变频器在风机及泵类负载节能降耗中的作用

现代工业自动化专题

题目名称变频器在风机及泵类负载节能降耗中的作用学院自动化学院

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2013年 6 月25 日

变频器在风机及泵类负载节能降耗中的作用

前提：节能减排作为扩大内需、稳定增长的重要结合点，政府已经采取措施支持扩大节能环保产品消费、加大节能环保领域投资力度。首先在节能家电方面，政府出台的财政补贴政策预计拉动4500亿元的节能家电消费需求，形成1170万吨标准煤的年节能能力；其次，在新能源和可再生能源方面，财政部将加大支持力度，显著提高新能源与可再生能源在中国能源消费中的比重，并且重点支持煤层气、页岩气等非常规油气资源发展，争取尽早实现产业化；第三，新能源汽车也是今年财政政策关注的重点领域。当然，工业领域作为能耗的大户无疑是节能减排的重点，在供配电系统、变电设备、照明系统及电气设备中采取节能措施都是常见的做法，其中电气设备，尤以提高功率因数，减少无功损耗等方面为重。”

摘要: 从理论上分析了风机、泵类负载的流量、转速、扬程与功率之间的关系, 举例证明了应用变频调速器来改变风机流量比调节风门开度改变流量的方法节能降耗效果更显著。

关键词: 风机; 水泵; 变频调速; 节能降耗; 效果

风机、水泵是工矿企业用量大、耗电多的通用机械, 其用电量约占企业用电总量的40%以上。风机、泵类负载多是根据满负荷工作量来选型, 实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态。据统计, 风机、泵类负载运行效率经常在50%～70%。当生产工艺要求流量

变化时, 常用调节风门、闸门开度的方式来调节流量大小, 以适应生产工矿要。大量电能消耗在挡板上, 运行效率低, 能源浪费严重。

在工矿企业新建和改扩建项目中, 如何应用新技术降低风机、泵类负载运行中的能量损耗,做好节能、节电工作, 是科技人员的重要责任。

理论

1 节能分析

风机、泵类具有相似的负载特性, 均属于二次方转矩负载, 从理论上讲具有以下特点:

Q2/Q1=N2/N1H2/H1 =(N2/N1)2P2/P1 =(N2/N1)3式中: Q1、Q2 ———流量, m3/s; N1、N2 ———转速, r/min; P1、P2 ———功率, kW; H1、H2 ———扬程, m。

从这三个公式中可以看出, 风机、泵类负载的流量与转速成正比, 扬程与转速的二次方成正比, 功率与转速的三次方成正比。当流量需要改变时, 只改变风门或闸门的开度, 而电机保持恒速运转, 所需功率降幅很小, 工作效率低。如通过调节转速来控制, 则所需功率以近似流量的三次方大幅度下降。

下面以风机为例进行分析, 图1所示为风机压力—风量特性曲线, 其中曲线1为风机在额定转速(N1)下的自然工作特性, 曲线2为风机在转速(N2)下的工作特性; 曲线3为自然压力—风量特性曲线, 曲线4为改变风门开度来调节流量时的压力—风量特性曲线。曲线1与曲线3的交点A为自然工作点, 设A点的风量QA为100%,此时所需

功率PA=HAQA。

图1 风机压力—风量特性曲线

当生产工艺要求风量减小时, 调节风门开

煤炭加工与综合利用

COALPROCESSING&COMPREHENSIVEUTILIZATION

No13, 2007度, 电机转速保持不变, 风道压力增加, 当流量减小到Q2(80%QA)时, 风道压力增大到112HA,

风机工作特性由曲线3过渡到曲线4, 系统由自然工作点A变到工作点B, 此时所需功率PB=HBQ2=112HA×018QA=0196PA。可见风机输出轴功率随风量的减少仅降低了4%, 大量能量损失在风门挡板上, 风门也极易损坏, 同时由于风道承受的压力加大, 使机械设备容易损坏, 产生跑漏风现象。

如果采用变频调速, 当风量减小时, 调节电机转速到N2, 风机工作特性由曲线1过渡到曲线2, 系统由自然工作点A变到工作点C, 此时所需功率PC=HCQ2=017HA×018QA=0156PA, 降低了44%。可见当风量下降20%时, 风机输出轴功率下降了44%, 同时, 随着转速的降低, 风道压力降低到017HA, 系统运行性能稳定, 安全高效, 节能效果显著。

图2所示为功率随风量变化的曲线, 其中PD为调节风门开度控制流量的功率曲线, PZ为变频调速控制流量的功率曲线, 由图2可以

看出, 在所需风量相同的情况下, 转速控制比风门控制消耗功率低, 节电率高, 以风量降低到80%QA为例,转速控制比风门控制增大的节电率为:

(PB- PC) /PB×100% = ( 0196PA-0156PAPC) /0196PA×100%=41%由此可见, 变频调速是风机、泵类负载节能降耗的最佳选择。

