浅谈水泵变频调速节能
变频调速技术在水泵节能中的应用

变频调速技术在水泵节能中的应用摘要:主要从变频调速器的原理及特点入手,对某选煤厂循环泵变频调速的改造进行了分析,分别从变频调速原理、变频节能的可行性、变频调速改造设计、应用效果几方面展开。
分析认为,变频调速器的应用,节能效果非常明显,并提高了设备和系统的安全可靠性。
关键词:高压变频器;水泵;应用引言水泵在我国各行各业广泛应用,数量极多,但是,传统控制方式的水泵在实际应用中存在电能浪费较多的问题。
我国当前正在大力推进资源节约型社会建设,将变频器应用在水泵之中对其运行控制和降低资源消耗,已是现实客观要求。
笔者根据自己多年在工厂使用和改造多个水泵控制系统的工程实践经验,总结一下变频器在水泵控制中的使用方法和节省原理,供同行之间参考交流。
1电机变频调速的原理众所周知,三相交流异步电动机的同步转速与电源频率、电机磁极对数的关系式为n=60f/p,其中,n为电机的同步转速,f为电源频率,p为电机磁极对数,所以,电机的同步转速与电源频率成正比例(或线性)关系。
当改变电源频率f时即可改变电机同步转速。
一般而言,电机运行时的实际转速近似等于同步转速,我们可以认为实际转速也遵循上述公式。
电机与泵是通过硬联轴器连接,两者转速相同,所以,通过变频器改变供电电源的频率,就可实现水泵的转速调节。
2水泵使用变频器控制时节省费用的情况2.1采用变频器控制水泵的省电分析水泵的电机功率P=pgQH/(n1n2),其中,Q为流量,H为扬程,p、g、n1、n2为常数,由于水泵流量Q与水泵转速成正比,扬程H水泵与水泵转速是平方关系,所以,水泵电机功率P与水泵转速是立方关系。
例如:某台水泵电机额定功率为37kW,当电机转速下降到原来转速的0.9倍时,电机功率为26.97kW,节省电能幅度为27.1%;当电机转速下降到原转速的0.6倍时,电机功率为7.992kW,节省电能幅度达78.4%。
2.2变频器功率因数补偿作用的节省分析由电路分析的基本理论可知,电力系统中无功功率主要导致线损增加,并且在电力系统中变压器额定容量一定的情况下,系统功率因数的降低还使得可用的有功功率减少,也就是说,变压器的带载能力大大降低。
变频水泵的节能技术及工作原理

变频水泵的节能技术及工作原理变频水泵是一种利用节能技术进行调速控制的水泵,其工作原理基于变频器的控制。
变频水泵通过调整驱动电机的转速来改变水泵的出水流量和扬程,从而达到节能的目的。
1.变频器技术:变频器是变频水泵的核心部件,通过改变驱动电机的频率和电压来控制水泵的转速。
变频器具有高效、稳定的性能,可以根据系统需求进行精确的调速控制,有效降低能耗。
2.损耗降低技术:变频水泵采用高效的电机和变频器,能够有效降低电机转动过程中的损耗。
同时,采用优质材料和先进工艺制造水泵,减少泵体摩擦和流体不稳定等因素对水泵运行的影响,提高整体效率。
3.负载优化技术:变频水泵通过智能控制系统来实时监测水泵的工作状态和负载情况,根据实际需求调整水泵的运行参数,使水泵在最佳工作点运行,减少了不必要的能耗。
4.节流降压技术:通过在水泵出水管路上安装节流阀和减压阀等装置,调整出水流量和压力,降低水泵的工作负荷,从而实现节能降耗的效果。
1.变频器获取电力信号:将交流电源输入变频器,变频器对输入电源进行整流、滤波处理,得到稳定的直流电源。
2.变频器产生驱动信号:经过变频器内部的逆变器,将直流电源转换为交流电源,并通过控制逻辑生成驱动信号。
3.驱动水泵电机:驱动信号送入水泵的电机,控制电机转速的变化,进而改变水泵的出水流量和扬程。
4.智能控制系统:通过传感器检测水泵的运行状态,将相关参数传输给智能控制系统,控制系统实时调整驱动信号,使水泵在最佳工作点运行。
总结起来,变频水泵通过变频器控制驱动电机的转速,根据实际需求调整水泵的出水流量和扬程,实现能效优化。
同时,结合负载优化技术、损耗降低技术和节流降压技术等多种节能技术,进一步提高水泵的能效,降低能耗。
变频水泵广泛应用于供水、排水、冷却循环等领域,具有显著的节能效果。
水泵变频调速供水的节能分析

钱 华 梅
( 州 经 贸职 业技 术 学 院 , 江 苏 苏 州 2 0 9 苏 1 0) 5
摘
要 : 本文对 变频调 速供 水 的 节能性 进行 了分析 。但在 实际应 用 由于选择 与使 用存在 着较 大的盲 目性 节能效果 不理
