风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（八）/第三讲水泵变频调速节能效果的计算方法
作者：国家电力公司热工研究院自动化所徐甫荣
3.1相似抛物线的求法
水泵与风机不同，由于静扬程的存在，阻力曲线不是相似曲线，因此图2-12中转速变化前后的运行工况点m与m不是相似工况点，故其流量、扬程(或全压)与转速的关系不符合比例定律，不能直接用比例定律求得。但当管路性能曲线的静扬程(或静压)等于零时，即
hst=0(或pst=0)时，管路性能曲线是一条通过坐标原点的二次抛物线，它与过m点的变转
速时的相拟抛物线重合，因此，m与m又都是相似工况点(比如风机)，故可用比例定律直接由m点的参数求出m点的参数。
例2-1：某锅炉给水泵的性能曲线如图2-12所示，其在额定转速下运行时的运行工况点为m，相应的qm =380m3/h。现欲通过变速调节，使新运行工况点m的流量减为190m3/h?，试问其转速应为多少(额定转速为2950r/min)？
解：变速调节时管路性能曲线不变，而泵的运行工况点必在管路性能曲线上，故m点可由qm’ =190m3/h处向上作垂直线与管路性能曲线相交得出，由图可读出m点的扬程hm1=1670m。m/与m不是相似工况点，需在额定转速时的h-q曲线上找出m的相似工况点a，以便求出m 的转速。过m/点作相似抛物线，由比例定律得：h=hm’/q2.m’=1670/(190)2·q2=0.046q2。为了把相似抛物线作到图2-12上，上式(h=0.046q2)中h与q的关系列表如下：
q(m3/h) 0 100 200 220 240
h(m) 0 460 1840 2226 2650
把列表中数值作到图2-12上，此过m＇点的相似抛物线与额定转速下h-q特性曲线相交于a 点。用同样的方法可以作出过m1、m2点的相似抛物线与额定转速下h-q特性曲线相交于b
点和c点。
由图可读出qa=227m3/h，ha=2360m，故得：n’= qm’/qa·n=190/227·2950=2469(r/min) 或n’√(hm’/ha)·n=√(1670/2360)·2950=2481(r/min)。
上述两式得出的结果略有不同是因作图及读数误差引起的。
从计算结果知，此泵装置因管路静扬程hst很高(60%)，故当流量减少到原流量的50%时，
其转速只降到原转速的2469/2950 =83.7%，而不是50%；其节能率约为1-(0.8373/0.81 /0.96) = 24.6%，而不是1-(50%)3＝87.5%！水泵系统管路性能曲线中静扬程(静压)所占比例的大小，与调速装置节能效果的大小相关。当静扬程所占比例很大时，即使泵系统的工作流量变化很大，但调速装置的转速变化范围并不大，结果变速调节的节能效果也不大。这是因为静扬程(静压)不等于零时，管路性能曲线与变转速时的相似抛物线不重合，故变速前后各工作点间的关系并不符合比例定律，即流量比不等于转速比。当静扬程(静压)为正值时，流量比恒大于转速比。
例如dg500-180型锅炉给水泵，其最高转速n=2950r/min，相应q=500m3/h，he=1800m，
hc=2500m。若泵系统的静扬程hst=1500m(hst/hc=60%)。则变速调节流量至60%最大流量(300m3/h)时，相应转速为最高转速的89%(2625r/min)。可见这比静扬程为零时流量比为60%时，转速比也为60%时要高多了。因此，管路性能曲线的静扬程越高，则变速调节流量时，其轴功率的减少值也越小。所以说，对于有较大静扬程的水泵，只用工作流量变化范围大小确定节能效益的大小就不正确了，应根据转速变化范围确定节能效益的大小才是正确的。图2-12所示为水泵在不同工作点的变频调速相似抛物线的求法，表2-1为某离心泵在不同静扬程和不同流量时转速、轴功率和节电率的关系。
图2-12 某锅炉给水泵的性能曲线相似抛物线的求法
3.2调速范围的确定
水泵系统由于泵径与管径不同(管径一般要大于泵径)，且千差万别，所以阀门开度与流量的关系比较复杂，一般来说没有固定的关系可循。常常可以看到阀门开度才30%左右，而泵和电动机都已经过载的情况，也就是说流量已经超过了额定流量！如湄洲湾电厂的给水泵，当机组满负荷运行时，其阀门开度只有26%。在进行节能计算时，千万不能将阀门开度当作流量来计算。
当水泵采用转速调节时，由于其静扬程一般都不等于零，故其阻力曲线不通过坐标原点，因此不是相似曲线，其流量和扬程与转速的关系要在作出各工况点的相似抛物线后，才能用比例定律计算。所以变速前后的流量比不等于转速比，也就是说流量不再与转速的一次方成正比，而是流量比恒大于转速比。例2-2中图2-13所示为某循环水泵变频调速节能原理图，图中分别画出了当流量分别为额定流量的60%、70%和80%时的相似抛物线，由此可进行调速范围和节能效果的计算。
在确定调速范围时应兼顾流量和扬程的要求，一般这时将阀门开到最大，仅用转速来调节流量，并要留有一定的扬程裕量。所以一定要知道生产工艺所要求的最小扬程(包括静扬程和管路阻力)，作为确定最低转速的根据。当然，当最小扬程要求低于最小流量要求时，可以流量要求为准。
图2-13 泵系统在不同静扬程下的轴功率流量特性
3.3节能效果的计算
水泵的调速节能效果计算比较复杂，由于水泵的静扬程一般都不等于零，故其流量、扬程和轴功率与转速的关系要在作出各工况点的相似抛物线，并求出各工况点的转速后，才能用比例定律计算。水泵所消耗的电功率也可用比例定律求得。在进行节能计算时要用流量(百分比额定流量)作为根据(而不是阀门开度)；全流量轴功率也不能简单的采用额定轴功率，而应采用实际水泵系统的全流量轴功率进行计算，因为具体选定的泵用在不同的管路系统时其实际参数是不一样的。并要注意在计算节电率时使用的比较电功率应为采用阀门调节时相同