图2 功率随风量变化曲线

2 经济效益分析

变频调速装置在国内各行业广泛应用, 如城市给排水、冶金、石化、煤炭等, 节约了大量资源, 降低了生产成本。

例如, 某煤矿主扇风机采用GAF3515- 2111- 1FB型轴流式通风机, 其配套主电机为交流异步电动机, 额定电压6kV, 额定功率3200kW。

通过调节风叶角度调节风量大小。通风技术参数为: 通风容易时期风量450145m3/s, 负压2540Pa, 风机轴功率1754kW, 扇叶安装角度为0度; 通风困难时期风量450145m3/s, 负压4122Pa, 风机轴功率2542kW, 扇叶安装角度为10度; 风机24h运行, 年运行约365d, 生产周期10a, 其中通风容易时期约7a, 通风困难时期约3a。对系统进行改造, 采用变频调速控制风量, 目前国外进口6kV等级变频调速设备约1300元/kW, 一套投资416万元。

根据已知的通风参数对主扇风机采用变频调速的节能效果进行估算:(1)通风容易期最大轴功率1742kW, 根据风量负压可算出定速

时风机效率为0165, 采用变频调速可将风机的效率调至80%, 则风机轴功率为: (450155×2540) ÷1000÷018=1430(kW)。

比调节扇叶角度控制时节能1742- 1430=312(kW), 年节电312×24×365=2733120(kW·h)。若电价按015元/kW·h计算, 每年节约电费137万元。按静态投资分析法, 在通风容易期一套进口产品投资回收期为416÷137=3a。

(2)通风困难期最大轴功率2542kW, 根据风量负压可算出定速时风机效率为0176, 采用变频调速可将风机的效率调至80%, 则风机轴功率为: (450155×4122) ÷1000÷018=2321(kW)。

比调节扇叶角度控制时节能2542- 2321=221(kW), 年节电量221×8760=1937065(kW·h), 年节约电费97万元。

(3)在生产周期10a内, 共节约电费137×7+97×3=1250(万元)。变频调速节能装置的节能原理

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、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，COS Ф≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

3、软启动节能

由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（４-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

结束语

随着科学技术的发展, 变频器调速技术被广泛应用于各工业生产领域, 尤其是对于要求流量不断变化的风机、泵类负载。采用变频器调速控制流量, 从根本上克服了调节风门、闸门开度控制流量的弊端, 系统运行效率高, 节电节能效果显著, 同时变频器可实现电动机的软启软停, 避免了电机启动时的冲击, 事故率少, 维护费用低, 延

长了设备使用寿命, 提高了企业经济效益和竞争力, 为企业节能降耗发挥了巨大作用。

附图

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空冷风机变频原理及故障分析

空冷风机变频原理及故障分析山西漳山发电有限责任公司刘铉关键词: 直接空冷系统变频器控制回路故障分析摘要: 本文分析了直接空冷系统风机变频技术的原理，同时对应用过程中存在的问题和解决方法进行了介绍，并提供了一些经验和建议一、直接空冷系统概述目前我国火力发电厂多采用水冷技术,面对越来越紧迫的水资源缺乏问题,新建大型火力发电厂都在利用直接空冷技术代替传统的湿冷技术，直接空气系统是利用空气直接冷却汽轮机排汽，汽轮机排汽经布置在空冷岛顶部的散热器后，在散热器下部轴流风机的冷却风作用下，压力降低，温度下降，凝结成水回到凝结水箱中，未凝结的蒸汽和空气从散热器顶部由真空泵抽走，避免在运行中空冷凝汽器内部的某些区域形成死区，导致换热效果降低以及冬季冻结。空冷技术的核心在于控制汽轮机背压，由于火力发电是一个十分复杂的能量转换过程，汽轮机背压受多种因素影响，变化复杂，因此直接空冷机组多采用变频技术来控制轴流风机转速，达到调节汽轮机背压的目的。二、空冷风机变频原理分析变频器分为交一交和交一直一交两种形式。交一交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器，而交一直一交变频器则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率、电压均可控制的交流，又称间接式变频器。我公司采用的空冷风机变频器属于间接式变频器，其原理如图2-1所示，由主回路(包括整流器、中间直流环节、逆变器)和控制回路组成，分述如下: 图2-1 变频器结构原理图

1、整流器：功率整流器是一个半控式桥式电路，它对三相交流电源电压进行整流并产生恒定的直流传输线电压Vd，如图2-2 图2-2 整流器前后波形整流器下部的一个串联的电阻器通过一个二极管与电源端连接，它是一个预充电装置，能够防止浪涌电流。 2、中间直流环节：由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，无论电动机处于电动或发电制动状态，其功率因数总不会为1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件电容器来缓冲，它可以使得整流器输出电压变的平滑。在整流器和中间电路之间安装的输入轭流圈，其作用是使线电流变的平滑，减少系统的混乱，另外，为了保证安全，在直流传输中还安装有一个高速熔断器。 3、逆变器：逆变器通常由六个大功率晶体管及相应的六个反并联的二极管来完成，这里问题的关键是何时控制六个晶体管的导通，才能得到我们所需要的U.V.W 输出。我们姑且将六只晶体管分为U.V .W 三相，对每一相的上下两只晶体管分别称为该相的上臂和下臂。很显然，对于每一相的上下两臂是不能同时导通的，不然，不仅不能得到电机定子所需电压，而且还会出现直流环节的两极直接短路导通，将引发事故(称为直通现象)，这是千万应该避免的。其中与功率管反并联的六只二极管，称为续流二极管。因电动机的绕组是电感性的，其电流具有无功分量，它们为无功分量返回直流电源时提供通路。另外，当同一相的上下两臂处于交替切换时，为防止直通现象，在某一段时间内.物理上要求两管均处于截至状态，因而只有另两相中的两只管工作，也不时地需要续流二极管提供续流通路。在保证不直通的情况下，假设我们按以下的规律来控制晶体管导通: T1.T6.T5 T1.T6.T2 T1.T3.T2 T4.T3.T2 T4.T3.T5 T4.T6.T5 我们来分析在一个周期内，线电压Uuv.U vw.U wu的波形。在一个周期内画出各个管子的工作状态如图2-3所示。

