水泵在变频调速应用中的几个技术问题
作者：石兆玉
作者单位：清华大学
刊名：
区域供热
英文刊名：District Heating
年，卷(期)：2014(3)
参考文献(6条)
1.中国科学技术情报研究所电机与传动节能技术 1986
2.石兆玉供热系统运行调节与控制 1994
3.彭友元查看详情 1981(10)
4.周志敏电动机变频节电380问 2011
5.李红帅浅谈热网循环泵的特性及应用 2013(05)
6.吴达人泵与风机 1989
引用本文格式：石兆玉水泵在变频调速应用中的几个技术问题[期刊论文]-区域供热 2014(3)
变频器在水泵控制系统中的应用 [摘要]传统水泵的控制均依赖于传统的变压控制模式，这种模式使得电机长期处于满负荷的运转状态，既减损了设备的使用寿命，又浪费了大量的能源，更无法建立严格的科学管理体制。随着变频器的广泛投入使用，变频水泵控制能有效提高水泵的工作效率，且还使水泵的运转更加节能。本文基于此从主要特点以及应用价值等角度对变频器进行了概述，然后在此基础上深入分析和研究了变频器在水泵控制系统中的具体应用。 [关键词]水泵控制系统；变频器；应用；效果 水泵是冶金行业作业过程中不可缺少的重要设备之一，在生产供、补水过程中发挥着不可替代的作用。水泵在启动的时候需要的扭矩以及功率非常大，且在具体的运转过程中所需要的扭矩和功率又非常小，因此针对水泵的不同运转状态对水泵的转速进行有效的调节，变频器便是调节水泵转速的关键部件。所以要进一步深入分析和研究变频器在水泵控制系统中的应用，使变频器在水泵控制系统中发挥更大的作用，促进水泵工作效率的提高，使其更加节能环保。 一、变频器概述 为了更好地分析和研究变频器在水泵控制系统中的应用，首先要深入了解变频器的主要特点以及具体的应用价值，使变频器在水泵控制系统的应用过程中发挥更大的作用。 （一）变频器的主要特点 首先，变频器可以为用户提供很多套程序，从而使用户可以根据自己的实际情况和具体需求进行选择。具体而言，变频器的主要程序有标准工厂宏、自动控制宏、PID控制宏以及水泵控制宏等。其次，变频器所提供的水泵控制宏有很大的优越性，采用该水泵控制宏可以不必使用专用盼恒压基板，进而使设备的故障率大大降低，同时也在很大程度上减少了设备的投资。第三，变频器可以使水泵的电机更加灵活高效，它可以对电机进行定时的自动切换，既可以使水泵的电机自动睡眠，也可以使水泵的电机自动唤醒，因此采用变频器可以让水泵进行自由的睡眠和工作，既提高工作效率又节省能源。最后，变频器的控制精度非常高，变频器的控制精度可到达标称速度的0.2%，由此可见，变频器代表着高精尖的变频技术。 （二）变频器的应用价值 变频器的主要功能特点决定了它在水泵控制系统中的应用价值。一般情况下，普通的水泵采用额定流量和额定功率来进行运转的，但是水量并不是恒定的，水量会随着时间的变化而改变，有时处于高峰，有时处于低峰。当水量处于低峰时，如果仍然用额定流量和额定功率使水泵进行满负荷运转，在很大程度上造成
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 变频调速技术在水泵控制系统中的应用 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-8521-58 变频调速技术在水泵控制系统中的 应用 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 变频调速（ＶａｒｉａｂｌｅＶｅｌｏｃｉｔｙＶａｒｉａｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ节能技术是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。自８０年代世界各国将其投入工业应用以来，它显示出了强劲的竞争力，其应用领域也在迅速扩展。现在凡是可变转速的拖动电机，只要采用该项技术就能取得非常显著的节能效果。国家科委十分重视这一技术的推广工作，已在１９９５年将其列入国家级重点推广的科技成果项目。 随着我国工业生产的迅速发展，电力工业虽然有了长足进步，但能源的浪费却是相当惊人的。据有关资料报导，我国风机、水泵、空气压缩机总量约４２００万台，装机容量约１．１亿千瓦。但系统实际运