流量下水泵实际所消耗的电功率，而不应当是电动机的额定电功率，因为采用阀门调节时，随着流量的减小，电动机的电流(电功率)也是有所减小的。在相同的流量百分比时，不同的静扬程的转速、轴功率和节电率都是不同的，应逐点进行计算。表2-1所列为某离心泵在不同静扬程和不同流量时转速、轴功率和节电率的关系。而图2-13所示则为某离心式水泵在不同静扬程下采用变速调节及出口阀门调节方式时流量比qv/qvn和所消耗的轴功率之比
p/pn的关系曲线。
例2-2：某发电机组循环水泵的有关参数如下：
循环泵：64lkxa-20立式斜流泵额定流量：qe=19726m3/h (5480l/s)
额定扬程：he=20m 额定转速：425rps
电动机：yksl1600－14/1730-1 额定功率；1600kw
额定电压：6000v 额定电流：203.3a
额定转速：425rps 工频运行电流：154a
额定效率： 95% 功率因数：0.85
由于随着机组负荷和气温的变化，为了保证汽轮机的效率，需要保证凝汽器真空度的稳定，随着发电负荷的变化以及昼夜季节气温的变化，为了保证凝汽器真空度的稳定，要求循环水流量大幅度变化，显然用出口阀门来调节循环水的流量是达不到凝汽器真空度稳定的目的的，只有采用变频调速才能实现动态快速调节循环水的流量达到稳定凝汽器真空度的目的。解：图2-14所示为循环水泵变频调速节能原理图，从图中可以得出：水泵的额定工况点为“a”，循环水泵系统的静扬程 hst=10.3m，(水泵的关死点扬程约为30米，静扬程占30%左右)，80%流量工况点为a1，70%流量工况点为a2，60%流量工况点为a3，对应的相似工况点分别为：a1’(18800m3/h，22.5m)、a2’(17600m3/h，23.4m)、a3’(16200 m3/h，25.2m)。相应的转速则分别为：n1=10666/18800=85%n0；n2=14000/17600=79.5%n0；
n3=12000/16200=74%n0。消耗的电功率分别为：
p1 =pz×0.853/0.96/0/9=973.8kw；
p2=pz×0.7953/0.96/0.9=796.7kw；
p3=pz×0.743 /0.96/0.9=642.5kw。
这里额定轴功率pz =5480l/s×200kpa/0.8=1370 kw；
电动机工频运行功率pd = 1.732×6000×154×0.85 = 1360 kw。
节电率分别为：25.1%，38.7% 和 50.6%。
表2-1 水泵系统在不同静扬程和不同流量时转速、轴功率和节电率
由于需要的循环水流量随着机组负荷和季节气温的变化而变化，而随着循环水流量的增加，节电率将减少。因此实际的节电效果，要根据机组负荷曲线和昼夜季节气温的变化曲线计算得出。
图2-14 水泵在不同工作点的变频调速相似抛物线
作者简介
徐甫荣(1946-) 男 1970年毕业于西安交通大学电机工程系发电厂电力网及电力系统专业，后在西安电子科技大学攻读硕士研究生。毕业后国家电力公司热工研究院自动化所工作，任总工程师，教授级高工，现为深圳市科陆变频器公司工程技术总监，享受国家特殊津贴的专家。主要从事火电厂热工自动化和交直流电机调速拖动及节能技术的研究工作，在国内外各类学术刊物上发表论文五十余篇，专著“高压变频调速技术应用实践”等两本。
参考文献(略)
(未完待续)
变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行，具有节电功能，是事实。但是他的前提条件是：第一,大功率并且为风机/泵类负载；第二，装置本身具有节电功能（软件支持）；第三，长期连续运行。这是体现节电效果的三个条件。除此之外，无所谓节不节电，没有什么意义。 变频节能 什么是变频器 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 PWM和PAM的不同点是什么 PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 电压型与电流型有什么不同 变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。 为什么变频器的电压与电流成比例的改变 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。
变频器节能效率计算标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
概述 在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。与实际的工况存在较大的可调整空间。在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。 1变频调速原理 三相异步电动机转速公式为: 60f n= 式中：n-电动机转速，r/min； f-电源频率，Hz； p-电动机对数 s-转差率, 从上式可见交流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参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。
变频工作原理 异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz 。电机定子绕组内部感应电动势为 U 1≈U 1=4.44U 1UU 1 1 式中U 1-定子绕组感应电动势，V ； 1-气隙磁通，Wb ； U -定子每相绕组匝数； U 1-基波绕组系数。 在变频调速时，如果只降低定子频率U 1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成1增大。由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U 1=U U ，U 1=U U 时，电动机主磁路接近饱和，增大 1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增 加，功率因素降低。 若在降低频率的同时降低电压使U 1U 1?保持不变则可保持1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。这种方式称为恒磁通控制方式。此时电动机转矩为 T =U 1UU 12π(U 2U +UU 22 U 2)(U 1U 1)2 式中T -电动机转矩，； U 1—电源极对数；
