风机水泵压缩机变频调速控制节能与应用(含工频节流功率计算公式)
风机-水泵变频节能计算
风机水泵类负载使用变频器节能计算■风机水泵工作特性风机水泵特性： H=H0-(H0-1)*Q2H－扬程Q－流量H0－流量为0时的扬程管网阻力： R＝KQ2R－管网阻力K－管网阻尼系数Q－流量注：上述变量均采用标准值，以额定值为基准，数值为1表示实际值等于额定值风机水泵轴功率P：P= KpQH/ηbP－轴功率；Q－流量；H－压力；ηb－风机水泵效率；Kp－计算常数；流量、压力、功率与转速的关系：Q1/Q2 = n1/n2；H1/H2 =（n1/n2）2；P1/P2 =（n1/n2）3■变阀控制变阀调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节泵与风机的流量。
变阀调节时，泵或风机的功率基本不变，泵或风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生变化，泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。
■变频控制变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点，变速调节中没有附加阻力，是比较理想的一种调节方法。
通过变频器改变电源的工作频率，从而实现对交流电机的无级调速。
泵和风机采用变速调节时，其效率几乎不变，流量随转速按一次方规律变化，而轴功率按三次方规律变化。
同时采用变频调节，可以降低泵和风机的噪声，减轻磨损，延长使用寿命。
■节能计算示例假设电动机的效率＝98%IPER 高压变频器的效率=97%（含变压器）额定风量时的风机轴功率：1000kW风机特性：风量Q为0时，扬程H为1.4pu(标准值，以额定值为基准) ；设曲线特性为 H=1.4-0.4Q2年运行时间为：8000小时风机的运行模式为：风量100%，年运行时间的20%风量70%，年运行时间的50%风量50%，年运行时间的30%变阀调节控制风量时假设P100为100%风量的功耗，P70为70%风量的功耗，P50为50%风量的功耗P100=1000/0.98 = 1020kWP70=1000 x 0.7 x (1.4-0.4x0.72)/0.98 = 860kWP50=1000 x 0.5 x (1.4-0.4x0.52)/0.98 = 663kW年耗电量为：1020 x 8000 x 0.2 + 860 x 8000 x 0.5 + 663 x 8000 x 0.3 =6,663,200kWh假设电费以0.50元/kWh 计算，年耗电成本为: 6663200 x 0.5=3,331,600 元变频调节控制风量时假设P100为100%风量的功耗，P70为70%风量的功耗，P50为50%风量的功耗P100 = 1000 / 0.98 /0.97 = 1052kWP70 = 1000 x 0.73 / 0.98 / 0.97 = 360kWP50 = 1000 x 0.53 / 0.98 / 0.97 = 131kW年耗电量为：1052 x 8000 x 0.2 + 360 x 8000 x 0.5 + 131 x 8000 x 0.3=3,437,600kWh假设电费以0.5元/kWh 计算，年耗电成本为3,437,600 x 0.5=1,718,800 元1年所节省的电费 3,331,600 – 1,718,800 = 1,612,800 元节电率为 1,612,800/3,331,600 = 48.3%。
变频技术在风机、泵类负载节能中的应用
变频技术在风机、泵类负载节能中的应用摘要：本文通过变频调速在风机、水泵类设备上的应用，阐述了风机、水泵变频调速的节能原理。
介绍了风机、水泵负载对变频器的性能要求。
关键词：变频器；风机、水泵；节能；0.前言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。
造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。
由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量、风量，应用变频器节电率为20％～50％，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的大量浪费。
因此推广交流变频调速装置效益显著。
1.变频调速节能原理1.1变频节能由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）×H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果风机、水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。
即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。
例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％。
