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变频器在水泵中的节能应用
作者：董祖泉
来源：《科技与创新》2016年第01期
摘要：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；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”，造成了能源浪费。因此，做好风机、水泵的节能工作，对国民经济的发展具有重要意义。
关键词：变频器；水泵；节能；供水系统
中图分类号：TM921.51 文献标识码：A DOI：10.15913/https://www.doczj.com/doc/583377199.html,ki.kjycx.2016.01.133
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。据有关资料显示，我国风机、水泵、空气压缩机总量约4 200万台，装机容量约4.0×108 kW，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。
1 变频器
变频器是通过电力半导体器件的通断将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。目前使用的变频器主要采用交-直-交方式（VVF变频或矢量控制变频），先将工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源，以供给电动机。变频器的电路一般由整流、逆变、中间直流环节和控制4个部分组成，其中，整流部分为三相桥式不可控整流器；逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形；中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
2 水泵变频调速的节能原理
图1所示为阀门调节功耗曲线。当水泵用阀门控制，且流量要求从Q1降到Q2时，必须关小阀门。这时，阀门的摩擦阻力变大，管路曲线从R移到R’，扬程则从Ha上升至Hb，运行工况点从a点移到b点。
图2所示为变速调节功耗曲线。当水泵采用调速控制方式，且流量要求从Q1降到Q2
时，由于阻力曲线R不变，因此，泵的特性取决于转速。如果将转速从n降到n’、性能曲线
由（Q-H）变为（Q-H）’，运行工况点则从a点移到c点，扬程从Ha下降到Hc.
离心泵的特性曲线公式为：
式（1）中：N为水泵使用工况轴功率，kW；R为输出介质单位体积质量，kg/m3；Q为
使用工况点的流量，m3/s；H为使用工况点的扬程，m；η为使用工况点的泵效率，%.