想 ,所 以针 对 影 响 其 调 速 范 围 、 节 能效 果 的 一 些主 要 因 素 进 行 了分 析 和 探 讨 。
关键 词 : 变频调速 ; 节能 ;效率
D : 1 .9 9 Ji n1 7 -6 9 .01 ,4.0 OI 5 6 / .s. 6 1 5 62 0 1 0 5 O s
的扬程来调节 转速 分别为n,n,工况点分别为C,c,这时 : 。
将 没 有 多 余 扬 程 浪 费 , 比恒 压 供 水 模 式 减 少 了Bc段 扬 程 的 浪 费 , 比不 调 速 的情 况 减 少 了 A 扬 程 的浪 费 。所 以 ,应 1段 C 该说这种运行方式是最节能的。 比较 两 种 供 水 方 式 ,变 压 变 流 量 供 水 设 备 节 能 效 果 好 ,
Hale Waihona Puke 节是十分必要 的。在众多的调节方法 中,利用变 频器调节 电机转速 以适应水 泵的部分负荷是一种最方 便和 最节能的 方法 ,特 别是在 目前变频器价格大幅下 降的情 况下 ,变频
调 速 水 泵 的应 用 与 日俱 增 。但 是 , 目前 在对 变 频 调 速 水 泵
能耗 的分 析上 还存 在一些模糊 的认识 。本文 将对变频调速 水泵 的能耗进 行详细分析 ,在此基础上 ,对 如何合理应用 变频 调速 水泵进行探讨 ,真正使变频调速 水泵达到节能运
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 /,
(- ) OU ( -) Q ’ H
:
. 二 /
I
(4O 0
H
负荷 ,1 h 运行 在5 %负荷 ;运 行时 间在3 0 。 3 0 0 d
l —
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
例3
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
探讨变频调速技术在水泵节能中的应用

低 压 通 用 变 频 输 出 电 压 为 30 ~ 6 0 8 5 V, 输 出 功 率 为 07 .5~4 0 W, 0 k 工作 频率为 0~40 z 它的主 电路都采用交一直一 0H , 交电路 。变 频器对 电动机控 制是根 据 电动机的特性 参数及 电动机 运行要求 ,通过对 电动机 电压 、电流 、频率 进行控 制达 到满足 负 载的要求。 目前变频器对 电动机的控制方式大体可分为 Uf / 恒定控 制、 转差频 率控 制 、 量控制 、直接转矩控制 、非线性控制 。 矢
苣业研 夯
搽 讨 变 频 调 速 技 市 在 水 泵 节 鹾 巾的 应 用
刘玉彬 / 山市曹妃 句供水有限责任公 司 唐
[ 摘 要 ]本 文针对 变频调速在水 泵节能方面谈一些浅显的看法 ,仅供 同行参考 。 [关键词 ]变频调速 水泵节能 特征 曲线 应用
变频调速 在泵与 风机 的节 能方面应 用广泛 ,但在实 际应用 中 1 频调 速 与水 泵节 能 变 往往 南于对影 响其节能效 果 的因素考虑 不周 ,导 致选择 与使用存 水泵节 能离不 开工况 点的合 理调节 。其 调节方 式不外 乎以下 在着较 大的盲 目性 ,影 响其节能 效益 的发挥 。以水泵 为例 ,针对 两种 : 路特性曲线的调节 ,如关阀调节 ;水泵特性曲线 的调节 , 管 影响其调速范围 、 节能效果 的一 些主要因素 , 进行 了分析 和探讨 , 如水泵 调速 、叶轮切 削等 。在 节能效 果方 面 ,改变水 泵性 能曲线 在此基础上指出了变频调速的适用范 围。 的方法 ,比改 变管路 特性 曲线要显 著得 多。因此 ,改变水泵 性能