2.2 功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
水泵设备的节能量计算方法(含公式)
水泵设备的节能量计算方法(含公式) 根据水泵系统节能技术改造特征，选择合适的计算方法计算水泵系统节能量。
1、用于流体输送的泵类系统节能量计算1.1负荷恒定工况用于流体输送泵类系统节能量计算本计算适用于但不仅限于以下几种情况：——采用高效电机更换现有电动机;——采用高效泵更换现有泵；——选用在高效区工作的泵(更换泵或更换叶轮)。
1.1.1基准期泵类系统单位流量电耗按式⑴计算：w1=p1∕η .. (1)式中：W1——基准期泵类系统单位流量电耗，单位为千瓦时每立方米(kWh∕m3)；P.——基准期泵类系统电动机输入平均功率，单位为千瓦(kW)；F1一一基准期泵类系统平均流量，单位为立方米每小时(m3∕h)。
1.1.2统计报告期泵类系统单位流量电耗按式⑵计算：W 2=P2ZEi (2)式中：——统计报告期泵类系统单位流量电耗，单位为千瓦时每立方W2米(kWh∕m3)；P——统计报告期泵类系统电动机输入平均功率，单位为千瓦2(kW)；——统计报告期泵类系统平均系统流量，单位为立方米每小时F2(m7h)o1.1.3节能技术改造后泵类系统节能率按式(3)计算：ξi=(W1W2)/W1X1Oo% (3)式中：。
一一节能技术改造后泵类系统节能率。
1.1.4统计期负荷恒定工况用于流体输送泵类系统节能量按式⑷计算：Q i=PMIXTXk (4)式中：Q.——统计期泵类系统节能量，单位为吨标准煤(tee)；统计期泵类系统运行时间，单位为小时(h)；k——能源折标准煤系数。
12、负荷变化工况用于流体输送泵类系统节能量计算本计算适用于但不仅限于以下情况：——采用水泵无级调速定压控制节能技术。
1.2.1节能技术改造后泵类系统节能率按式⑸计算：42=(6-B)∕<χ1OO% ..... . (5)式中：&——节能技术改造后泵类系统节能率。
注1：由于工况变化，需要在所有典型工况时段内测量平均功率。
注2：应保证基准期和统计报告期内所用典型工况一一对应、完全相同的条件下进行节能量计算。
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。
变频调速节能量的计算方法
变频调速节能量的计算方法引言变频调速在工业领域中被广泛应用，它通过调整电机的转速来控制负载的运行速度。
相较于传统的固定转速控制方式，变频调速可以提供更大的灵活性和节能效果。
在工业生产中，电机通常是耗电最多的设备之一。
通过使用变频调速技术，可以有效地降低电机的运行功率，从而实现节能的目的。
本文将介绍变频调速节能量的计算方法。
变频调速节能量的计算方法变频调速节能量的计算方法主要分为以下几个步骤：1. 收集数据首先，需要收集有关电机的运行数据。
这些数据包括电机的额定功率（P0），电机的额定转速（N0），以及使用变频调速后的功率（P1）和转速（N1）。
2. 计算效率根据电机的额定功率和转速，可以计算出电机的额定效率（η0）。
同时，使用变频调速后的功率和转速，也可以计算出变频调速运行时的效率（η1）。
3. 计算节能量节能量的计算公式如下：节能量 = (P0 - P1) / P0 * 100%其中，P0为电机的额定功率，P1为使用变频调速后的功率。
4. 计算节能百分比节能百分比可以用来衡量采用变频调速技术后，实际节省的能源占总能源消耗的比例。
计算公式如下：节能百分比 = (P0 - P1) / P0 * 100%其中，P0为电机的额定功率，P1为使用变频调速后的功率。
5. 实际应用举例下面以一个具体的实际应用为例来说明节能量的计算方法。
假设一台电机的额定功率为10 kW，额定转速为1500 rpm。
通过变频调速技术，将电机的功率降低至8 kW，转速降低至1200 rpm。
根据上述的计算方法，我们可以得出以下结果：•电机的额定效率（η0）= 0.9•变频调速运行时的效率（η1）= 0.87•节能量 = (10 - 8) / 10 * 100% = 20%•节能百分比 = (10 - 8) / 10 * 100% = 20%根据以上计算结果，使用变频调速技术后，该电机的节能量为20%，节能百分比也为20%。
结论变频调速技术在工业生产中具有很大的节能潜力。
水泵和风机的功率计算及风量、风压的附加系数
本资料由“北京-江南雨”整理。