水泵，众所周知，它是用来输送液体动力元件，国民经济许多部门要用到它。其品种规格繁多，对它分类方法也各不相同，按其工作原理可以分为三大类：叶片式水泵，容积式水泵，其他类型水泵。 目前市场主要产品为离心泵，是叶片泵一种，亦为应用最为广泛泵型。此种泵工作原理是靠叶轮高速旋转时叶片拨动液体旋转，使液体获离心力而完成水泵输水过程，这种泵称为离心泵。其应用领域涉及生活热水供水、污水排水、工业应用、商业建筑暖通空调循环、冷却水输送等各个方面。离心泵是一种重要设备，它运转需要消耗大量动力！据统计，全世界20%电能是消耗水泵系统上。而事实上，采取必要技术措 施及控制手段，其中30%-50%能耗是可以节省下来。 一：定速泵与变速泵： 传统供热、空调系统，是按单独质调节运行方式选择循环水泵，选泵原则是泵流量不能小于外网所需流 量，一般外网理论流量 1.1?1.2倍，扬程按管路及用户总阻力 1.05?1.10倍进行选择，这时对应轴功率已大于100%。可见按定流量运行方式，水泵运行电耗是很大。带来调节效果十分理想。 水泵按定流量运行方式，当部分负荷状态下，系统所需流量降低，为适应其流量变化，需减小阀门开度调节以改变系统特性曲线，即消耗多余压头，浪费了大量电能！ 改变阀门开度完成对水泵运行点调节，我们还可以采用改变泵转速方法： 由可以看岀：当泵转速改变后泵性能曲线将同时改变，而转速将随频率］Hz ］改变而改变。对循环水泵性能分析可知：水泵流量、扬程和轴功率均与水泵叶轮转速之间存着一定比例关系： 如由此可以看岀，水泵扬程与电机转速平方成正比，水泵轴功率与电机转速立方成正比。即当水泵流量 降低20%时候，电机转速应降低20%，水泵电耗将降低50% ;当水泵流量降低50%时候，电机转速就降低50%，水泵电耗降低87.5%。当系统需要流量降低时，降低转速，相应水泵流量降低，水泵轴功率降低, 节约电能效果显著。，采用变速调节，也避免了采用阀门调节时不必要阀门压头损耗。 二：速度控制原理： 当流量降低时，控制器将检测压力信号（传感器电机电流或转速状态）。此时，控制器将向变频器发岀一个信 号，使其降低输岀（较低频率）直至压力回到要求水平（设定点）。反之，当流量再次升高时，控 制器将检测到压力降低。控制器将向变频器发出一个信号，使其提高输出（较高频率）直至压力回到要求
变频器在真空泵上的应用 The Application of Inverter in Vacuum Machine 摘要：介绍了变频调速器在真空泵上的应用，并简要说明了节能原理及变频器参数设置。 英文摘要: The Application of vector Inverter in Vacuum Pump Machine in this paper, and breic fly explain the theory of energy s avig and parameter setting of inverter. 关键词：变频器水循环真空泵节能有效抽率 1、引言 在生产行业，由于电费的成本已成为原材料成本，人工成本之后的第三大开支;在用电紧张的今天，节省电费已成为企业经营者考虑的一件大事;而水循环真空系统是广泛地运用到生产的各行业中，成为生产中的重要设备之一，同时是主要的耗电设备之一。按照生产工艺的要求，我公司有3台水循环真空泵组成的真空系统。在使用中，有2台真空泵长期固定在最大的转速下运行，另一台备用。在实际生产工况中，真空系统的实际机械有效抽率在绝大部分时间内远比设计的容器有效抽率高;在转速固定的情况下，实际真空度远远大于生产要求的真空度，这样就造成真空泵电机功耗的严重浪费，故对谁循环真空泵进行变频节能自动化控制改造具有一定的现实意义。 2、水循环真空泵运行工况分析 2.1 水循环真空泵的基本原理 水环式真空泵是液环式真空泵中最常见的一种。液环式真空泵是带有多叶片的转子偏心装在泵壳内。当它旋转时，把液体抛向泵壳并形成与泵壳同心的液环，液环同转子叶片形成了容积周期变化的旋转变容真空泵。当工作液体为水时，
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。 二，变频调速所实现的二次节能 变频调速自动根据负载情况调整输出电压，通过对电机的最佳励磁，有效地降低了无 功损耗，提高系统功率因数，降低电机工作噪音, 延长电机使用寿命。 电动机的总电流(IS)为电机励磁电流(IM)与电机力矩电流(IT)的矢量和, IS和IM夹角的余弦值即为电动机的功率因数; 电机励磁电流决定于加在电机线圈上的电压, 在工频状态下, 交流电压为380V恒定不变, 因此励磁电流也不会改变; 在变频状态下, 变频器自动检测负载力矩, 根据实际负载决定输出电压, 因此在负载较低的时候自动降低输出电压, 以维持最高的功率因数. 由于变频器自动降低了电机励磁电流, 使得输出总电流明显低于工频工作的总电流, 节约了线路中的损耗和无功功率的损失; 这个功能在丹佛斯VLT系列变频器中称为AEO功能(Automatic Energy Optimization, 自动节能功能). 声明：上海津信电气有限公司拥有此篇技术文档的所有权，任何人如需转载，必须表明出处。