1 水泵变频调速运行的节能原理 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Hb，运行工况点从a点移到b点。 图2为调速控制时，当流量要求从Q1减小到Q2，由于阻力曲线R不变，泵的特性取决于转速。如果把速度从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。 根据离心泵的特性曲线公式： N＝RQH／102η 式中：N——水泵使用工况轴功率（kw） Q——使用工况点的流量（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）； 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： Nb＝RＱ2Ｈb／１０２η
Nc＝RＱ2Ｈc／１０２η 两者之差为：ΔN＝Nc—Nb=R×Ｑ2×（Ｈb－Ｈc）／１０２η 也就是说，用阀门控制流量时，有ΔN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，由于流量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，即功率与转速n成３次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那么在转运同样流量的情况下，原来消耗在阀门的功率就可以全避免，取得良好的节能效果，这就是水泵调速节能原理。 2 变频调速的基本原理 变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系： n＝６０ｆ（１－ｓ）／ｐ 式中：ｆ——水泵电机的电源频率（Ｈｚ）； ｐ——电机的极对数； 由上式可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率ｆ，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少。这就是水泵变频调速的节能作用。 3 水泵变频调速控制系统的设计 目前，国内在水泵控制系统中使用变频调速技术，大部分是在开环状态下，即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值，以达到调速目的. 系统主要由四部分组成：(1)控制对象(2) 变频调速器(3)压力测量变送器（ＰＴ）(4)调节器（ＰＩＤ）. 系统的控制过程为： 由压力测量变送器将水管出口压力测出，并转换成与之相对应的４～２０ｍＡ标准电信号，送到调节器与工艺所需的控制指标进行比较，得出偏差。其偏差值由调节器按预先规定的调节规律进行运算得出调节信号，该信号直接送到变频调速器，从而使变频器将输入为３８０Ｖ／５０Ｈｚ的交流电变成输出为０～３８０Ｖ／０～４００Ｈｚ连续可调电压与频率的交流电，直接供给水泵电机。 4 水泵变频调速应用的注意事项
摘要：在工业生产和产品加工制造业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；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。关键字：变频调速节能风机泵一、引言 在工业生产和产品加工制造业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的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，市场竞争的不断加剧；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。 而八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。 八十年代末，该技术引入我国并得到推广。现已在电力、冶金、石油、化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到实际应用。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。 二、综述 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。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。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。 泵类设备在生产领域同样有着广阔的应用空间，提水泵站、水池储罐给排系统、工业水（油）循环系统、热交换系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。而且，根据不同的生产需求往往采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏；还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备、影响生产、危及产品质量。 风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而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入频率成正比的关系：n=60f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。 [!