①通风机(水泵)的机械效率(传动效率)：ηm=N/N m②通风机的(全压)效率或水泵的效率：η=N y/N=P·Q/N（风机）η=N y/N=γ·H·Q/N（水泵）③通风机(水泵)的电机功率：N m =K×N/ηm= K×N y/(η·ηm)= K×P·Q/(η·ηm) （风机）N m =K×N/ηm= K×N y/(η·ηm)= K×γ·H·Q/ (η·ηm)（水泵）④通风机或水泵的有效功率（轴出功率）：N y= P·Q=γ·H·Q（W）⑤通风机或水泵的轴功率（轴入功率）：N （W）⑥注意：以上公式中，通风机风量Q的单位为m3/h，电机容量安全系数K=1.15～1.55.7.2选择通风机时，应按下列因素确定：1、采用定转速通风机时，通风机的压力附加：10%～15%；通风机的风量附加： 5%～10%；2、采用变频通风机时，通风机的压力应以系统计算的总压力损失作为额定风压，但风机电动机的功率应在计算值上再附加：15%～20%；3、除尘系统，风量附加：10%～15%（正压除尘器系统不计除尘器的漏风量）；风压附加：10%；4、排烟系统，风量附加：10%～20%；风压全压应满足最不利环路要求；5、风机的选用设计工况效率，不应低于风机最高效率的：90%；5.8.2风管漏风量应根据管道长短及其气密程度，按系统风量百分率计算。
一般送风系统漏风率宜采用：5%～10%；一般排风系统漏风率宜采用：5%～10%；除尘系统漏风率宜采用：10%～15%；5.8.3通风、除尘、空气调节系统各环路的压力损失应进行压力平衡计算。
各并联环路压力损失的相对差额，不宜超过下列数值：一般送风系统各并联环路压力损失相对差额，不宜超过15%；一般排风系统各并联环路压力损失相对差额，不宜超过15%；除尘系统各并联环路压力损失相对差额，不宜超过10%；。
变频调速节能技术在矿山风机、水泵的应用
变频调速节能技术在矿山风机、水泵的应用前言能源势与节能能源短缺和环境污染是人类当前共同面临的世纪性难题。
我国人口众多，能源资源相对匮乏,节约能源犹显重要。
电力资源是资源战略问题中的重中之重，是国民经济和社会发展的重要基础。
通过技术进步，逐步提高电力利用效率，节省有限的自然资源，保护环境，实现可持续发展。
“ 十一五”规划建设目标是实现单位GDP能耗下降20％，主要途径有三个，包括结构节能、推进技术节能及管理节能。
据资料显示我国高、低压电动机总容量在35000MW以上，大部分为风机泵类负载，它们大多工作在高能耗、低效率状态。
覆盖电力、石油、化工、冶金、制造、环保、市政等行业，其耗电量占全国总用电量的40％左右。
而水泵和风机的一个特点是负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
如可根据所需的流量调节转速，就可获得很好的节电效果，一般可节电20％～50％。
目前我国大型异步电动机应用变频调速刚刚起步，但国外已经广泛使用，而且随着电力电子器件的发展，高压变频装置的型式多种多样。
通过他们长期的运行实践可以发现：应用高压大功率变频调速系统的经济效益良好、其可靠性也可以得到保证。
变频调速以其优异的调速、起动和制动性能、高效率、高功率因数、良好的节电效果及广泛的适用范围等优点被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。
微能公司结合本单位的实际情况，根据集团公司的要求专门成立了节能办公室，使整体能耗下降12%，在风机、水泵上的应用效果犹其明显。
一、节电原理调速节电1.1 改造项目介绍矿石破碎除尘离心风机，取水离心水泵，浮选机组（特性与水泵相似）。
1.2 运行工况分析(以风机为例说明)在实际运行时，由于采用进风门挡板调节，大部分的能量都被消耗在挡板上了，且挡板的开度越小则耗能就更多。
在一般情况下，采用挡板调节的风机其实际消耗功率与风量大致成正比，与风门的开度也大致成正比，从上述工况中的风门开度及电流参数也可以看出这一点。
节能计算公式
节能计算公式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One15.1.2 工频状态下的耗电量计算Pd ：电动机功率 ；Cd ：年耗电量值 ； U ：电动机输入电压 ；I ：电动机输入电流 ；cosφ：功率因子； T ：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比 电机耗电功率计算公式：Pd =3×U×I×cosφ …①累计年耗电量公式：Cd= T ×∑（Pd ×δ） …②5.1.3 变频状态下的年耗电量计算1、对于风机负载，变频状态下的计算如下：P ＇：风机实际轴功率 ； P 0：风机额定轴功率 ；Cb ：年耗电量值； Q ＇：风机实际流量 ；Q 0：风机额定流量；H ＇：风机出、入口压力差 ；H 0：风机额定风压；T ：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比 计算公式：230300''P '⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=H H Q Q P …③ 网侧消耗功率：d b b P P ηη⨯=' …④ 累计年耗电量公式：Cb= T ×∑（Pb ×δ） …⑤电动机效率d η与电动机负荷率β之间的关系如图一所示。
变频器效率b η与系统负荷率β之间的关系如图二所示。
01020304050607080901000102030405060708090100电动机负荷率（%）电动机效率（%）图一 10080828486889092949698100效率（%）负载百分比HARSVERT-A系列变频典型系统效率典型系统效率图二2、对于水泵负载，变频状态下的计算如下：Pd’：电动机轴功率 ； P ′：水泵轴功率 ；d η：电动机效率 ；b η：变频器实际效率 ；Q ：水泵出口流量 ；H ：水泵出、入口压力差，λ:管网特性系数。
