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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。
水泵变频方案随着科技的进步和需求的不断增长，水泵在工业、农业和民用领域中的应用越来越广泛。
为了提高水泵的效率和运行稳定性，水泵的变频控制方案逐渐被广泛采用。
本文将介绍水泵变频方案的工作原理、优势以及在不同场景中的应用。
一、水泵变频方案的工作原理水泵变频方案通过调整电机的转速来控制水泵的流量及扬程，实现精确的运行控制。
其主要由三部分组成：变频器、传感器和控制系统。
变频器负责将电网交流电转换成可调频的交流电，传感器用于检测水泵的工作状态和环境参数，控制系统则根据传感器信号和设定值，对变频器进行控制，从而控制水泵的运行状态。
二、水泵变频方案的优势1. 节能高效：水泵变频方案根据实际需求调整水泵的转速，避免了传统方式下水泵运行时的能量浪费。
相比恒速运行，变频方式能够节约30%至50%的电能消耗，提高水泵的能效比。
2. 精确控制：水泵变频方案可以实现对水泵的精确控制，根据实际需求灵活调整水泵的流量和扬程。
通过对水泵的运行状态的实时监测，可以更好地优化水系统的运行效率。
3. 减小启动冲击：水泵变频方案在启动时可以通过逐步增加频率和电流的方式，减小启动冲击，延长水泵和管网的使用寿命。
4. 减少维护成本：水泵变频方案可以对水泵进行实时监测，及时发现故障并进行报警，减少停机时间和维修成本。
另外，通过减少机械运动的起始次数，还可以延长水泵的使用寿命。
三、水泵变频方案在不同场景中的应用1. 工业领域：在工业生产中，水泵的运行需求会随着生产负荷的变化而变化。
采用水泵变频方案可以根据生产需求实时调整水泵的流量和扬程，确保工艺流程的稳定运行，提高生产效率。
2. 农业领域：农业灌溉系统中的水泵通常需要根据作物的需水量进行调整。
水泵变频方案可以根据土壤湿度、气候条件等参数，精确控制水泵的运行状态，避免水资源的浪费，提高农田灌溉的效果。
3. 建筑领域：在建筑给水系统和排水系统中，水泵的运行状态需要根据实时需求进行调整。
采用水泵变频方案可以根据住户用水量、楼层高度等因素，实现对水泵的智能控制，提高供水和排水系统的运行效率。
变频器在水泵中的应用及常见故障处理研究随着科技的快速发展，变频器在水泵的应用越来越广泛。
变频器可以根据不同的需求，调整电机的转速，从而改变水泵的流量和压力，达到控制水泵流量的目的。
在现代水处理行业中，变频器已经成为了必不可少的一种设备。
变频器在水泵中的应用主要有以下几个方面：1、节能：水泵由于其特殊的工作性质，往往需要一定的功率才能驱动。
然而在实际应用中，如果水泵处于不同的工作状态，那么运行要求的功率则会有所不同。
这时，如果采用传统的启停方式进行操作，不仅会出现由于重复启动延长机器寿命的问题，而且还可能造成很大的能源浪费。
而变频器可以根据实际的需求，调整电机的转速，从而有效地节约能源消耗。
2、稳定运行：比起传统的启停方式，变频器能够确保水泵的稳定运行，从而降低机器的延迟和停滞时间。
因此在刚性和精密异常运行工况下，能够确保水泵的正常运行，从而提高了使用寿命。
3、维护方便：在传统的水泵替代方案中，维护一般需要停机操作，从而对生产带来一定的影响。
而变频器具有启停操作，监测水泵运行，清除故障等多种功能的集成管理系统，能够方便地进行监测和维护，从而节约了宝贵的维护时间。
然而，变频器在水泵中也有一些常见的故障需要进行处理：1、电压问题：变频器是电器设备，其对电压，电流稳定性要求极高。
一旦供电不稳定，容易导致变频器故障。
因此，在使用变频器时，需要保持稳定的电压，避免电压幅度波动过大。
2、过电流问题：变频器在使用过程中，如果电机的负载出现过度，可能会导致电流超过额定值。
如果出现这种情况，需要及时开机检查，清洗水泵，防止在清洗时将过多物质投入以导致另外的安全问题。
3、机械故障：水泵的机械部分有可能因为使用时间过长、精度不足等问题而失灵，导致水泵不能正常工作。
这时候需要进行检修或更换部件。
4、线路问题：变频器还有可能出现线路故障，这种故障可能会导致电源无法正常输出，或变频器无法正确接收信号。
解决这些问题需要检查线路的连接，并对其进行修复。
变频器的应用案例分析随着科技的不断发展和人们对生活质量要求的提高，各种设备和工业生产工具的智能化越来越受到人们的关注。