--empirenews.page--]三、节能分析通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，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∝n2，P∝n3；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。 以一台水泵为例，它的出口压头为H0（出口压头即泵入口和管路出口的静压力差），额定转速为n0,阀门全开时的管阻特性为r0,额定工况下与之对应的压力为H1,出口流量为Q1。流量-转速-压力关系曲线如下图所示。 在现场控制中，通常采用水泵定速运行出口阀门控制流量。当流量从Q1减小50%至Q2时，阀门开度减小使管网阻力特性由r0变为r1，系统工作点沿方向I由原来的A点移至B点；受其节流作用压力H1变为H2。水泵轴功率实际值（kW）可由公式：P=Q•H／（ηc•ηb）×10-3得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分别表示功率、流量、压力、水泵效率、传动装置效率，直接传动为1。假设总
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： φππφππ ηη????????-?=???????= ?d D p f s D d D n D v v v q 60 60)1(60 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：2 2 1 v m H ??=ρ 扬程、转速和频率关系式： 2 22 1 2 1 6060)1(602 2 f n H H p f s D n D ∞∞???=??=?? ? ? ?????-?? ? ? ????ππρρ 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 ?= ? ? ? ?????-?? ? ? ????????????????-?? ?=????????????=6060)1(602 2 21 6060)1(21 60πηπηρφππρρφππρp f s D n D P d D p f s D g d D n D g v v e f n P e 3 3 ∞ ∞? 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 ；
节能计算 1. 离心式风机 1.1 不考虑压力，调节风量时的能耗比较 流量（%） 功 率 % 叶片调节 液力偶合器 变频调速 挡板调节 图1 风机各调节方式的能耗-流量曲线
上述均为百分比，100%流量为风机的额定流量，100%功率为工频额定工况运行时消耗功率（即电机输入功率= 风机额定轴功率/电机效率，电机效率一般为93-96%，额定功率较大者效率较高）。变频调速时的节能量即为两种调节方式的能耗差值（百分比乘额定消耗功率）。 需要了解的参数： 电机：型号、额定功率P N、额定电流I N、额定电压U N、额定功率因数COSΦN、额定转速风机：型号、特性曲线、额定流量Q N、额定全压H N、额定轴功率N N、额定转速 运行工况：现有调节方式、实际需求流量Q、运行电压U、运行电流I（或实际消耗功率P）计算步骤： ●电机额定效率 ηN = P N/（1.732I N U N COSΦN）式（1-1）●额定消耗功率 P IN = N N /ηN 式（1-2）●根据Q/Q N*100%从图1查出变频调速时的节约功率百分比，乘上P IN即为变频运行时 的节约功率△P。 ●△P 乘上运行时间（小时）即为节约电度数。 1.2 不考虑流量，仅调节压力 假设采用变频调速后，不考虑风阻的变化，将压力从工频运行时的H1下调到H2。 需要了解的参数： 电机：型号、额定功率P N、额定电流I N、额定电压U N、额定功率因数COSΦN、额定转速风机：型号、特性曲线、额定流量Q N、额定全压H N、额定轴功率N N、额定转速 运行工况：工频运行压力H1、实际需求压力H2、运行电压U、运行电流I（或实际消耗功率P） 计算： ●计算工频运行时的消耗功率P ●计算变频运行时的消耗功率P1=（H2/H1）1.5 *P/0.96 式（1-3） ●节约功率△P = P – P1 ●△P 乘上运行时间（小时）即为节约电度数。 运行功率的几种计算方式： ●装有功率表：直接查表 ●装有电度表：P = 电度数（度）/记录时间（小时） ●仅知道电流I和电压U： （1-COS2ΦN）I4N P = √3 U ×I2 －———————— √（2I N-I）2 式（1-4）
变频调速节能量的计算方法 时间：2009-12-16 09:26:19 来源：工控网作者：杜俊明 一、概述 据统计，全世界的用电量中约有60%是通过电动机来消耗的。由于考虑起动、过载、安全系统等原因，高效的电动机经常在低效状态下运行，采用变频器对交流异步电动机进行调速控制，可使电动机重新回到高效的运行状态，这样可节省大量的电能。生产机械中电动机的负载种类千差万别，为便于分析研究，将负载分为平方转矩﹑恒转矩和恒功率等几类机械特性，本文仅对平方转矩﹑恒转矩负载的节能进行估算。所谓估算，即在变频器投运前，对使用了变频器后的节能效果进行的计算预测。变频器一旦投运后，用电工仪表测量系统的节能量更为准确。现假定，电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同，且变频器的效率为95%。 在设计过程中过多考虑建设前，后长期工艺要求的差异，使裕量过大。如火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的鼓风机,引风机的风量裕度分别为5%和5～10%，风压裕度为10%和10%～15%，设计过程中很难计算管网的阻力，并考虑长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据，但风机的系列是有限的，往往选不到合适的风机型号就往上靠，大20%～30%的比较常见。生产中实际操作时，对于离心风机﹑泵类负载常用阀门、挡板进行节流调节，则增加了管路系统的阻尼，造成电能的浪费；对于恒转矩负载常用电磁调速器﹑液力耦合器进行调节，这两种调速方式效率较低，而且，转速越低，效率也越低。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的实施。本文介绍用以下的公式来进行节能的估算。 二、节能的估算 1、风机、泵类平方转矩负载的变频调速节能风机、泵类通用设备的用电占电动机用电的50%左右,那就意味着占全国用电量的30%。采用电动机变频调速来调节流量，比用挡板﹑阀门之类来调节，可节电20%～50%，如果平均按30%计算，节省的电量为全国总用电量的9%，这将产生巨大的社会效益和经济效益。生产中，