以此来 调节水 泵 。如果压 力值仍 达不 到要求 , L P C和变频器 相互 配合 ,投 入多 台水泵运行 。在 目前 ,在众 多的 P C程序 编写时 , L 般有 两种编 写方式 以控制 水泵 电机的运 行方式 :第一种 方式为 首先投 入运行 的水泵 继续变 频运行 ,而后投 入的水 泵直接 切换 到 工频运行 ,按照此种方式依次投入多 台;另外一种方式与此相反 , 将 首先运 行 的水 泵通过 P C与 变频器 断开 ,并将其 直接投人 到系 L 统 中,即切换 到工频 使用 ,相应 地 ,P C控制继 电器将 第二 台水 L 泵与变频器连接 ,变频器重新开始工作 ,由低到高进行频率调节 , 即控制 电机转 速 ,直 至满足 需求 。当然 ,可根 据不 同的变频器 生 产产家所 提供 的变频 器性能 ,选用不 同 的控 制方法 。根据第二 种 PC L 控制方式 , 同时 , 照程序流程图 , 对 详细介绍系统的运行过程。 在用水量不 大的时候 ,“ 号泵” 在变频器控制 下工 作。当用 1 水 量增大 ,变频器进行 调节 ,当 “ 号泵 ”已经达 到额定 频率而水 1 压仍然不足时 ,经过短暂 的延 时后 ,将 “ 号泵 ”投人到工频运行。 1 与此 同时 ,变频 器 的输 出频 率被置 为零 ,然 后将 “ 号泵 ” 投 人 2 到变频运行。如果 “ 号泵 ” 也达 到额定频 率而水压仍然不中时 , 2 控 制器会做 “ 2号泵”切换 到工频工作 ,紧接着将 “ 3号泵 ”投入 到变频运行 ,依 次类推 。如果用水量减少时 ,则遵循 “ 先人先出” 的原则 ,即先运 行 的工频泵 先停 止。先从 “ 号 泵” 开始 ,依 次 1 退 出工作 ,完成一次加减泵 的循环 。如图 4所示 。
试谈变频调速节能控制在水泵电机系统中的应用

试谈变频调速节能控制在水泵电机系统中的应用摘要:从目前来看,高能耗已经成为建筑给排水、工业生产等领域中各类水泵电机系统亟待解决的突出问题,同时也是我国社会向绿色节能经济目标发展的一大阻碍。
在此背景下,我们有必要对变频调速节能控制在水泵电机系统中的应用进行讨论,尝试寻找出兼具经济性与可行性的水泵电机系统改造路径。
关键词:节能降耗;水泵机组;自动控制技术引言高能耗已成为工业生产给排水系统水泵电机安全可靠、节能经济的高效稳定调节运行的一大瓶颈,提高水泵电机的运行可靠性、调控平衡性能、以及电能综合利用效率,对低碳绿色环保新社会中的工业生产节能降耗有着非常重要的作用。
因此,如何结合电机调节运行控制的基本原理,采取有效的技术升级改造措施,降低水泵电机的运行费用就成为工业生产节能降耗迫切需要解决的问题。
从目前国内外有关水泵电机调控技术来看,较为有效的节能降耗技术措施就是采用变频调速自动控制技术,对常规的继电器额定容量控制技术进行技术升级改造。
1水泵电机变频技术的应用原理长期以来,水泵电机都是以一种固定的转速在工作,通过这种电机来对水泵进行驱动,并且利用控制阀来对管道内的流量进行控制。
当水流量较大时,电机的运行效率往往容易达到最高水平,一旦管道水流量减少,阀门通过调节转速降低压力,进而实现控制水流量。
但是这种情况下,水泵与管道出水量之间的压力差距过大,很容易导致水流带走大量的能量,阀门控制水流量能够有效减轻能量损失。
变频调速对水泵电机的控制能够大大缓解这种能量损耗的问题,水泵电机在这种情况下相对来说处在可变速的环境中,水泵产生的特性曲线能够与系统中各种流量的水流量进行压力匹配,有效地降低了传统电机工作过程中的能量损耗,达到节能减排的目的。
2试谈变频调速节能控制在水泵电机系统中的应用2.1技术革新要点就目前情况分析,国内对供水设备的控制方式已经存在多种选择。
最为常见古老的方式就是继电接触器控制,但这种方法对于现代应用显得比较落后。
变频器在水泵调速中的应用优劣势分析

变频器在水泵调速中的应用优劣势分析随着现代工业的发展和节能环保理念的日益普及,利用变频技术对水泵进行调速已经成为了一种趋势。
而常用的变频器就是应用较为广泛的一种电力调节装置,它主要利用了运动学和电子学原理,实现对电机转速的调节。
相信很多人对变频器在水泵调速中的应用都比较关心,下面我们来分析一下其应用的优劣势。
一、优势1.节能:传统的调速方式需要通过“堵流调节”等方式,来调节水泵的流量或压力,然而这样做不仅效率低,而且还会浪费很多能源。
而利用变频技术进行调速,我们可以根据实际情况来调节水泵的流量或压力,实现能源的高效利用,从而达到节能的目的。
2.稳定性好:利用变频调速可以通过改变电机的转速来调节水泵的流量或压力,从而实现在各种工况下的稳定性调节。
而传统的调速方式则需要通过机械配管甚至更改进出口阀门来实现流量调节,相比之下,效果并不理想,而且易受到外界因素的干扰。
3.运行平稳:变频器的调速方式可以使水泵在调速过程中实现平稳启停,避免了传统的调速方式中频繁启停、冲击等问题,大大延长了水泵和电机的使用寿命。