风机变频调速节能改造的分析及计算

风机变频调速节能改造的分析及计算张恒谢国政张黎海（昆明电器科学研究所，云南昆明 650221）摘要：以变频调速改造来达到调节工业工程所需风量成为目前实现电机节能的一种主要途径。当我们进行变频节能改造时，投入和收益是必须认真考虑的，收益就涉及到节能量的计算。在变频器未投运之前，计算节能量是比较困难的。本文通过分析变频节能的原理，介绍了针对阀门及液力耦合器调节流量系统的变频改造的节能估算的一些思考及方法。关键词：风机变频节能原理调速节能阀门液力耦合器节能估算一、引言在工业生产、发电、居民供暖（热电厂）和产品加工制造业中，风机水泵类设备应用范围广泛。其电能消耗和诸如阀门、挡板、液力耦合器等相关设备的节流损失以及维护、维修费用约占到生产成本的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，以及能源的危机，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。变频调速因其调速效率高，力能指标（功率因数）高，调速范围宽，调速精度高等优势，又可以实现软起动，减少电网的电流冲击及设备的机械冲击，延长设备使用寿命，对于大部分采用笼型异步电动机拖动的风机水泵，变频调速不失为目前最理想的调速节能方案。由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能量是困难的，这在一定程度上影响了变频调速节能改造的实施。

二、变频器节能的调速实质和原理节约能源最根本的方法就是要提高能源的利用率，所谓的“节能”，不仅仅是节省能耗，还包括不浪费能源，用一句最简单的话说就是：“需要多少，就提供多少!” 变频器本身不是发电机。在变频器应用到风机等平方转矩负载的工业场合中，其节能原因不是由变频器本身带来的，而是通过变频器的调速特性来减小风机输出流量以适应工况中实际所需流量。叶片式风机水泵的负载特性属于平方转矩型，即负载的转矩与转速的二次方成正比。风机水泵在满足三个相似条件：几何相似、运动相似和动力相似的情况下遵循相似定律；对于同一台风机（或水泵），当输送的流体密度ρ不变仅转速改变时，其性能参数的变化遵循比例定律：流量 (Q)与转速(n)的一次方成正比；扬程（压力）H 与转速的二次方成正比；轴功率 (P)则与转速的三次方成正比。即： ''n n Q Q = ; 2''(n n H H = 2''(n n p p = ; 3''(n n P P = 当风机、水泵的转速变化时，其本身性能曲线的变化可由比例定律作出，如图1所示。因管路阻力曲线不随转速变化而变化，故当流量由Q1变至Q2时，运行工况点将由A 点变至C 点。图1风机流量、压力特性

风机水泵节能分析

风机水泵节能分析 LH-300型节电装置，是我公司研制生产的具有国内领先水平的最新一代中低压电动设备专用节电产品，它是目前独具特色的高智能化节电装置，可广泛用于水泵、风机、电机、制冷机、空压机、注塑机、中央空调系统等电动设备。该产品是集国际先进的可编程技术、变频技术、智能化控制技术为一体，采用专门设计的节电控制软件和节能波形，自动调节电动设备的供电参数并进行优化控制，使系统始终保持在最佳经济运行状态，最大限度的节约电能，从而达到减少电费开支的目的。 1、节电原理：当电动设备处于空载、半载、轻载、满载、超载时，通过主板控制系统，根据负载的工作状态，变频调速动态调整供给电动设备的电压、电流、有功量、无功量、频率、功率、功率因数等达到转距与负载精确匹配，使电动设备保持在最佳、最经济的运行状态。 2、设备保护 1）、节电装置本身具有软启动功能，能使电机在设置好的V/F曲线上平滑调速和起制动，保持V/F比值基本不变，这样在相当小的电流下也能达到高启动转距，保持设备正常启动，启动电流的降低，可以消除高启动电流对设备的冲击，使齿轮和传动带平稳运转，延长其使用寿命。 2）、节电装置具有完善的故障诊断系统和保护功能，其内部设有电子过热过载继电器能根据节电装置输出电流/频率时间的模拟来监视电动机的缺相、过压、过流、过载及过热，及时停止节电装置输出，保护电动机免遭过热烧毁。 3）、节电装置对电源方面的过压、欠压、缺相等进行检测并显示，可帮助维修人员及时找到故障点。 4）、可通过对载波频率的设置，有效的减少电机噪声，减少电机漏电流。 3、节电装置带有市电（正常用电，非节电状态）和节电的转换装置，当节电状态出现故障时，将开关打到市电状态，生产设备仍可正常运转，对生产不会产生影响。低压风机水泵节能装置的节能原理 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％，转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％. 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，使用节电装置后，由于节电装置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。 3、软启动节能由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用节能装置后，利用变频技术的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。系统特点： 1．输入功率因数高，在整个速度范围内典型值为95%或更高，电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波抑制装置 2．输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，可接普通电机，对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减少轴承、叶片的机械震动，输出线可以长达100米 3．标准操作面板配置或LED屏操作界面 4．功率电路模块化设计，如果需要，可在数分钟内更换损坏的模块，维护简单 5．完整的故障检测电路，精确的故障报警保护