风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（八）/第三讲水泵变频调速节能效果的计算方法 作者：国家电力公司热工研究院自动化所徐甫荣 3.1相似抛物线的求法 水泵与风机不同，由于静扬程的存在，阻力曲线不是相似曲线，因此图2-12中转速变化前后的运行工况点m与m不是相似工况点，故其流量、扬程(或全压)与转速的关系不符合比例定律，不能直接用比例定律求得。但当管路性能曲线的静扬程(或静压)等于零时，即 hst=0(或pst=0)时，管路性能曲线是一条通过坐标原点的二次抛物线，它与过m点的变转 速时的相拟抛物线重合，因此，m与m又都是相似工况点(比如风机)，故可用比例定律直接由m点的参数求出m点的参数。 例2-1：某锅炉给水泵的性能曲线如图2-12所示，其在额定转速下运行时的运行工况点为m，相应的qm =380m3/h。现欲通过变速调节，使新运行工况点m的流量减为190m3/h?，试问其转速应为多少(额定转速为2950r/min)？ 解：变速调节时管路性能曲线不变，而泵的运行工况点必在管路性能曲线上，故m点可由qm’ =190m3/h处向上作垂直线与管路性能曲线相交得出，由图可读出m点的扬程hm1=1670m。m/与m不是相似工况点，需在额定转速时的h-q曲线上找出m的相似工况点a，以便求出m 的转速。过m/点作相似抛物线，由比例定律得：h=hm’/q2.m’=1670/(190)2·q2=0.046q2。为了把相似抛物线作到图2-12上，上式(h=0.046q2)中h与q的关系列表如下： q(m3/h) 0 100 200 220 240 h(m) 0 460 1840 2226 2650 把列表中数值作到图2-12上，此过m＇点的相似抛物线与额定转速下h-q特性曲线相交于a 点。用同样的方法可以作出过m1、m2点的相似抛物线与额定转速下h-q特性曲线相交于b 点和c点。 由图可读出qa=227m3/h，ha=2360m，故得：n’= qm’/qa·n=190/227·2950=2469(r/min) 或n’√(hm’/ha)·n=√(1670/2360)·2950=2481(r/min)。 上述两式得出的结果略有不同是因作图及读数误差引起的。 从计算结果知，此泵装置因管路静扬程hst很高(60%)，故当流量减少到原流量的50%时， 其转速只降到原转速的2469/2950 =83.7%，而不是50%；其节能率约为1-(0.8373/0.81 /0.96) = 24.6%，而不是1-(50%)3＝87.5%！水泵系统管路性能曲线中静扬程(静压)所占比例的大小，与调速装置节能效果的大小相关。当静扬程所占比例很大时，即使泵系统的工作流量变化很大，但调速装置的转速变化范围并不大，结果变速调节的节能效果也不大。这是因为静扬程(静压)不等于零时，管路性能曲线与变转速时的相似抛物线不重合，故变速前后各工作点间的关系并不符合比例定律，即流量比不等于转速比。当静扬程(静压)为正值时，流量比恒大于转速比。 例如dg500-180型锅炉给水泵，其最高转速n=2950r/min，相应q=500m3/h，he=1800m，
变频调速及液力耦合器节能比较 1 引言 交流异步笼型电动机以其优异的性能和环境适应能力而获得了广泛的应用，但是其调速技术却一直困扰着工程界。在变频技术发明以前，人们只能采用电磁转差离合器调速，而电磁转差离合器调速又不适合大功率电机;继而又发明了液力耦合器，解决了大功率电动机的调速问题，并获得了广泛的应用。但是，它们都属于低效调速方式，其调速效率等于调速比。即便如此，当其用在风机水泵的调速时，与采用挡板和阀门的节流调节相比，也具有显著的节能效果。 在已经采用液力耦合器调速的场合，进行变频调速节能改造时，一定要认识到这一点，对其节能潜力有一个正确的估计，以免达不到预期的效果。不要以节能效果作为评价其经济性的唯一指标，而要与进行变频调速节能改造后带来的其它好处一起综合评价其经济效益，比如改善启动性能、提高调速精度、满足工艺控制要求、提高产品质量、增加生产效率、延长设备寿命、减少维修费用和降低噪声水平……等等。 2 液力耦合器的工作原理和主要特性参数 2.1 液力耦合器的工作原理 液力耦合器是一种以液体(多数为油)为工作介质、利用液体动能传递能量的一种叶片式传动机械。按应用场合不同可分为普通型(标准型或离合型)、限矩型(安全型)、牵引型和调速型四类。用于风机水泵调速节能的为调速型，这里讨论的仅限于调速型。 调速型液力耦合器主要由泵轮、涡轮、旋转外套和勺管组成，泵轮和涡轮均为具有径向叶轮的工作轮，泵轮与主动轴固定连接，涡轮与从动轴固定连接;主动轴与电动机连接，而从动轴则与风机或水泵连接。泵轮与涡轮之间无固体的部件联系，为相对布置，两者的端面之间保持一定的间隙。由泵轮的内腔p和涡轮的内腔t共同形成的圆环状的空腔称为工作腔。若在工作腔内充以油等工作介质，则当主动轴带着泵轮高速旋转时，泵轮上的叶片将驱动工作油高速旋转，对工作油做功，使油获得能量(旋转动能)。同时高速旋转的工作油在惯性离心力的作用下，被甩向泵轮的外圆周侧，并流入涡轮的径向进口流道，其高速旋转的旋转动