4.维修方便:在传统的调速方式中,若要改变调速的流量或压力,还需要更换流量阀门,改变管路等,而利用变频器进行调速,只需要通过调节变频器参数等方式即可实现,简单方便。
5.安全可靠:利用变频器进行调速,我们可以通过对电机的过压、欠压、过流、短路等方面进行实时监测,确保水泵的运行安全,避免常规调速方式中因流量过大或过小而导致的运行不稳定等问题。
二、劣势1.成本高:利用变频器进行调速需要安装一些传感器和控制器,每台变频器的价格也比较昂贵,而且需要花费一定的费用进行维护,这一方面会增加工程项目的成本。
2.技术难度大:变频器是一种利用电子技术对电机转速进行调节的装置,涉及到电机控制系统和微处理器控制系统等方面的知识,所以需要具备一定的技术经验和专业知识才能进行操作。
3.容易受到电网干扰:由于变频器在运行过程中需要对电网进行反馈和调节,所以如果电网发生故障或电压变化等因素,就容易影响变频器的运行效果。
风机水泵的变频调速节能分析

风机水泵的变频调速节能分析节能降耗、增加效益是全社会应为之努力的方向。
我国的电动机用电量占全国发电量的60%~70%,风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。
应用于风机、水泵等设备的传统方法是通过调节出口或入口的挡板、阀门开度来控制给风量和给水量,其输出功率大量消耗在挡板、阀门地截流过程中。
另外,由于在通常的设计中为了满足峰值需求,水泵选型的裕量往往过大,也造成了不应有的浪费。
根据风机、水泵类的转矩特性,采用变频调速器来调节流量、风量,将大大节约电能。
下面就分析一下在风机水泵类负载中使用变频器所能达到的效果。
一,通过变频调速达到的一次节能。
下面以水泵为例来说明,由图1可以看到:流量Q正比于转速n压力H正比于n2转矩T正比于n2功率P正比于n3图1 水泵流量、压力、功率曲线… 在普通的水泵流量控制中使用阀门来调节,如图2所示:图2 阀门控制水泵流量管道阻力h与流量Q的关系为h正比于RQ2,其中R为阻力系数电机在恒速运行时,流量为100%情况下(工作点为A),水泵轴功率相当于Q1AH1O所包容的面积。
电机在恒速运行时,采取调节阀门的办法获得70%的流量(工作点为B),将导致管阻增大,水泵轴功率相当于Q2BH2O所包容的面积,所以轴功率下降不大。
采用变频调速控制流量时,由于管道特性没有改变,水泵特性发生变化(工作点为C),轴功率与Q2CH3O所包容的面积成正比。
故其节能量与CBH2H3所包容的面积成正比,输入功率大大减小。
如图3所示:图3 变频调节水泵流量正如前面提到的,轴功率P与转速n的三次方成正比。
采用变频器进行调速,当流量下降到80%时,转速也下降到80%,而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,如果流量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,当然还需要考虑由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等.即使这样,这个节能数字也是很可观的,因此在装有风机水泵的机械中,采用转速控制方式来调节风量或流量,在节能上是个有效的方法。
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浅谈水泵变频调速节能
摘要:水泵采用变频调速控制,节能效果显著,具有明显的经济效益和社会效益。
本文就变频调速原理、水泵变频调速节能原理和节能效果方面,进行了一定
阐述,供大家参考。
关键词:节能;调速;变频器;水泵
1、引言
随着环境、能源形势的日益严峻,国际、国家的环境、能源政策法规越来越
严厉,近年来国家出台了一系列相关政策,鼓励各企事业单位采用低能耗产品,
采取积极手段进行节能技术改造。
据统计风机、水泵每年耗电量约占全国用电量的31%,占全国工业用电量的40%~45%。
这是由于许多风机、水泵的拖动电机处于恒速运转状态,而生产中
的风、水流量要求处于变工况运行;还有许多企业在进行系统设计时,容量选择
得较大,系统匹配不合理,往往是“大马拉小车”,造成大量的能源浪费。
因此,
搞好风机、水泵的节能工作,对国民经济的发展具有重要意义。
特别是把用挡板