在工业领域中，变频器是一种被广泛应用的电气设备，它的作用是控制和调节交流电机的转速。
接下来，本文将通过几个应用案例，对变频器的使用和优势进行分析。
一、水泵变频器在管网输水中的应用在今天的城市水利系统中，水泵是一个必需品。
它起到抽水、输送水流和保持水压稳定的作用。
但是，对于传统的水泵，其工作效率很低，因为其输出水流是一个固定值，无法随需求进行有效的调节。
为了解决这个问题，一些有远见的水泵制造商开始使用变频器来替代传统的启停控制器，实现对水泵在输水管网中的细致控制。
在水泵运行时，通过调节电机的转速实现水流量的调节，提高了水泵的效率，降低了管网的能耗。
二、空气压缩机变频器在汽车工业中的应用汽车制造是一个需要大量空气压缩机的行业。
无论是汽车组装工厂还是汽车维修行业，都需要使用空气压缩机为各种机械设备和工具供电。
空气压缩机的性能和使用寿命往往与其运行效率有关，一些汽车制造商开始使用变频器来帮助空气压缩机实现更加智能化的控制。
通过控制转速，变频器可以减少空气压缩机的能源消耗，提高其使用寿命。
三、电梯变频器在高层建筑中的应用在高楼大厦中，电梯是一种必不可少的交通工具。
然而，传统的电梯采用的控制方式是启停控制，这种控制方式不仅效率低下，而且电机的磨损和轻微故障问题也越来越多。
电梯制造商通过使用变频器来替代传统的启停控制器，实现了对电梯电机的精准控制。
通过变频器控制电机的转速和输出功率，电梯的效率得到了大幅提高，同时还减少了电梯的能源消耗和维护成本。
总结：变频器是一种具有广泛应用前景的智能电气设备。
它可以在工业生产工具和各种机械设备中发挥重要作用，提高设备的使用效率，降低能源消耗和维护成本。
上述三个案例只是变频器应用的冰山一角，随着科技的推广和创新的不断发展，变频器的应用前景将会越来越广阔。
变频器应用范围变频器是一种用于控制电动机转速的设备，通过改变电源电压和频率的方式，实现对电机进行调速控制。
变频器广泛应用于各行各业，涉及到许多不同的领域。
本文将介绍变频器的应用范围。
1. 工业生产领域在工业生产中，变频器被广泛应用于各种机械设备的调速控制，如风机、水泵、压缩机、输送带等。
通过变频器的控制，可以根据不同的工艺要求和负载变化，调整电机的转速，提高生产效率和能源利用率。
同时，变频器还可以实现启动过程中的平稳启动和刹车过程中的能量回馈，减少设备运行过程中的机械冲击和磨损，延长设备的使用寿命。
2. 建筑行业在建筑行业中，变频器主要用于楼宇电梯的调速控制。
通过变频器的应用，可以实现电梯平稳的启动和停止，提高电梯的乘坐舒适度和安全性。
同时，变频器还可以根据人流量进行运行模式的调整，减少电梯的能耗，提高运行效率。
3. 石油化工行业在石油化工行业中，变频器广泛应用于泵和风机等设备的调速控制。
通过变频器的使用，可以根据生产工艺和设备负载的变化，精确控制设备的转速和产量，提高生产效率。
同时，变频器还可以实现多台设备的联动控制，使整个系统的运行更加稳定和可靠。
4. 冶金行业在冶金行业中，变频器被用于轧机、卷取机和热处理设备等设备的调速控制。
通过变频器的应用，可以实现精确的轧制控制和产品质量控制，提高产品的加工精度和表面质量。
同时，变频器还可以实现设备之间的协调工作，提高生产线的运行效率和生产能力。
5. 环境保护行业在环境保护行业中，变频器主要应用于风机、泵和空气处理设备等设备的调速控制。
通过变频器的应用，可以根据不同的工况要求，调整设备的运行参数，提高设备的工作效率和能源利用率。
同时，变频器还可以实现设备的平稳启停，减少设备的机械冲击和噪音，降低设备的运行成本。
综上所述，变频器的应用范围非常广泛，涵盖了工业生产、建筑、石油化工、冶金和环境保护等众多领域。
通过变频器的调速控制，可以提高设备的运行效率、降低能源消耗和维护成本，为各行各业的发展做出积极贡献。
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变频器在加速时过电流、在减速时过电压保护；设定时间过长会导致变频器在调速运行时使系统变得调节缓慢，反应迟滞，应变能力差，系统易处在短期不稳定状态中。
为了变频器不跳闸保护，现场使用当中的许多变频器加减速时间的设置过长，它所带来的问题很容易被设备外表的正常而掩盖，但是变频器达不到最佳运行状态。