2.1 变频调速节能原理 从流体力学的原理得知，使用感应电动机驱动的风机、水泵负载，轴功率P 与流量Q ，扬程H 的关系为：H Q P ⨯∝ 当电动机的转速由n1变化到n2时,Q 、H 、P 与转速的关系如下: 1212n n Q Q ⨯ = (1) 2 1212⎪ ⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=n n H H (2) 2p =1p 3 1 2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯n n (3) 可见流量Q 和电机的转速n 是成正比关系的，而所需的轴功率P 与转速的立方成正比关系。所以当需要80％的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40Hz 即可，这时所需功率将仅为原来的51.2％。 如下图所示，从风机、水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。 扬程H H2 H1 流量Q HB O 风机、水泵的运行曲线图 当所需风量、流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A 点变到新的运行工况点B 点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机、水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机、水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A 点移至C 点。此时所需轴功率P3与面积HB ×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB ）×（C-B ）的面积成正比。 考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，风机泵类通过调速控制可节能20％～50％，有些风机负载节能比例达60%以上。
2.2 变频改造节能分析 2.2.1改造前工频运行功率计算公式 φcos 732.11⨯⨯⨯=I U P U ：电机电压，kV ；I ：电机电流，A ；1P ：单一负荷下工频运行功率，kW ； φcos ：单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。 ()∑⨯⨯=δ11P T C T ：全年平均运行时间，h ；1P ：单一负荷下的运行功率，kW ； δ：这种负荷下的全年运行时间比例；1C ：改造前总耗电量，h kw ⋅。 改造后变频运行预计功率计算公式： 1）入口风门调节： 利用公式： 额 额额额ηη1111 H P H P Q Q =计算出额Q Q 1的比。 1P ：工频运行功率，KW ；额P ：风机额定轴功率，KW ； 额 额ηη11 H H ：运行工况与额定工况下的效率、压力比，一般近似取1， 根据改造风量不变的原则，有21Q Q =，其中2Q 为改造后的风量。所以 额 额Q Q Q Q 21=。再根据η/3 22⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=额额Q Q P P ，即η/3 22⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛⨯=额额Q Q P P 计算出2P 。其中2P 是变频改造后预计运 行功率，η为变频装置的效率。 ()∑⨯⨯=δ22P T C ，2C ：改造后总耗电量，h kw ⋅。 2.2.2 1#主扇节能分析 改造前工频运行功率 W 200cos 732.11=⨯⨯⨯=φI U P W 170cos 732.11.1=⨯⨯⨯=φI U P 改造后变频运行预计功率
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。 3、软启动节能 由于电机为直接启动，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。
变频调速的方法及节能原理 变频调速的方法 变频调速就是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机的输出转速的目的。 交流异步电动机的输出转速由下式确定： n=60f(1—S)/p （1） 式中n——电动机的输出转速； f——输入的电源频率； S——电动机的转差率； p——电机的极对数。 由公式(1)可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关系，因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速(调整p)、转子串电阻调速或串级调速或内反馈电机(调整S)和变频调速(调整f)等。 变频调速器从电网接收工频50Hz的交流电，经过恰当的强制变换方法，将输入的工频交流电变换成为频率和幅值都可调节的交流电输出到交流电动机，实现交流电动机的变速运行。 将工频交流电变换成为可变频的交流电输出的变换方法主要有两种：一种称为直接变换方式，又称为交—交变频方式，它是通过可控整流和可控逆变的方式，将输入的工频电直接强制成为需要频率的交流输出，因而称其为交流—交流的变频方式。另一种称为间接变换方式，又称为交-直-交变频方式，它是先将输入的工频交流电通过全控/半控/不控整流变换为直流电，再将直流电通过逆变单元变换成为频率和幅值都可调节的交流电输出。 调速节能的原理 通过流体力学的基本定律可知：风机（或水泵）类设备均属平方转矩负载，其转速n 与流量Q、压力（扬程）H以及轴功率P具有如下关系： Q1/ Q2＝n1/n2 （2） H1/ H2＝（n1/n2）2 （3） P1/ P2＝（n1/n2）3 （4） 式中Q1、H1、P1——风机（或水泵）在n1转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率； Q2、H2、P2——风机（或水泵）在n2转速时的相似工况条件下的流量、压力（或