由轴功率：P ′=H Q ⋅⋅λ …⑥ ，代入水泵的额定值，得出其管网特性系数λ。
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风机水泵负载变频调速节能原理
相似定律：两台风机或水泵流动相似，在任一对应点上的统计和尺寸成比例，比值成相等，各对应角、叶片数相等，排挤系数、各种效率相等。
流量
按照相似定律，由连续运动方程流量公式：
φπη
η
⨯⨯⨯⨯⨯
=⨯⨯
=d D A v
m v
m v
v v q
流速公式： 60
π
⨯⨯=
n D v m 式中：
q v
——体积流量，s m
3
；
η
v
——容积效率，实际容积效率约为0.95；
A ——有效断面积（与轴面速度v
m
垂直的断面积），m²；
D ——叶轮直径，m ； n ——叶片转速，r/mi n ； b ——叶片宽度，m ；
v
m
——圆周速度，m/s ；
φ——排挤系数，表示叶片厚度使有效面积减少的程度，约为0.75～0.95；
按照电机学的基本原理，交流异步电动机转速公式： p f s n ⨯⨯-=60)1( 式中： s ——滑差； P ——电机极对数； f ——电机运行频率。
流量、转速和频率关系式：
f n q v
∞∞⇒ 可见流量和转速的一次方成正比，和频率的一次方成正比。
扬程
按照流体力学定律，扬程公式：²2
1
v m H ⨯⨯=
ρ 扬程、转速和频率关系式：
可见扬程和转速的二次方成正比，和频率的二次方成正比。
式中：H ——水泵或风机的扬程，m ；
功率
风机水泵的有效功率：每秒钟流体经风机水泵获得的能量。
水泵：H g q P
v
e
⨯⨯⨯=ρ
或 风机：
P q P v
e
⨯=
可见有效功率和转速的三次方成正比，和频率的三次方成正比。
式中：
P
e
——有功功率，w ；
ρ——流体质量密度，m Kg
3
；
P ——压力，Pa ；
电量
风机水泵效率：有效功率和轴功率之比。
η
p
轴功率：电动机输出给风机水泵的功率。
轴功率（电动机的输出功率）公式： η
ρp
v
sh
H
g q P
⨯⨯⨯=⇒
水泵
η
p
v
sh
P
q P
⨯=⇒
风机
电动机和风机水泵的传动效率： η
c
电动机效率：
η
m
电量（电动机的输入功率）公式：
η
ηm
c
sh
g
P P ⨯=
η
ηηρp
m
c
v
g
H
g q P
⨯⨯⨯⨯⨯=
⇒水泵
ηηηρp
m c g
P
P
⨯⨯⨯=
⇒风机
节能
工频状态下的耗电量计算
Pd ：电动机功率 ； ηd ：电动机效率 ； U ：电动机输入电压 ； I ：电动机实际运行电流 ；cos φ：功率因子。
计算公式：Pd =3×U ×I ×cos φ
然后将电机实际工频下运行的电流代入上面的公式，得出电机工频状态下的功率Pd 。
通过在系统电源进线侧用测电流的方法计算节电率 Pd =3×U ×I ×cos φ=3×10×46×0.8=637.4KW
风机设备属平方转矩负载，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 ∝n 2，P ∝n 3；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。
通过风机数据，依据
3
02
3
03
0''''⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Q Q H H n n P P dn 公式可依次求得风机在采用变频调速运行时对应的风机总功耗
'
P 。
综合考虑取电动机效率d η=0.9、和变频器的效率b η=0.96，
则网测功率损耗
%
100'
⨯⋅=
b
d b P P ηη
节电率 =%100)
(⨯-d b d P P P
引风机计算为例：
风机实际轴功率P ′=dn P H H ⨯⎪
⎪⎭⎫ ⎝⎛2
3
0'=5001.56.22
3⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=182 kW
变频网侧功耗
%100'
⨯⋅=
b d b P P ηη=%10096.09.0182⨯⎪⎭⎫
⎝⎛⨯= 211 kW
离心泵负载，采用出口控制流量的方式，电动机在工频运行时，系统中流量变化与功率的关系为 P n 0.6Q 0.4⨯+=）（阀
P
，式中Q 为流量。
供水系统还有自动控制、无污染等明显优势。
变频系统保证系统小流量供水，解决小流量甚至零流量供水时大量电能的浪费问题，从运行控制上进一步节能。
电动机节能 第一章 节能概述
电动机广泛应用于拖动风机、泵、鼓风机、空气压缩机、制冷机和车床等机械传动装置及其他各类电气设备，量大面广的终端耗能大户。
电机系统包括电动机、被拖动装置、传动控制系统及管网负荷。
图1 制冷系统流程图
电机系统节能改造的技术途径主要有以下几个方面： 1．加速设备淘汰更新。
加大力度对老旧设备的更新改造，坚持使用国家推荐的节能型设备。