变频水泵节能原理及分析

前言离心式水泵在我国当前的工农业生产和人民日常生活中起到很大的作用，水泵使用三相异步电动机进行拖动，其流量和压力等控制对象大多采用管道阀门截流的调节方式。这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制，但是浪费了大量的电能，不是一种经济的运行方式。在电力能源越发短缺的今天，找寻并普及一种既经济又方便的水泵运行方式，对节能工作有着重大的意义。 1、离心式水泵工作特性 1.1 离心式水泵工作原理离心式水泵是一种利用水的离心运动的抽水机械。由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。起动前应先往泵里灌满水，起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管。叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断地从低处被抽到高处。 1.2 泵类负载特性分析为适应用户用水量的变化，调节出水流量，现通常采用两种方法来完成流量的连续调节。一种是利用控制阀或节流阀进行节流，以改变出水流量；另一种是泵的调速控制，调节泵的转速来改变出水流量。图1为水泵调速时的全扬程特性（H—Q）曲线。图1 水泵调速时的H-Q曲线

在上图中，曲线n0表示，管路中阀门开度不变时，水泵在额定转速下的扬程—流量曲线。R1表示水泵转速不变时，全扬程与流量之间的关系曲线，又称管阻特性曲线。H0为供水量Q接近0时，所需的扬程等于实际扬程，其物理意义是：如果全扬程小于实际扬程，系统将不能供水。由上图可知，水泵的扬程特性曲线和管网的管阻特性曲线有交叉点，这个点就是水泵工作时既满足扬程特性又满足管阻特性，供水系统工作于平衡状态，系统稳定运行。在使用管道阀门控制时，当流量要求从QA减小到QB，就必须减小阀门开度。这时供水管道的阻力变大，管阻特性曲线从R1移到R2，扬程则从HA上升到HB，运行工况点从A点移到B点。在使用水泵调速控制时，当流量要求从QA减小到QB，由于阀门开口度不变，管道的阻力曲线R不变，此时水泵的特性取决于其转速。如果把速度从n0降到n1，运行工况点则从A点移到C点，扬程从HA下降到HC。根据离心泵特性曲线公式：其中：P——为泵使用的工况点轴功率（KW）； Q——为使用工况点的水压或流量（m2/s）； H——为使用工况点的扬程（m）； ρ——为输出介质的密度（kg/m3）； η——为使用工况点的泵的效率（%）。由公式1，可得出在使用阀门调节时，水泵运行在B点的轴功率，和用转速调节时，水泵运行在C点的轴功率分别为：

变频器在风机上的应用

一、概述：目前在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机、水泵在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体和液体的流量、压力、温度等；目前，许多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体或液体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体、液体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。变频调速器的出现为交流调速方式带来了一场革命。随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频调速性能日趋完美，已被广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。变频调速用于交流异步电机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式。而且结构简单，调速范围宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著，已经成为交流电机调速的最新潮流。二、变频节能原理： 1. 风机运行曲线采用变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。由图可以说明其节电原理：图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4）为变频运行特性（风门全开）假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门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，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。 2.风机在不同频率下的节能率

风机的变频调速节能改造的节能空间估算

风机的变频调速节能改造的分析及计算摘要：以变频调速改造来达到调节工业工程所需风量成为目前实现电机节能的一种主要途径。当我们进行变频节能改造时，投入和收益是必须认真考虑的，收益就涉及到节能量的计算。在变频器未投运之前，计算节能量是比较困难的。本文通过分析变频节能的原理及分析，介绍了针对阀门及液力耦合器调节调节流量系统的变频改造的节能估算的一些思考及方法。关键词：风机变频节能原理调速节能阀门液力耦合器节能估算一、引言在工业生产、发电、居民供暖（热电厂）、和产品加工制造业中，风机水泵类设备应用范围广泛;其电能消耗和诸如阀门、挡板、液力耦合器等相关设备的节流损失以及维护、维修费用约占到生产成本的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，以及能源的危机，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。变频调速因其调速效率高，力能指标（功率因数）高，调速范围宽，调速精度高等优势，又可以实现软起动，减少电网的电流冲击及设备的机械冲击，延长设备使用寿命，对于大部分采用笼型异步电动机拖动的风机水泵，变频调速不失为目前最理想的调速节能方案。由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能是困难的，在一定程度上影响了变频调速节能改造的实施。本文通过分析变频节能的原理及分析，介绍了针对阀门及液力耦合器调节调节流量系统的变频改造的节能估算的一些思考及方法。二、变频器节能的调速实质和原理节约能源最根本的方法就是要提高能源的利用率，所谓的“节能”，不仅仅是节省能耗，还包括不浪费能源，用一句最简单的话说就是：“需要多少，就提