变频器在水泵行业的应用 一、概述 交流电机变频调速技术是一项业已广泛应用的节能技术。由于电子技术的飞速发展，户变频器的性能有了极大提高，它可以实现控制设备软启软停，不仅可以降低设备故障率，还可以大幅减少电耗，确保系统安全、稳定、长周期运行。长期以来区域的供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。在小区供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的扬程设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量因消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题。变频调速技术在给水泵站上应用，成功地解决了能耗和污染的两大难题。用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平确保系统安全、稳定、长周期运行。即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。 恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时，若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。。 随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。 二、恒压供水的变频应用方式 1、变频恒压供水系统组成 变频恒压供水系统通常是由水源、离心泵（主泵+休眠泵）、压力传感器、PID调节器、变频器（主泵+休眠泵）、管网组成。工作流程是利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号（4-20mA或0-10V）反馈PID调节器，PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，改变水泵的运行或转速，使得管网的水压与控制压力一致。 2、变频恒压供水系统的参数选取 （1）、合理选取压力控制参数，实现系统低能耗恒压供水。这个目的的实现关键就在于压力控制参数的选取，通常管网压力控制点的选择有两个：一个就是管网最不利点压力恒压控制，另一个就是泵出口压力恒压控制。选择管网最不利点的最小水头为压力控制参数，形成闭环压力自控系统，使得水泵的转速与PID调节器设定压力相匹配，可以达到最大节能效果，而且实现了恒压供水的目的。 （2）、变频器在投入运行后的调试是保证系统达到最佳运行状态的必要手段。变频器根据负载的转动惯量的大小，在启动和停止电机时所需的时间不相同，设定时间过短会导致
财富广场中央空调水泵变频节能改造方案 一、概况 财富广场的中央空调主机为2台开利离心式水冷机组，制冷量700USRT，蒸发器流量为423.4M3/H，冷凝器流量为507.6M3/H；空调系统全年制冷平均开机月12个月，夏季每天运行12小时，秋冬季每天运行5小时，年累计运行3000小时。 配套冷冻泵为55KW 2台，流量450 M3/H，扬程32米，采用1用1备的工作方式，已安装了变频（50Hz运行，仅起软启动作用）；配套冷却泵为75KW 2台，流量750 M3/H，扬程28米，采用1用1备的工作方式，目前没有安装变频；多数时间内冷冻泵、冷却泵的进出水温差一般在3-5℃左右。 从初步了解的数据可以看到，该空调系统的设计工况偏离最佳工况点，主机能耗、水泵能耗增大，对冷冻和冷却水泵进行变频节能改造，合理调节水系统流量，使主机运行在最佳工况，保证中央空调系统在制冷负荷变化时，自动跟随、动态调节，可以有效实现系统主机和水泵的整体节能。 二、中央空调系统的设计依据 一般来说，中央空调系统的最大负载能力是按照天气最热，负荷最大的条件来设计的，存在着很大宽裕量，但实际上系统极少在这些极限条件下工作，根据有关资料统计，空调设备97%的时间运行在70%负荷以下波动，所以实际负荷总不能达到满负荷，特别是冷气需求量少的情况下，主机负荷量低，为了保证有较好的运行状态和较高的运行效率，主机能在一定范围根据负载的变化加载和卸载，但与之相配套的冷却水泵和冷冻水泵却仍在高负荷状态下运行，（泵功率是按峰值冷负荷对应水流量的1.2倍选配）这样会带来以下一系列问题： 1.水流量过大使冷水系统进水和回水温差降低，恶化了主机的工作条件、引 起主机热交换效率下降，造成额外的电能损失。 2.由于水泵压力过大，通常都是通过调整管道上的阀门开度来调节冷却水和
