用 Ｈ ２ ２ Ｑ 来计 算 ， Ｘ 对应 面积 Ｂ ２Ｑ 。原 Ａ工 作点功率 Ｑ ＇ ＨＯ ２ １ ＨＩ Ｘ 图上面积 ．－Ｏ 。 ４Ｉ Ｑ ， ａ￣ 两者所耗功率变化不大 ， 如果降低转 速至 （） ２ 即可节能 Ｑ ２ Ｘ
浅谈风机水泵自控系统变频节能改造
浅谈风机水泵自控系统变频节能改造【摘要】风机水泵自控系统变频节能改造是针对传统系统的能耗高、效率低等问题进行改进的一种技术方案。
本文首先从背景介绍入手，探讨了传统系统存在的问题。
然后介绍了变频节能技术的原理及其在节能改造中的应用。
接着提出了改造方案，并分析了实施效果和技术难点。
实施效果方面，通过数值数据展示了改造后的节能效果。
技术难点方面，重点探讨了在实施过程中可能遇到的挑战和解决方案。
结论部分总结了本文讨论的主要内容，强调了节能效果显著，推广应用前景广阔。
最后指出了该技术的重要性，并展望了未来的发展方向。
【关键词】风机，水泵，自控系统，变频，节能改造，引言，背景介绍，变频节能技术原理，改造方案，实施效果，技术难点，节能效果显著，推广应用前景，总结1. 引言1.1 引言风机水泵自控系统变频节能改造是当前工业领域中的一项重要技术革新，通过引入变频节能技术，可以有效地提高设备的运行效率，降低能耗，实现节能减排的目的。
随着我国工业化进程的加快，能源消耗量逐渐增大，能源资源的紧缺和环境污染等问题也日益突出，因此加强节能减排工作，实现能源的有效利用已成为当前重要的任务。
风机水泵系统在工业生产中广泛应用，传统风机水泵系统运行时常常以全速运行，无法根据实际需求合理调节运行状态，造成能源的浪费。
而通过引入变频技术，可以根据实际负荷需求来调节设备的运行速度，实现精确控制，达到节能减排的效果。
对风机水泵自控系统进行变频节能改造具有重要的实际意义和推广价值。
本文将从背景介绍、变频节能技术原理、改造方案、实施效果和技术难点等方面进行探讨，以期为风机水泵自控系统的节能改造提供一定的参考和借鉴。
部分结束。
2. 正文2.1 背景介绍风机水泵系统在工业生产中广泛应用，其耗电量通常很大，而且运行效率低下。
为了改善系统的运行效率和降低能耗，风机水泵自控系统变频节能改造逐渐成为一种流行的解决方案。
变频节能技术能够根据实际负荷的需求自动调节电机的转速，从而降低系统运行时的能耗。
浅谈风机水泵节能的重要方法——变频调速
１ 运 行机 理
众所周知 ，变频调速顾 名思 义就是通过改变输 入电源频 率来调节电动机的转速 ， 根据交流异步电动机 （ 以下简称 电动 机） 的转速表达 ，＝ ０厂 １ｓ ／ （ 中 ： ｎ６ （ 一 ）】其 ｊ ｎ为电动机 的转 速 ， 为电动机 的转差 率 ，为 电源频率 ， 厂 Ｐ为电动机定子 绕组极对 数 ）可 ｒ， ， 见 改变 ， Ｐ任何 一项值都 町以改变电动机的转速 ，
但 由于 在 实际 应 用 中改 变 ， 实 现 调速 的设 备 比较 复杂 ， Ｐ来 调
以， 风机的节能 ‘ 法同样也适用于水泵 ， 在这里就不再赘述
２ 优 点及 不足
２ １ 优 点 ．
ａ ）变频 凋速范 围 内肩 动时 间短 ， 启动 电流小 并且启 动 平稳， 真正实 现零 到令速 的半滑无 极调 速 ， 电网及电机 ＿ 对 尢 冲击 ， 可减少机械磨损 ， 长机械使用寿命 。 延 ｈ）操作 方便维护 简 单， 无需 设置 调节挡 板 ， 节流 阀等 ， 避免 了节流带来 的能 量损 耗。需要调 节流量 、 力时 ， 压 根据 ｝ ｊ ｉ 『
公 式 可知 ， 要 调 节 频 率 来 改 变 电动 机 转 速 即 可 。 只
、
速效率低 、 范用小 ， 而且电动机选定后一般 ， Ｐ已为定值 ， 现在 已多不采用 。而变频调速可在 电机外 自由调节控制 ｆ 电动 给
机， 因此 ， 在实际应用过程 中我们多以改变供 给频率来达 到调 速节能的 目的， 这也是变频调速发展较快 的因素之 实践证
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２０ ０ ６年第 ３ （ 期 总第 ４ ２期 ）
节能原理及节能计算
节能原理及计算方法一、节能原理风机和水泵，前者工作介质为液体，均属于流体机械设备。
下面以风机为例说明它们的工作特性。
特别是离心式风机及水泵，工作特性基本相同。