风机水泵变频节能计算

■风机水泵工作特性风机水泵特性： H=H0-(H0-1)*Q2 H－扬程 Q－流量 H0－流量为0 时的扬程管网阻力： R＝KQ2 R－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/ηb P－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力：1000kW 风机特性：风量Q 为0 时，扬程H 为标么值，以额定值为基准) ；设曲线特性为H=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/ = 1020kW P70=1000 x x = 860kW P50=1000 x x = 663kW

水泵深度变频节能改造分析

水泵深度变频节能改造分析发表时间：2018-03-20T11:41:12.230Z 来源：《电力设备》2017年第29期作者：刘辉 [导读] 摘要：目前多数火力发电厂都采用“一拖一”“一拖二”方案对凝结水泵进行变频改造，对提高电厂经济性的同时也给凝结水系统的控制及操作提出了新要求。（安徽晋煤中能化工股份有限公司安徽阜阳 236400）摘要：目前多数火力发电厂都采用“一拖一”“一拖二”方案对凝结水泵进行变频改造，对提高电厂经济性的同时也给凝结水系统的控制及操作提出了新要求。本文以凝结水变频控制系统出发，并结合实际生产数据分析，提出凝结水泵变频调节系统节能改造的相关建议。关键词：凝结水泵；变频运行；节能效果 1凝结水系统概述凝结水泵是火电厂的重要辅机，其耗能在厂用电中占一定的比重。凝结水泵工频方式运行时耗能高、节流损失大、压力高，使凝结水系统的整体效率偏低。目前，大多数火电厂都对凝结水泵进行了变频改造，多采用“变频一拖一”“变频一拖二”运行方式，一般可节电30%左右，且设备运行可靠，可明显提高电厂的技术和经济指标，所以凝结水泵变频改造技术己成为电力行业广泛推广的节能项目之一。本文以华能营口热电厂凝结水泵的深度变频改造为例，分析其节能效果。某厂两台330MW机组，每台机组配备3台50%容量的凝结水泵，2台运行1台备用，其中A泵采用“变频一拖一”控制，B，C泵采用“变频一拖二”控制，同时给水管道上配置了除氧器给水主调节阀和给水辅调节阀。凝结水泵采用抽芯式结构，部件可拆装更换，泵壳设计成全真空型。凝结水泵深度变频改造的同时也给凝结水系统的控制带来一系列的新问题：（1）改造后，水泵的保护、联锁及凝结水系统相关调节阀的控制回路都需要做改动和优化，保证在各种异常工况下泵及相关调节阀的正确动作，来维持凝结水位的稳定运行；（2）改造后，泵由变频控制，原有调节阀调节系统压力难以满足原有凝结水用户对压力的需求，所以必须根据机组的工况设定合适的压力，来满足整个系统安全性和经济性的要求。 2凝泵变频控制系统的改进 2.1凝泵变颓控制系统的改进改造之前，低负荷运行时，一台凝结水泵运行，用再循环门的开度和加减补水量的方式来控制凝汽器水位；高负荷时，两台凝结水泵运行，用调整再循环门的开度和加减补水量的方式来控制凝汽器水位。改造后，整个除氧器水位自动控制系统设计为典型的两段式控制，即两套控制回路，其中一套为凝泵出口母管压力控制回路，靠凝结水泵变频控制，其中母管压力设定值为机组负荷的折线函数；另一套为除氧器水位控制回路，由除氧器主、辅调节阀控制，并且控制方式采用了单冲量和三冲量。当凝结水流量大于350t/h时，凝结水泵需提高转速以满足系统需要，此时凝泵变频器投入水位自动控制，调节门自动切换为凝泵出口压力控制。由于除氧器容积较大，作为被调量的除氧器水位存在较大惯性，负荷增减过程中给水流量变化较大时有可能出现“虚假水位”现象，使得给水流量和凝结水流量的不平衡增大，延长了调节时间，故凝泵变频器调节除氧器水位设计三冲量控制回路以解决这一问题，主调节器调节除氧器水位，副调节器调节除氧器入口凝结水流量，同时将总给水流量作为副调节器的前馈信号。当凝结水流量发生扰动时，通过内回路的作用可以迅速消除：当给水流量发生扰动时，通过内回路的作用可以使凝结水流量迅速跟踪给水流量的变化。 2.2报泵变颇独制系统改进后调节手段（1）机组启机自第一台凝结水泵启动至150MW负荷时，凝泵变频不得投自动，手动调整凝泵变频保持凝泵出口压力在1.OMPa以上，此时除氧器水位由除氧器水位主调阀投自动（除氧器辅调阀不能投自动）或手动调整保持。（2）机组负荷大于150MW且凝结水流量大于350 tlh，两台凝结水泵均变频启动运行正常，进入凝汽器疏水扩容器的疏水门全部关闭后可考虑将凝泵变频器投入自动运行。（3）凝泵变频器投入自动运行前，应检查凝泵出口压力给定值与凝泵出口实际压力基本相同，但不得小于0.70 MPao （4）凝泵变频器投入自动运行后应检查凝泵出口压力和除氧器水位平稳，无较大波动，除氧器水位主调阀和凝泵变频器自动调整正常，两台汽泵密封水压差在正常范围。（5）机组负荷大于170MW，除氧器水位主调阀接近全开后，手动将除氧器水位辅调阀逐渐开启，以满足公司节能要求。（6）机组正常运行凝泵定期轮换应在负荷低于250MW以下进行。先解除备用泵联锁，缓慢转移出力后停运一台运行泵，再变频启动备用泵，操作过程中注意保持凝泵出口压力稳定。此次改造方案实施前凝结水泵虽采取变频运行，但出口压力不能降低很多，变频深度受到影响，正常运行除氧器水位调整门开度未能全部打开，存在节流现象，凝泵变频的节电优势没有很好发挥。为充分发挥凝泵变频运行的节能、节电潜力，为了充分体现价值工程，汽机、热工专业技术人员经过多次试验，并对数据进行分析，提出除氧器水位由凝结水泵变频控制的改造方案，经多专业密切配合，进行了现场实施。 3凝泵深度变频运行节能效果制约凝结水泵变频改造节能效果的最主要因素是凝结水泵出口压力允许最低值，其是由众多凝结水用户共同决定的。最常见的凝结水用户为给水密封水、低压旁路减温水和低压缸轴封减温水等。 3.1报泵深度变翻运行效果图1为机组负荷与凝泵出口压力关系曲线，根据试验结果看出，#1，#2机凝结水泵变频调节除氧器水位改造方案实施后，凝泵出口压力由最低的的1.2MPa降低至0.75MPa，由最高的2.1MPa降低至1.7MPa o