变频器在电厂工业水泵上的节能应用 简述水泵变频调速节能原理，对某电厂工业水泵采用变频调速节能改造的措施和取得的节能效益进行分析，揭示了水泵采用变频调速装置进行节能改造具有很大的实践空间。 标签：泵类负载工业水泵变频调速节能 0引言 在热电厂中，机组必须配备的水泵主要有锅炉给水泵、循环水泵和凝结水泵，其次还有射水泵、低压加热器疏水泵、热网水泵、冷却水泵、灰浆泵、轴封水泵、除盐水泵、清水泵、过滤器反洗泵、生活水泵、工业水泵、消防水泵和补给水泵等。这些水泵数量多，总装机容量大：50MW火电机组的主要配套水泵的总装机容量为6430KW，占机组容量的12.86％；100MW机组为10480kW／，占10.48％；200MW机组为15450KW，占7.73％。100MW机组主要配套水泵的总耗电量约占全部厂用电量的70％左右。由此可见，水泵确实是火力发电厂中耗电量最大的一类辅机。因此，提高水泵的运行效率，降低水泵的电耗对降低厂用电率具有举足轻重的意义。国外火电厂的风机和水泵已纷纷增设调速装置，而目前我国火电厂中除少量采用汽动给水泵，液力耦合器及雙速电机外，其他风机和水泵基本上都采用定速驱动。这种定速驱动的泵，由于采用出口阀，风机则采用入口风门调节流量，都存在严重的节流损耗。尤其在机组变负荷运行时，由于风机和水泵的运行偏离高效点，使运行效率大大降低，结果是白白地浪费掉大量的电能，已经到了非改不可的地步。 1泵类负载的流量调节方法及原理 泵类负载通常以输送的液体流量为控制参数，为此目前常采用阀门控制和转速控制两种方式。 1.1阀门控制这种方法是借助改变出口阀门的开度大小来调节流基的，其实质是通过改变管道中流体阻力的大小来改变流量的。因为泵的转速不变，其扬程特性曲线H-Q保持不变，如图1所示 当阀门全开时，管阻特性曲线R1－Q与扬程特性曲线H－Q相交于点A，流量为Qa，泵出口压头为Ha。若关小阀门，管阻特性曲线变为R2－Q，它与扬程特性曲线H－Q的交点移到点B，此时流量为Qb，泵出口压头升高到Hb。则压头的升高量为△Hb=Hb-Ha。于是产生了阴线部分所示的能量损失：△Pb=AHb×Qb。
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：
水泵变频运行的特性曲线(一） 1 引言 水泵冷油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 水泵罗茨真空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，水泵液下排污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=Ｋ1Q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Q B，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Q C，扬程H C;这里ＱＢ=Q C。 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？
水泵变频调速节能技术 目录 第一节概论 1.1 水泵的要紧功能和用途 1.2 水泵的性能参数 1.3 水泵的性能曲线 1.4 水泵拖动系统的要紧特点 第二节水泵并列运行分析 2.1. 水泵并联运行的一般情况 2.2 如何作出并联水泵的性能曲线（H-Q）或（P-Q） 2.3 当并联泵中的一台进行变速调节时，如何确定并联运行工况点？ 2.4 静扬程（或静压）对调速范围的阻碍。 2.5. 变频泵与工频泵的并联运行分析 2.6. 高性能离心泵群的变频操纵方案 第三节水泵变频调速节能效果的计算方法 3.1 相似抛物线的求法 3.2. 调速范围的确定 3.3. 节能效果的计算
第四节水泵变频调速和液力偶合器调速节能比较 4.1.液力耦合器的工作原理和要紧特性参数 4.2.液力耦合器在风机水泵调速中的节能效果 4.3.风机水泵变频调速和液力耦合器调速对比计算 4.4.液力耦合器调速和变频调速的要紧优缺点比较 4.5.结论
第一节概论 风机与水泵是用于输送流体（气体和液体）的机械设备。风机与水泵的作用是把原动机的机械能或其它能源的能量传递给流体，以实现流体的输送。即流体获得机械能后，除用于克服输送过程中的通流阻力外，还能够实现从低压区输送到高压区，或从低位区输送到高位区。通常用来输送气体的机械设备称为风机（压缩机），而输送液体的机械设备则称为泵。 1.1 水泵的分类 水泵通常按工作原理及结构形式的不同进行分类，能够分为叶片式（又称叶轮式或透平式）、容积式（又称定排量式）和其他类型三大类。叶片式泵又能够分为离心泵、轴流泵、混流泵和漩涡泵；容积式泵又能够分为往复泵和回转泵，往复泵可分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵，而回转泵又可分为齿轮泵、螺杆泵、滑片泵和液环泵。 1.2 水泵的性能参数 水泵的差不多性能参数表示水泵的差不多性能，水泵的差不多性能参数有流量、扬程、轴功率、效率、转速、比转速、必须汽蚀余量或同意吸上真空高度等7个。 （1）流量以字母Q(q v、q m)表示，单位为（升）l/s、m3/s、