变频器在风机、水泵中的节能应用 摘要：由风机、水泵类负载节能，来阐述变频器是控制风机、水泵实现节能最佳方式，对提高自动化程度，减少人为因素的影响进行较详细分析，通过实例计算来证明在理论上是正确的，虽然初期一次性投资比较大，但从长远上来看在经济上是值的。 关键词：风机；水泵；节能；功率因数；变频器 前言 风机、水泵作为工业和生活中的通用机械有应用量大、应用面广的特点，其配套电机量也是巨大的，有资料统计，风机、水泵的耗电量占全国总发电量的20%以上，由于容量和工艺原因，大多数的风机、水泵类负载存在着不同程度上的电能浪费，在提倡节约能源的今天，减少浪费，节能问题的研究也迫在眉睫，变频控制是目前最好方法。 1.风机、水泵负载节能原理 传统风机、水泵流量的设计均以最大需求来设计，其调整方式采用挡板、风门、回流、起停电机等方式控制，无法形成闭环回路控制，也较不考虑省电的观念，但实际使用中流量随着各种因素而变化，往往比最大流量小的多，要减少流量时，通常情况下只能调节档板和阀门的开度，阀门控制法的实质是通过改变管网阻力大小来改变流量，而这种控制方式当所需流量减小时，压力反而会增加，故轴功率的降低有限，此时，过剩的风机、水泵功率将导致压力增加造成很大的能量损耗。 由流体力学原理可知：流量与转速的一次方成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的三次方成正比，如果水泵效率一定，当流量下降时转速成比例下降，而此时对轴输出功率p成立方关系下降；风机、水泵变频节能控制可在保持阀门、挡板开度不变的前提下，通过改变风机的转速来调节流量，其实质是通过减少流体动力来节电。这种控制方式可从根本上消除风机、水泵设备，由于选型或负荷变化普遍存在的“大马拉小车”的动力浪费现象，消除了挡板截流阻力，使风机、水泵始终运行在最佳工作状态。 2.风机、水泵变频控制特点 2.1异步电动机原理n=60f/p（1-s），可知变频调速是风机、水泵调速最佳方法，风机、水泵电机直接启动或Y/D启动，启动电流为其额定电流的4～7倍；这样会对电机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，启动时产生的电流和震动时对挡板和阀门损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。
现有一台250KW风机,现采用星--三角起动运行,工作电流太约在360A左右, 如果改成变频器,一个小时能节多少电,太概多长时间能收回成本. 变频器节能计算方法 例如：当从50Hz降至45Hz得 公式：P45/P50=45（3次方）/50（3次方） P45=0.729P50 （2）当从50Hz降至45Hz得 已知：单台冷却器在工频耗电功率为250KW/h。 （3）∵P45=0.729P50=0.729×250=182.28 KW/h （4）单台电机节能：250-182.25=67.75 KW/h;为原耗电量节约为67.75/250×100%=27.1% （5）年节能：250kw×24h×30d×12m×27.1%＝585360KW；按1KW/h电费0.45元计算年节约共计585360×0.45＝263412元。 2. 公式：P45/P50=45（3次方）/50（3次方） P45=0.729P50 我想知道这个叫什么公式,这个公式怎么来的? 公式：P45/P50=45（3次方）/50（3次方） 这个公式是由风机工作特性决定的，由于风机是二次方负载，轴功率与转速的三次方成正比。 风机水泵类负载使用高压变频器节能计算 风机水泵工作特性 风机水泵特性：H=H0-（H0-1）＊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：上述变量均采用标么值，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
水泵风机节能计算 节能是指在保持原有功能和服务质量不变的情况下，尽量减少能源的 消耗。水泵和风机是工业生产中常见的能耗设备，如何进行节能计算对于 提高能源利用效率具有重要意义。以下是关于水泵和风机节能计算的介绍。 一、水泵节能计算 水泵是将电能转化为机械能，将液体从一处输送到另一处的设备。水 泵的节能计算主要涉及其效率和运行参数的分析。 1.水泵效率的计算 水泵的效率是指其输出功率与输入功率之间的比值，通常用百分数表示。计算水泵的效率需要知道以下几个参数： -水泵的流量（Q）：指单位时间内通过水泵的液体体积； -扬程（H）：指液体从进口到出口的高度差； -功率（P）：指水泵的输入功率。 水泵的效率（η）可以通过以下公式计算： η = P_out / P_in × 100% 其中，P_out 是水泵的输出功率，即流量和扬程的乘积，可以通过以 下公式计算： P_out = ρ × g × Q × H 其中，ρ是液体的密度，g是重力加速度。 2.水泵的工作点计算
水泵的工作点是指水泵在不同流量和扬程条件下的运行参数。根据工 作点的变化来调整水泵的运行状态，可以达到节能的目的。 水泵的工作点需要通过水泵的流量-扬程特性曲线来确定。首先测量 水泵在不同工况下的流量和扬程，然后将数据绘制在流量-扬程坐标系上，得到水泵的特性曲线。根据实际工况来选择合适的工作点，以使水泵的效 率最大化。 3.水泵的变频调速节能计算 变频调速是一种调节水泵流量的常见方式。它通过调节电机的转速来 改变水泵的流量。变频调速的节能原理是降低水泵的流量和扬程来减少水 泵的功率消耗。 水泵的变频调速节能计算可以通过以下步骤进行： - 计算水泵在满负荷（额定流量和扬程）状态下的功率消耗 （P_fullload）； - 计算水泵在变频调速状态下的功率消耗（P_variable）； - 计算变频调速的节能率（η_variable）： η_variable = (P_fullload - P_variable) / P_fullload × 100%风机是将电能转化为风能的设备，通常用于通风、排气和供氧等工作 场所。风机的节能计算主要涉及其效率和压力损失的分析。 1.风机效率的计算 风机的效率是指其输送气体的能量输出与电能输入之间的比值，通常 用百分比表示。计算风机的效率需要以下参数：