变频技术在加热炉鼓风机应用的节能效果分析

变频技术在加热炉鼓风机应用的节能效果分析摘要：针对板材厂中板线3＃加热炉鼓风机传统风量控制方法的缺点，结合变频调速控制方法的理论和特点, 并通过具体实例对变频调速技术运用3#加热炉鼓风机时的节能状况进行详细分析和计算，总结出了节能效果和推广该技术的意义。关键词：中板加热炉鼓风机变频器效果分析引言板材厂中板线3＃加热炉年出钢总量占总产量的80%以上。由于处于高炉煤气管网的末端，煤气热值及压力都波动都很大，生产负荷变化也较大，造成鼓风机供风量和风压也跟着大幅的波动，给鼓风机和引风机的正常运行和加热炉最优控制带来了较大的影响，3#加热炉现有两台鼓风机，一台是低压风机，供风量无法满足生产要求很少使用，另一台为高压风机。引风机两台，分别是空气侧引风机和煤气侧引风机组成，鼓风机、引风机的调节都是通过调节风管上的调节阀进行调节，由于高压鼓风机转速高过低压鼓风机许多，所以炉子的风压、风量出现富余，风压、风量的大幅波动严重影响炉内空煤气混合状况，增加了氧化烧损。系统存在的主要问题有：（1）无法随时动态跟踪工艺进行风量调节以满足最佳工艺的要求，同时在生产过程中引风机、鼓风机风管上的风阀开度仅开到40%-70%，造成不必要的电能消耗。（2）由于供给的助燃风量过剩，导致钢坯氧化烧损较高，带走的热量过多造成不必要的能源消耗和金属消耗。(3)在生产操作过程中如果进风口风门开度调节不当，在小风量时很容易产生鼓风机共振，严重影响设备安全运行。一、变频节能技术原理分析从本质上对变频节能技术进行分析的话，就是利用有效输出电压的调节，来合理的控制风机的实际功率，实现对转速的合理调节，进而达到对风量的调整。将变频技术应用到风机中，风口的挡板就可以不再利用，处于完全打开的状态就可以，这样就可以利用变频技术，对风量的输出进行合理调整了。风机转速一般按照以下公式可以得出： n=(1－s)n0 n0=60f/p 其中n代表着实际转速，n0代表理论转速，s代表转差率，f代表电机的运行频率(60是60s)，p代表着电机极对数。从这个公式可以看出：在转差率 s忽略不计的情况下(s=0-0.05)，电机的实际转速n=60f/p，也就是说n与f是存在正比关系的，当n的值增加时，f的值就也会增加；当f值减少时，控制功率也必然会减少，因此对f值进行合理的控制和调整，就可以实现对电机转速n的调节。二、系统控制将备用鼓风机改为变频控制，变频器选用400Kw的G130西门子变频器柜控制。既满足了助燃风量的要求，同时随时动态跟踪工艺要求进行风量调节，实现了最佳工艺要求。引风机采用了在引风机软启动控制柜和1#、2#炉鼓风机变频控制柜之间加装转换控制柜，利用1#、2#炉变频风机控制柜控制引风机，既降低了成本投入也满足了生产要求。另外采用变频控制降低了不仅电能的消耗，同时减少了氧化烧损，提高了产品的质量。人机界面友好，操作简单。风压控制采用变频器，设定为固定风压时，根据流量的需求变化自动调节频率，极大的较少了高压风机的操作强度。风压系统具有自动手动两种控制模式，增加了系统的可靠性，控制精度高。