和节流阀调节风量、流量的控制改为转速控制,可节省大量电能。
2、变频调速的原理
交流异步电动机(以下简称电动机)的转速为
式中 n——电动机转速,r/min
n0——电动机同步转速,r/min
p——电动机极对数
s——转差率
f——电源频率,Hz
因此,电动机的调速可以概括为改变极对数,控制电源频率以及通过改变某
些参数如定子电压、转子电压等使电机转差率s发生变化等几种方式,这样交流
电机就有很多不同的调速方法。
其中变频器就是基于改变控制电源频率来对电机
进行调速。
3、水泵变频调速节能原理
在生产中,许多设备的能耗都与电机的转速有关,其中风机、水泵最为突出,这些设备一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条件,如最大流量和扬程进行
选择的,但实际生产中所需的流量往往比设计的最大流量小的多,如果所用的电
动机是不能调速的,通常只能通过调节阀门的开度来控制流量其结果在阀门上会
造成很大的能量损耗,如果不用阀门调节,而是让电机调速运行,那么,当需要
的流量减少时,电动机的转数降低,消耗的能量将会明显减少。
图1 水泵的特性曲线
图1为水泵调速时的特性(H-Q)曲线。
用阀门控制时,当流量要求从减小到,必须关小阀门。
这时阀门的磨擦阻力变大,阻力曲线从移到,扬程则从上升到,运行工况点从A点移到B点。
用调速控制时,当流量要求从减小到(这里=),由于阻力曲线不变,泵的特
性取决于转速。
如果把速度从(为工频对应的转速)降到(为频率对应的转速),运行工况点则从A点移到C点,扬程从下降到。
根据离心泵的特性曲线公式:
①
式中 P——水泵使用工况轴功率,kW
Q——使用工况点的水压或流量,
H——使用工况点的扬程,m
r——输出介质单位体积重量,
η——使用工况点的泵效率
可求出运行在B点泵的轴功率和C点泵的轴功率分别为:
②
③
两者之差为:
ΔP=-=④
也就是说,用阀门控制流量时,有ΔP功率被损耗浪费掉了,且随着阀门不
断关小,这个损耗还要增加。
而用转速控制时,根据离心泵的比例定律,流量Q、扬程H、功率P和转速n之间有如下关系:
,,⑤
式中、、——转速为时泵的性能
、、——转速为时泵的性能
由⑤式可知,流量Q与转速n的一次方成正比;扬程H与转速n的平方成正比;轴功率P与转速n的立方成正比。
如果不是用关小阀门的方法,而是把电机
转速降下来,那么随着泵的输出压头的降低,在输出同样流量的情况下,原来消
耗在阀门上的功率就可以全避免,从而获得④式中ΔP大小的节能效果,这就是
变频调速节能原理。
简单地说,就是在不装变频调速装置时,泵的出口排量靠出口阀调节,流量
小时,靠关小阀门调节,增加了管道阻力,使部分能量白白消耗在泵出口阀门上。
安装变频调速器后,可以降低泵的转速,泵的扬程也相应降低,电机的电耗也相
应降低,使原来消耗在泵出口阀上的能量,用变频调速方法得到了解决。
4、变频器节能效果分析
在某工程中有一台水泵额定流量为50m3/h,配套电动机的效率为93%,配套变频器的效率为96%,水泵年运行时间按三班制取5580小时计。
一年中水泵有25%时间为额定流量运行,60%时间为80%额定流量运行,15%时间为60%额定流
量运行,如表a所示。
该水泵性能曲线如图2所示,对应性能表如表b所示。
表a 水泵的运行模式
图2 水泵的特性曲线
表b 对应图2水泵性能曲线的性能表
1)变阀调节控制流量时
假设为100%流量的用电功率,为80%流量的用电功率,为60%流量的用电功率,查性能曲线或性能表可知:
年有功电能消耗量:
式中——年平均有功负荷系数,取0.75
P ——计算有功功率
T ——年实际工作小时数,按三班制取5580h
2)变频调节控制流量时,由式⑤知:
年有功电能消耗量:
节电率为
5、结语
在各生产企业中,泵类的应用广泛,而传统的调节方式导致运行效率低,造成巨大的能源浪费,在采用变频调速控制方式后将大大提高设备的运行效率,节能降耗,降低生产成本。
参考文献:
[1] 吴民强泵与水泵节能技术问答中国电力出版社 1998
[2] 化工厂公用设施设计手册化学工业出版社 1999
[3] 钢铁企业电力设计手册冶金工业出版社 1996
作者简介:
王超,男,1986-,四川成都,本科,西安工程大学,中级职称,供配电,武汉中科水生环境工程股份有限公司,湖北武汉。