变频水泵的意思：使用变频器控制普通水泵电机，或者水泵电机是变频电机。但无论是哪种电机，必须要加装变频器控制系统，才可以达到省电目的。 【变频供水工作原理】 根据用户要求，先设定给水压力，然后通电运行，压力传感器监测管网压力，并变为电信号反馈至变频器，经过对反馈值和设定值的分析处理，由变频器来控制水泵的运行，最终达到反馈值和设定值的一致。当用水量增加时，系统压力降低，反馈值小于设定值，变频器输出电压和频率升高，水泵转速升高，出水量增加；当用水量减小时，水泵转速降低，减少出水量，使管网压力维持设定压力值。在多台水泵并联运行时，自动完成水泵的加减，实现水泵的自动恒压供水。 变频水泵是用普通电机，变频水泵不用时电机是低速运行，也可以增加气压罐，副泵，让主泵电机不转动。【节能分析】 以80DL50-20X3泵为例 额定参数：扬程H=60m，流量Q=50m3/h，功率N=15KW，电机转速n=1450r/min 实际需要的参数往往要小于额定参数，假如实际需要压力为H1=45米，那么实际消耗功率计算如下： 实际转速：n1= √H1/H ×n=1256转/分 实际电机功率：P1=（n1/n）3×P=9.7KW 如电机不采用变频控制，电机将以额定功率进行运转，其消耗功率为15KW；如电机采用变频控制时，电机功率仅为9.7KW。 其节能为：(15-9.7)/15=35% 由此分析可知，水泵采用变频调速控制，节能效果越明显，而且根据实际需要任意设定供水压力。 【变频水泵控制柜】 1、变频水泵控制柜的结构及原理 变频水泵控制柜系统通过测到的管道压力，经变频器系统内置的PID 调节器运算，调节输出频率，然后实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC的进行变频泵切 换。为防止水锤现象的产生，泵的开关将联动其出口阀门。水锤是在突然 停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就象锤 子敲打一样,所以叫水锤。水流冲击波来回产生的力，有时会很大，从而破坏阀门和水泵。水锤现象解决办法：①采用变频控制，适当的控制降速时间，应当是控制电机停车时间，也就是让电机软停车！②水泵出口加装缓闭止回阀 变频水泵控制柜工作原理如下: 智能变频恒压供水节能控制柜,变频供水节能控制柜假设整个系统由四台水泵，一台变频器，一台PLC的和的PID（PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于
变频水泵的节能技术及工作原理(附图) 发布时间:2010-8-31阅读次数:6423来源：https://www.doczj.com/doc/432460719.html,编辑:亚洲泵网编辑部 摘要：水资源及能源紧缺是制约我国经济发展的重要因素，节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策. 关键词：变频调速技术节水节能城乡供水农业灌溉自动控制装置 1 立项背景及技术创新点 水资源及能源紧缺是制约我国经济发展的重要因素，节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策.美国从20世纪90年代将变频节水节能技术应用于平移式、轴转动式喷灌机及管道灌溉等系统，经测试其节能率为39％～56％，节水率为15％～30％，既稳定了管网压力，提高了灌溉质量，又节水节能，便于自动化管理，但其价格昂贵.当时，在我国城乡供水及水泵抽灌系统中，水泵一旦开始工作，电机便以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水量减少或在用水低谷时，管网压力过高，水龙头（或喷头）和输水管道往往被损坏，使水白白流掉，电能白白耗掉；有些系统通过阀门控制出水量，来减少供水管网压力升高，这样也造成电能与水资源的浪费. “九五”期间，我国在工业上将交流变频调速技术列为新技术推广项目，但当时水利行业在灌溉方面未应用.为改善上述资源浪费状况，生产出价格低廉，农业能够接受的变频节水