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 ；

变频水泵节能原理及分析

变频水泵节能原理及分析 Revised as of 23 November 2020

前言离心式水泵在我国当前的工农业生产和人民日常生活中起到很大的作用，水泵使用三相异步电动机进行拖动，其流量和压力等控制对象大多采用管道阀门截流的调节方式。这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制，但是浪费了大量的电能，不是一种经济的运行方式。在电力能源越发短缺的今天，找寻并普及一种既经济又方便的水泵运行方式，对节能工作有着重大的意义。 1、离心式水泵工作特性离心式水泵工作原理离心式水泵是一种利用水的离心运动的抽水机械。由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。起动前应先往泵里灌满水，起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管。叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断地从低处被抽到高处。泵类负载特性分析为适应用户用水量的变化，调节出水流量，现通常采用两种方法来完成流量的连续调节。一种是利用控制阀或节流阀进行节流，以改变出水流量；另一种是泵的调速控制，调节泵的转速来改变出水流量。图1为水泵调速时的全扬程特性（H—Q）曲线。

图1 水泵调速时的H-Q曲线在上图中，曲线n0表示，管路中阀门开度不变时，水泵在额定转速下的扬程—流量曲线。R1表示水泵转速不变时，全扬程与流量之间的关系曲线，又称管阻特性曲线。H0为供水量Q接近0时，所需的扬程等于实际扬程，其物理意义是：如果全扬程小于实际扬程，系统将不能供水。由上图可知，水泵的扬程特性曲线和管网的管阻特性曲线有交叉点，这个点就是水泵工作时既满足扬程特性又满足管阻特性，供水系统工作于平衡状态，系统稳定运行。在使用管道阀门控制时，当流量要求从QA减小到QB，就必须减小阀门开度。这时供水管道的阻力变大，管阻特性曲线从R1移到R2，扬程则从HA上升到HB，运行工况点从A点移到B点。在使用水泵调速控制时，当流量要求从QA减小到QB，由于阀门开口度不变，管道的阻力曲线R不变，此时水泵的特性取决于其转速。如果把速度从n0降到n1，运行工况点则从A点移到C点，扬程从HA下降到HC。根据离心泵特性曲线公式：其中：P——为泵使用的工况点轴功率（KW）； Q——为使用工况点的水压或流量（m2/s）； H——为使用工况点的扬程（m）； ρ——为输出介质的密度（kg/m3）； η——为使用工况点的泵的效率（%）。由公式1，可得出在使用阀门调节时，水泵运行在B点的轴功率，和用转速调节时，水泵运行在C点的轴功率分别为：

风机变频调速器

风机型变频调速器选型产品特点： ■针对风机节能控制设计 ■内置PID和先进的节能软件 ■高效节能，节电效果20%～60%(根据实际工况而定) ■简便管理、安全保护、实现自动化控制 ■延长风机设备寿命、保护电网稳定、保减磨损，降低故障率 ■实现软起，制动功能更多描述: 应用行业: □罗茨风机□矿山风机□离心风机□工业风机□环境工程阿启蒙GP400系列高性能矢量变频器采用先进的DSP控制系统，通过高精度的控制算法完成优化的无速度传感器矢量控制，有效抑制低频震荡；丰富的端子使应用更加灵活，内置输入电抗器性能更稳定，完备的电磁兼容设计适用于对使用环境要求更加苛刻的场合。此系列产品广泛应用纺织化纤、塑胶、建材、有色金属等对速度控制精度、转矩响应速度、低频输出有很高要求的场合。在风机领域已经大面积使用。产品主要特点： ?高性能的电流矢量控制、V/f控制、转矩控制 ?丰富的外围接口 ?可扩展控制键盘 ?G/P合一 ?内置输入直流电抗器（18.5kW及以上机型） ?16段多段速控制、PID控制、摆频控制 ?提供RS485串行通讯接口，采用标准Modbus协议 ?产品符合EMC（EN61000-6-4、EN61800-3）标准规范阿启蒙在变频领域在国内处于领导地位。二、变频节能原理： 1. 风机运行曲线

采用变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。由图可以说明其节电原理：图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H-Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4）为变频运行特性（风门全开）假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门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，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。 2.风机在不同频率下的节能率从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机的风量与风机（电机）的转速成正比，风机的风压与风机（电机）的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，故风机的轴功率与风机（电机）的转速的二次方成正比（即风机的轴功率与供电频率的二次方成正比）：