变频调速技术的风机与泵类节能应用 在企业的生产过程中，对泵类和风机设备的应用非常广泛，而这类设备的电能消耗非常大，其耗能占企业总耗能比重很大。当前，我国正深化市场经济体制改革，市场竞争已可以用“惨烈”这个词来形容，因此，企业为了增强自身的竞争力，必须优化生产技术和工艺，降低生产过程中的能耗，降低生产成本，提高产品的价格竞争力。 1 变频器的作用 在实现电机控制中经常会用到的设备是变频器，该设备实现对电机控制的方式是改变电源输出的频率。在企业生产过程中，必须追求对电机的更好控制，而实现对整个电机的更好控制，就必须使用变频器，通过该设备来实现被控交流电机的过电流电压保护、过载保护以及变频调速，同时整个系统的电能综合利用率以及工作效率也由变频器来负责调节。 2 不同种类下的变频器 2.1 开关方式不同下的变频器分类 开关不同，则变频器的种类也不同，按照开关分类，变频器可分为四种：第一，SPWM控制变频器；第二，PAM控制变频器；第三，SVPWM控制变频器；第四，PWM变频器。在这四种不同类型的变频器中，PAM控制是脉冲幅度调制，它通过改变脉冲列脉冲的幅度，实现对波形和输出量值的调制，从而实现变频器的变频功能；和PAM 控制不同，PWM控制是脉冲宽度调制控制，也就是在调节波形和输出量时，它能用改变脉冲的宽度的方式，从而实现变频器的变频功能；在PWM的基础上，改变调制脉冲后便是SPWM控制，为了做到正弦波输出，需要遵循正弦规律，排列出适当的脉冲宽度来过滤并输出波形，经常在生产中运用到支流交流逆变器；而SVPWM控制则是空间矢量脉宽调制，作为PWM技术调制的一种方法，将PWM插入电机三相定子绕组中，促进旋转磁场在定子中的产生，从而带动电机旋转。
水泵变频调速是通过调节电动机的供电频率来控制水泵的转速，从而实现流量和扬程的调节。这种调速方式的基本原理如下： 1. 电动机的原理：电动机的转速与供电频率成正比。当供电频率增加时，电动机的转速也会相应增加；反之，供电频率降低时，电动机的转速也会降低。 2. 频率与转速的关系：变频调速器通过改变供电频率，可以精确控制电动机的转速。对于感应电动机，转速与频率之间的关系可以通过以下公式表示： \[ n = (1 - \text{滑差率}) \times \text{同步速度} \] 其中，\( n \) 是电动机的转速，\( \text{滑差率} \) 是电动机的滑差率，\( \text{同步速度} \) 是电动机的同步速度，同步速度与供电频率成正比。 3. 滑差率：滑差率是电动机在运行过程中由于转子与定子之间的相对滑动而造成的速度损失。在变频调速中，通过调整供电频率，可以改变滑差率，从而控制电动机的转速。 4. 变频调速器：变频调速器是控制供电频率的关键设备。它可以将标准的固定频率电源转换为可调的变频电源，供送给电动机。变频调速器通常包括整流器、滤波器、逆变器等部分，其中逆变器是调节频率的关键。 5. 控制系统：在变频调速系统中，通常还需要一个控制系统来监测和调节电动机的转速。这个系统可以是一个简单的开关，也可以是一个复杂的自动化控制系统，如PID控制器，它可以根据实际的流量和扬程需求自动调整供电频率。 6. 节能效果：变频调速不仅可以精确控制流量和扬程，还可以根据实际需求调整电动机的供电频率，从而节省能源。与传统的阀门调节相比，变频调速可以减少不必要的能量消耗，提高系统的整体效率。 总之，水泵变频调速是通过改变电动机的供电频率来控制转速，实现流量的精确调节和能源的有效利用。这种调速方式不仅可以提高水泵的性能，还可以减少能源消耗，具有显著的节能效果。
某钢铁公司水泵变频调速节能改造方案(doc 34页)
敬业钢铁有限公司二炼水系统水泵高低压变频调速节能改造方案 北京仟亿达科技有限公司 2010年8月 一、概述
河北敬业集团坐落于革命老区平山县，毗邻革命圣地西柏坡，是一家以钢铁为主业，兼营化工、酒店的跨行业集团公司。现在二炼铁厂的变频节能改造项目正在筹备中。我公司已对现场工艺、工况进行了解，对四、五、六、七、八高炉的水系统的热风炉冷却泵系统、回水泵系统和风机冷却水泵系统、高炉TRT水泵系统进行了实际运行数据进行采集，该数据由工厂现场工作人员提供，仅代表当前工况下的运行情况。我公司建议采用PowerSmart TM系列高压变频器和低压ABB 变频器作为辅机调速设备，不仅可以实现节能降耗，还可以降低厂用电率和发电成本，对增加电厂的经济效益意义重大。 一般情况下，水泵变频调速之后的流量和转速成正比，压力和转速平方成正比，其内功率则和转速立方成正比，节能效果与水泵调速后的转速成立方关系变化。这时水泵的工况点基本上符合相似定律。但是,实际中却没有这样的节能效果。由于相似定律是研究、设计水泵本身的规律，它是就水泵而论水泵的定律。对于工作在管道系统中的水泵必须
视具体工况进行分析计算，由于水泵的入口 和出口水压是否与大气压相同，直接关系到 水泵的轴功率变化。因此，水泵的节能计算 不能照搬照抄相似定律，水泵的节能计算必 须根据具体实际工况进行分析计算。也应当 考虑变频调速之后水泵的效率、电动机的效 率、变频器的效率等因素的影响。离心泵均 属于平方转矩类负载，水泵要克服管网阻力，尤其是克服节流孔板和电动调节门的阻力。 其服务扬程比较大，这时水泵的工况点已经 不符合相似定律。对于工作在管网系统中的 泵必须视具体工况分析计算。 二、高压变频原理 高压变频装置采用的是交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。本装置采用了功率单元串联叠波升压技术,可以用较低电压的成熟器件实现高电压输出，而且具有很高的可靠性。 1、主电路 主回路主要由隔离变压器和功率单元组成，隔离变压器为三相干式整流变压器，原边为Y形