节能控制装置，水利部西北水利科学研究所承担了水利部“948”计划项目“变频节水节能技术”，本项目的关键技术为交流变频调速技术.1998年12月，我们引进了德国的8210和8220系列变频器标准规范、技术指标、性能参数检测方法和部分样机.交流变频技术大致可分为直—交变频与交—交变频两种，我们引进的为直—交变频技术，即通常所见的变频器大多采用的变频技术.我们的技术路线是引进关键技术，并对其消化吸收，在此基础上，开发外围技术，研制并生产变频节水节能产品，并重点进行推广应用. 该项技术引进后，我们对进口样机的性能参数进行了全面测量和记录，在消化吸收的基础上研制开发出了四个系列的变频调速节水节能装置，这些变频节水节能产品除了变频调速器和PLC外，其他已全部国产化.本文介绍CX-B系列变频恒压供水自动控制装置和CX-D 系列变频恒压节水灌溉自动控制装置. 本项目的技术创新点：（1）把交流变频调速技术应用于城乡供水及农业灌溉中，达到节水节能效果；（2）根据项目需要，自己研制出水位显示控制器，提高自动化程度；（3）根据实际需要，研制出多段压力设置转换电路，适应农业多种灌溉方式；（4）将变频调速技术、可编程序控制技术、水位显示控制技术、压力传感技术等进行了集成. 2 变频调速的基本原理 交流异步电动机的转子转速n可以用下式表示 式中f——定子供电电源的频率；
科陆变频节能技术讲座： 第二讲水泵变频调速节能技术 目录 第一节概论 1.1 水泵的主要功能和用途 1.2 水泵的性能参数 1.3 水泵的性能曲线 1.4 水泵拖动系统的主要特点 1.5 水泵变频调速节能改造能效审计数据调查表 第二节水泵并列运行分析 2.1.水泵并联运行的一般情况 2.2如何作出并联水泵的性能曲线（H-Q）或（P-Q） 2.3当并联泵中的一台进行变速调节时，如何确定并联运行工况点？ 2.4静扬程（或静压）对调速范围的影响。 2.5.变频泵与工频泵的并联运行分析 2.6.高性能离心泵群的变频控制方案 第三节水泵变频调速节能效果的计算方法 3.1 相似抛物线的求法 3.2. 调速范围的确定 3.3. 节能效果的计算 第四节水泵变频调速和液力偶合器调速节能比较 4.1.液力耦合器的工作原理和主要特性参数 4.2.液力耦合器在风机水泵调速中的节能效果 4.3.风机水泵变频调速和液力耦合器调速对比计算 4.4.液力耦合器调速和变频调速的主要优缺点比较 4.5.结论
第一节 风机与水泵是用于输送流体（气体和液体）的机械设备。风机与水泵的作用是把原动机的机械能或其它能源的能量传递给流体，以实现流体的输送。即流体获得机械能后，除用于克服输送过程中的通流阻力外，还可以实现从低压区输送到高压区，或从低位区输送到高位区。通常用来输送气体的机械设备称为风机（压缩机），而输送液体的机械设备则称为泵。 1.1水泵的分类 水泵通常按工作原理及结构形式的不同进行分类，可以分为叶片式（又称叶轮式或透平式）、容积式（又称定排量式）和其他类型三大类。叶片式泵又可以分为离心泵、轴流泵、混流泵和漩涡泵；容积式泵又可以分为往复泵和回转泵，往复泵可分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵，而回转泵又可分为齿轮泵、螺杆泵、滑片泵和液环泵。 1.2水泵的性能参数 水泵的基本性能参数表示水泵的基本性能，水泵的基本性能参数有流量、 扬程、轴功率、效率、转速、比转速、必须汽蚀余量或允许吸上真空高度等7 个。 （1）流量以字母Q（q v、q m）表示，单位为（升）l/s、mVs、nVh等。泵的流量是指单位时间内从泵出口排出并进入管路系统的液体体积。泵的流量除 用上述体积流量q v外，还可用质量流量q m表示。q m定义为单位时间内从泵出口排出并进入管路的液体质量。显然q v与q m间的关系为： q m q v （2）扬程水泵的扬程H表示液体经泵后所获得的机械能。泵的扬程H 是指单位重量液体经过泵后所获得的机械能。水泵扬程的计算式为： 2 2 P2 P1 V W H （Z2 ZJ m g 2g 式中：Z2、p2、v2与Z1、p1、v1分别为泵的出口截面2和进口截面1的位置高度、压力和速度值。泵的扬程即为泵所产生的总水头，其值等于泵的出口总水头和进口总水头的代数差。
变频调速技术在水泵控制系统中的应用 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
变频调速技术在水泵控制系统中的应用变频调速（ＶａｒｉａｂｌｅＶｅｌｏｃｉｔｙＶａｒｉａｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ节能技术是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。自８０年代世界各国将其投入工业应用以来，它显示出了强劲的竞争力，其应用领域也在迅速扩展。现在凡是可变转速的拖动电机，只要采用该项技术就能取得非常显着的节能效果。国家科委十分重视这一技术的推广工作，已在１９９５年将其列入国家级重点推广的科技成果项目。 随着我国工业生产的迅速发展，电力工业虽然有了长足进步，但能源的浪费却是相当惊人的。据有关资料报导，我国风机、水泵、空气压缩机总量约４２００万台，装机容量约１．１亿千瓦。但系统实际运行效率仅为３０～４０％，其损耗电能占总发电量的３８％以上。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。 １水泵调速运行的节能原理