举例说明离心式风机与水泵采用变频调速节能的原理

举例说明离心式风机与水泵采用变频调速节能的原理在各种工业用风机、水泵中，如锅炉鼓、引风机、深井、离心泵等，大部分是额定功率运行，而它们的能耗都与机组的转速有关。通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。风机流量的设计均以最大风量需求来设计，其调整方式采用调节风门、挡板开度的大小、回流、启停电机等方式控制，无法形成闭环控制，也很少考虑省电。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。同样，离心式水泵在我国当前的工业生产和人民日常生活中起到很大的作用，水泵使用三相异步电动机进行拖动，水泵流量的设计同样为最大流量，压力的调控方式只能通过控制阀门的大小、电机的启停等方法。这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制，但是浪费了大量的电能，不是一种经济的运行方式。电气控制采用直接或Y-△启动，不能改变风机和水泵的转速，无法具有软启动的功能，机械冲击大，传动系统寿命短，震动及噪声大，功率因数较低等是其主要难点。为解决这些难题，相关科研技术人员根据生产需要对风机和水泵等装置的转速进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况，在满足生产需求的基础上又节约了能源。所以，变频调速对生产生活具有十分重要的意义，这也就意味着我们有必要了解风机和水泵等装置采用变频调速节能的原理。为了对变频调速节能原理有更清晰、更深入的理解，我们可以先从变频器的工作原理出发。变频器电路（见下图）的基本工作原理为：三相交流电源经二极管整流桥输出恒定的直流电压，由六组大功率晶体管组成逆变器，利用其开关功能，由高频脉宽调制（PWM）驱动器按一定规律输出脉冲信号，控制晶体管的基极，使晶体管输出一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形，其幅值为逆变器直流侧电压Vd而宽度则按正弦规律变化，这一组脉冲可以用正弦波来等效，此脉冲电压用来驱动电机运转，通过控制PWM驱动器输出波形的幅值和频率，即可改变晶体管输出波形的频率和电压，达到变频调速的目的。交—直—交变频器，主要由主电路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制电路组成。

水泵变频运行分析

水泵变频运行的图解分析方法作者：变频器世界 1 引言水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。 2 水泵变频运行分析的误区 2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律Q1/Q2=n1/n2 扬程比例定律H1/H2=(n1/n2)2 轴功率比例定律P1/P2=(n1/n2)3 并由此得出结论：水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题： (1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水？ (2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高？ 2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。图1 水泵的特性曲线图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量QA，额定扬程HA，管网理想阻力曲线R1=KQ与流量Q成正比。采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工

作点为B，流量QB，扬程HB。采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量QC，扬程HC;这里QB=QC。按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。实际水泵变频调速时，频率降到30~35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。 2.3 变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？ 3 以上分析的误区 (1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。而比例定律是相似定律作为特例演变而来的。即两台完全相同的泵在相同的工况条件下，输送相同的流体，且泵的直径和输送流体的密度不变，仅仅转速不同时，水泵的流量、扬程和功率与转速之间的关系。 (2) 在风机单机运行时，风门挡板不变且温度和密度不变时，管网阻力只与风机的流量有关，阻力系数为常数。因此其运行工况与标准工况相同，可以应用比例定律。但在风机并联运行时，由于出口风压受其它风机的风压的影响，出口流量也与总流量不同，造成工况变化，因此比例定律已经不再适用了。 (3) 相似定律在引风机中，如果挡板不变但介质温度和密度发生了变化时，作为特例，其形式也发生了变化，与上述比例定律不同，必须进行温度或密度的修正。 (4) 在水泵方面，比例定律仅适用于水泵的出水口和进水口之间没有高度差，即没有净扬程的情况。比如在没有落差的同一水平面上远距离输水，水泵的输出扬程(压力)仅用来克服管道的阻力，在这种情况下，当转速降到零时，扬程(压力)也降到零，流量也正好降到零，这是理想的水泵运行工况。图1中工作点A和C就完全适合这种工况，可以使用比例定律。 (5) 但实际水泵运行工况不可能达到理想工况，水泵的出水口和进水口之间是有高度差的，有时还很大。在水泵并联运行时，水泵的出水口压力还要受到其它水泵运行压力的影响。并联运行的泵要想出水，水其扬程必须大于其他水泵当时的压力。水泵出口流量并不是总管网流量，总管网流量为所有运行的水泵的流量和。由于管网总流量增大和阻力增大，因此并联运行的水泵扬程更高，工况发生变化，因此比例定律在此也不再适用。 4 单台水泵变频运行的图解分析 (1) 单台水泵变频运行分析的关键，在于水泵进出口水位的高度差，也就是水泵的净扬程H0。水泵的扬程只有大于净扬程时才能出水。因此管网阻力曲线的起始点就是该净扬程的高度，见图2。

变频水泵节能原理及分析精编版

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前言离心式水泵在我国当前的工农业生产和人民日常生活中起到很大的作用，水泵使用三相异步电动机进行拖动，其流量和压力等控制对象大多采用管道阀门截流的调节方式。这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制，但是浪费了大量的电能，不是一种经济的运行方式。在电力能源越发短缺的今天，找寻并普及一种既经济又方便的水泵运行方式，对节能工作有着重大的意义。 1、离心式水泵工作特性离心式水泵工作原理离心式水泵是一种利用水的离心运动的抽水机械。由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。起动前应先往泵里灌满水，起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管。叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断地从低处被抽到高处。泵类负载特性分析为适应用户用水量的变化，调节出水流量，现通常采用两种方法来完成流量的连续调节。一种是利用控制阀或节流阀进行节流，以改变出水流量；另一种是泵的调速控制，调节泵的转速来改变出水流量。图1为水泵调速时的全扬程特性（H—Q）曲线。图1 水泵调速时的H-Q曲线