以下就以风机为例说明他们的调速工作原理。
风机的工作特性图如下：风机的工作特性图由上图可以看出，风机工作的位置，即风机的风量是由风机特性曲线（风压特性）和管网特性曲线（风阻特性）决定的，无论是改变风机的特性曲线，或者是改变管网特性曲线，都可以达到改变风量的目的。
图中：风机特性曲线 HA =kQ12K——风机特性系数；管网特性曲线 HA =Hc-λQ12λ——管网特性系数。
（一）工频工作方式工频工作方式是指泵的特性曲线保持不变，而改变管网特性曲线。
通常采取的方式是保持风机的特性曲线不变，即不改变风机的转速，而用调节挡板改变出风口的大小，达到改变风量的目的。
如下图所示：工频工作方式时风机的工作特性图从图中可以看出，风机工作在A点时，风量为Q1，风压为H1。
保持风机的转速不变，用挡板将风量调节为Q2时，风压将上升到H2，风机工作点变为B点。
由于挡板的节流作用，风道的阻力曲线变为OB。
风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。
虽然Q2<Q1，但H3>H1，所以PA与为PB的值变化不大，说明采用工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小有限。
（二）变频工作方式变频工作方式是指管网特性曲线保持不变，而改变风机的特性曲线。
通常采取的方式是保持管网特性曲线不变，即不改变风机出口的大小，而改变风机的特性曲线，即改变风机的转速，达到改变风量的目的。
如下图所示：风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。
Q 2<Q1，而且 H2>H1，所以PA与为PB的值变化较大，说明采用变工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小很大，节能效果显著。
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风机水泵变频节能原理及适用
风机和水泵是工业领域中常用的设备，其能耗在工业生产中占据相当
大的比重。
为了降低能耗，提高能源利用效率，节能变频技术逐渐被广泛
应用于风机和水泵的驱动系统中。
本文将详细介绍风机和水泵节能变频的
原理及其适用范围。
风机和水泵节能变频的原理主要体现在控制电机的输出转速上。
传统
的风机和水泵系统通常采用调节阀门或者调节叶片的方式来控制流量，这
种方式会导致系统的效率较低，能耗较高。
而节能变频技术则通过调节电
机的转速来实现流量的控制，以达到节能的目的。
节能变频控制系统由变频器、传感器和控制器等组成。
变频器是核心
设备，它通过改变电源频率来调节电机的转速，从而控制流量。
传感器用
于实时监测系统的压力、温度、流量等参数，并将采集到的数据传输给控
制器。
控制器根据传感器采集的数据，通过PID调节算法计算出最佳转速，然后将指令传输给变频器，控制风机或者水泵的转速。
风机和水泵节能变频适用于很多领域，包括工业生产、建筑、供暖通
风空调等领域。
具体适用范围如下：
1.工业生产：在工业生产中，风机和水泵是常见的动力设备。
通过节
能变频技术，可以降低风机和水泵的能耗，提高生产效率。
例如，在制造
业中，风机和水泵广泛应用于物料输送、通风排烟、冷却循环等环节，节
能变频技术可以使系统的能耗减少30%以上。
2.建筑领域：在建筑领域，风机和水泵被广泛应用于通风、空调、给
排水等系统。
通过节能变频技术可以有效降低建筑物的能耗，减少能源浪
费。
尤其在一些大型建筑物中，如商业中心、大型办公楼、医院等，节能变频技术可以带来可观的节能效果。
3.供暖通风空调系统：节能变频技术在供暖通风空调系统中的应用也十分广泛。
通过控制风机和水泵的转速，可以实现精确的温控和湿控，提高系统的运行效率。
尤其在一些需要频繁调节的场合，如办公室、商场、酒店等，节能变频技术有着显著的节能效果。
总结起来，风机和水泵节能变频技术通过调节电机的转速来实现流量的控制，以达到节能的目的。
其适用于工业生产、建筑、供暖通风空调等领域，可以明显降低能耗，提高能源利用效率。
随着节能变频技术的不断发展和成熟，相信在未来的工业领域中，风机和水泵节能变频技术将得到更加广泛的应用。