图１为水泵调速时的全扬程特性（Ｈ－Ｑ）曲线。用阀门控制时，当流量要求从Ｑ减小到Ｑ１，必须关小阀门。这时阀门的磨擦阻力变大，阻力曲线从Ｒ移到Ｒ′，扬程则从Ｈ０上升到Ｈ１，运行工况点从Ａ点移到Ｂ点。 用调速控制时，当流量要求从Ｑ减小到Ｑ１，由于阻力曲线Ｒ不变，泵的特性取决于转速。如果把速度从Ｎ１００降到Ｎ８０，运行工况点则从Ａ点移到Ｃ点，扬程从Ｈ０下降到Ｈ２。 根据离心泵的特性曲线公式： Ｐ＝ＱＨｒ／１０２η１ 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（ｍ３／ｓ； Ｈ——使用工况点的扬程（ｍ）； ｒ——输出介质单位体积重量（ｋｇ／ｍ３；
变频器控制在水泵中的应用与节能分析 发表时间：2018-12-21T10:53:39.840Z 来源：《基层建设》2018年第32期作者：梁峰 [导读] 摘要：水泵是我国资源系统中不可缺少的部分，由于传统水泵运行面临资源过度消耗的问题，将变频器应用于水泵运行中，以达到节能降耗的效果。 江苏瑞祥化工有限公司江苏省仪征市 211400 摘要：水泵是我国资源系统中不可缺少的部分，由于传统水泵运行面临资源过度消耗的问题，将变频器应用于水泵运行中，以达到节能降耗的效果。本文介绍了变频器的工作原理，并对比分析了在水泵中应用变频器和使用传统高位水箱的优劣，对该技术在实际运用阶段的节能问题进行分析，并为今后的相关工作提供参照。 关键词：变频器；水泵；节能 0引言 水泵在化工工业生产中占有重要地位。据统计，水泵的能耗约占全国发电量的20%。所以，应对水泵加大投入研究，特别是在节能环保这一要求下要不断的发展。变频器的出现填补了这一空白，使水泵的控制产生了意想不到的效果，变频器控制是当前最有效且最具发展前景的调速模式，对提高泵的技术水平、改善运行条件对节能降耗具有重要意义。 1变频器控制水泵运行的工作原理 变频器主要控制水泵的工作转速，主要原理和节能模式是在水泵、阀门和管道构成的管道体系内，水泵克服管道阻力，泵送出水。在无变频器控制的管道系统，泵的流量通过出口阀调节，水泵须克服阀门和管路两者所形成的阻力;在有变频器控制的系统中，则全开泵进出口阀门，泵只须克服管路阻力，不受阀门影响，降低了管道系统对泵的扬程需求。如下图1为水泵调速过程中性能改变的原理。 图1 水泵调速过程中性能改变原理 2变频调速器的组成及优劣性分析 2.1变频调速器的硬件构成 变频器在水泵应用中，主要通过硬件和软件实现，硬件是指水泵系统中连接的整体变频器，软件是指变频器各项参数控制。为了实现水泵的节能运行，必须实现交流与直流的互换，例如:在水泵逆电路时，需要控制为交流，而以整体电路为背景时，需要交流，如图2所示。 图2 变频器硬件组成系统图 2.2变频器的优劣性分析 很多人因为变频器的功耗大，而放弃使用变频器来控制水泵，但其实变频器控制与传统高水位水箱相比还是有很大优势的。①绿色环保、健康无污染、能有效控制水源的二次污染；②可降低投入，减少占地空间，经济效益显著；③可实现全面自动化操作，减少人力成本，具在良好的可靠性；④装置使用周期长，水箱不会产生漏水现象。但是在优势范围之内，存在的劣势也是显而易见的。①变频器工作的时间越长，损耗的电量就越大；②需要专业技能人才进行专门的维护。总体来说，优势远大于劣势。 3变频调速泵在水泵并联系统中的应用 3.1变频器控制在水泵中的应用节能 变频器在水泵的使用中有PID、PLC和模糊3种控制技术可实现节能的目的。PID控制器即属于比例、积分以及微分控制系统，YTZ电阻远传压力表传输的升降压信号在此处通过对应的处置即可管控变频器的输出频率。PLC技术是使用微型计算机，其实际是继电器和CPU的整合产物，通过设置其他模型和使用编程来达到控制的目的。模糊控制是利用逻辑推理方式来消除模糊量化，属于计算机技术之后研发出的新式技术，其高性比的方案具有很高的应用价值。变频器在水泵中是封闭式的，一般是在出水管中安装传感器，采集压力或者流量数据，传输到PLC控制系统，将其和额定参数进行对比，对比计算之后对变频系统下达命令，变频系统则调节水泵工作频率，控制泵转动速度，进而控制水泵的工作状态。 3.2水泵并联中变频调速泵的运用 目前，在水泵中应用变频器进行调速，大多数都是采用并联的方式，多个水泵并联对其实行调速来控制流量，以满足流量管控要求。但考虑到变频器的市场成本比较高，多台水泵采用一对一的变频器控制并不经济，因此，只将一台水泵改为变频调速泵，并联于水泵系统内，其余水泵不变频，保持原来工作状态，也能较好地实现并联系统的节能目的。该系统的运行原理:在泵并联系统运行的时候，需优先启动变频调速水泵，流量自0逐渐提升，持续提升到额定的流量。当额定流量超过变频泵的最大流量时，启动非变频泵，变频调速水泵得到系统信号反馈后减小转速，使系统输出总流量降到额定要求。同样，如果单一变频调速水泵与单一普通水泵无法达到系统需求的情况下，开启第二个普通水泵，若依然无法满足，开启第三个普通水泵，依次下去，直到满足要求为止。当然，根据系统流量要求的范围不同，还可
风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（一）作者：国家电力公司热工研究院自动化所徐甫荣 前言 我国是能源消费和生产大国，一方面是资源相对不足，尤其是石油、天然气资源匮乏；另一方面是能源利用效率低，且浪费严重，因而经济增长的质量和效益不高，且环境问题日益严重。大量的调查表明我国存在巨大的节能潜力，总节能潜力约为目前能源消费总量的30%～40%，各行各业都存在大量的技术上和企业财力上都可行的节能项目，但绝大多数至今还没有实施。 我国经济持续高速增长了30年。经济总量已达到世界第三位，国内生产总值、工业增长速度、固定资产投资都在高速增长。我国经济持续高速发展带动了能源工业的发展，而能源工业的发展，又成为经济发展的动力，是经济发展的基础。但是也带来了日益严重的环境问题，在世界144个国家和地区的“环境可持续发展指数”排序中，我国被排在133位，我国以煤碳为主的能源结构问题严重。由于向大气层中排放co2、so2、氮氧化物，有时阴霾，有时下些酸雨，离开了蓝天、白云、碧水、绿地的生态环境。能源的消耗带来了严重的环境问题。 图1 某300mw机组离心式一次风机的性能曲线
图2 某300mw机组动叶可调轴流式送风机的性能曲线 我国是“气候变化框架公约”的重要签约国，肩负着全球环境方面的责任，节能既解决能源紧张，相当于建设了能效电厂，又减少了污染，保护了环境，在降低能耗的同时，使我国的经济由粗放型向节约型转变，进而促进了经济的发展，既节能又促进、优化了经济、能源、环境。经济（economics）、能源（energy）、环境（environment）、节能（energy savi ng）是国民经济发展的四个重要的方面，称作4e。四者之间相互依存、相互需求、相互支持、相互制约，要求一个好的平衡。国民经济的发展要求能源相应发展，能源工业的发展促进了经济的发展，经济的发展、能源的消耗又导致大量的co2、so2、氮氧化物排放到大气层中，形成酸雨，温室效应。除了建立电厂以外（热电、水电、核电、风电、太阳能等，主要是热电），节能是能源开发的最好补充，相当于建设了能效电厂。对比热电，它洁净，又不需要煤，不需要运力，不排放co2、so2、氮氧化物等，因而我国政府确立了“开发和节约并重”的能源方针。 电动机系统节能工程是节能的重点工程之一。目前，我国各类电动机总装机容量约4.2亿k w，实际运行效率比国外发达国家低10%～30%。用电量占全国的总用电量的60%左右。“十一五”期间重点推广高效节能电动机、稀土永磁电动机；在煤炭、电力、有色、石化等行业采用高效节能电动机，实施对风机、水泵、压缩机系统的优化改造，推广变频调速、自动化系统控制技术，使运行效率提高2个百分点，年节电200亿kw·h。
目前市场主要产品为离心泵，是叶片泵一种，亦为应用最为广泛泵型。此种泵工作原理是靠叶轮高速旋转时叶片拨动液体旋转，使液体获离心力而完成水泵输水过程，这种泵称为离心泵。其应用领域涉及生活热水供水、污水排水、工业应用、商业建筑暖通空调循环、冷却水输送等各个方面。离心泵是一种重要设备，它运转需要消耗大量动力！据统计，全世界20%电能是消耗水泵系统上。而事实上，采取必要技术措施及控制手段，其中30%-50%能耗是可以节省下来。 一：定速泵与变速泵： 传统供热、空调系统，是按单独质调节运行方式选择循环水泵，选泵原则是泵流量不能小于外网所需流量，一般外网理论流量～倍，扬程按管路及用户总阻力～倍进行选择，这时对应轴功率已大于100%。可见按定流量运行方式，水泵运行电耗是很大。带来调节效果十分理想。 水泵按定流量运行方式，当部分负荷状态下，系统所需流量降低，为适应其流量变化，需减小阀门开度调节以改变系统特性曲线，即消耗多余压头，浪费了大量电能！ 改变阀门开度完成对水泵运行点调节，我们还可以采用改变泵转速方法： 由可以看出：当泵转速改变后泵性能曲线将同时改变，而转速将随频率［Hz］改变而改变。对循环水泵性能分析可知：水泵流量、扬程和轴功率均与水泵叶轮转速之间存着一定比例关系： 如由此可以看出，水泵扬程与电机转速平方成正比，水泵轴功率与电机转速立方成正比。即当水泵流量降低20%时候，电机转速应降低20%，水泵电耗将降低50%；当水泵流量降低50%时候，电机转速就降低50%，水泵电耗降低%。当系统需要流量降低时，降低转速，相应水泵流量降低，水泵轴功率降低，节约电能效果显著。，采用变速调节，也避免了采用阀门调节时不必要阀门压头损耗。 二：速度控制原理：