所以现场使用时要根据所驱动的负载性质不同，测试出负载的允许最短加减速时间，进行设定。
对于水泵电机，加减速时间的选择在0.2-20秒之间。
通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。
在采用变频跳速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。
后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。
前种方法成本低，性能不比后种差，但控制程序较复杂，是未来的发展方向，下面讲到的原理都是一变频器拖多马达的系统。
三、控制原理1、交流电机变频调速原理交流电机转速特性：n=60f(1-s)/p，其中n 为电机转速，f为交流电频率，s 为转差率，p为极对数。
电机选定之后s 、p则为定值，电机转速n和交流电频率f 成正比，使用变频器来改变交流电频率，即可实现对电机变频无级调速。
２、根据离心泵的负载工作原理可知：流量与转速成正比：Ｑ∝Ｎ转矩与转速的平方成正比：Ｔ∝Ｎ２功率与转速的三次方成正比：Ｐ∝Ｎ３而且变频调速自身的能量损耗极低，在各种转速下变频器输入功率几乎等于电机轴功率，由此可知在使用变频调速技术供水时，系统中流量变化与功率的关系：Ｐ变＝Ｎ３Ｐ额＝Ｑ３Ｐ额采用出口阀控制流量的方式，电机在工频运行时，系统中流量变化与功率的关系：Ｐ阀＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ额其中，Ｐ为功率Ｎ为转速Ｑ为流量例如设定当前流量为水泵额定流量的６０％，则采用变频调速时Ｐ变＝Ｑ３Ｐ额＝０.２１６Ｐ额，而采用阀门控制时Ｐ阀＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ额＝０.７６Ｐ额，节电＝（Ｐ阀-Ｐ变）／Ｐ阀*１００％＝７１.６％。
流量% 100 90 80 70 60 50节电率% 0 22.5 41.8 61.5 71.6 82.1由此可见从理论计算结果可以看到节能效果非常显著，而且在实际运行中小区变频恒压供水技术比传统的加压供水系统还有自动控制恒压、无污染等明显优势。
而且新型的小区变频恒压供水系统能自动地控制一至多台主泵和一台休眠泵的运行。
在管网用水量减少到单台主泵流量的约1/6-1/8时，系统自动停止主泵，启动小功率的休眠泵工作，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。
根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。
我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。
但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。
这通过PLC加智能仪表可时现该算法，同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换。
实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。
要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。
四、控制原理用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比，节能效果十分显著（可根据具体情况计算出来）。
其优点是：1、起动平衡，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；2、由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命；3、可以消除起动和停机时的水锤效应；一般地说，当由一台变频器控制一台电动机时，只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可。
当一台变频器同时控制两台电动机时，原则上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和。
但如在高峰负载时的用水量比两台水泵全速供水量相差很多时，可考虑适当减小变频器的容量，但应注意留有足够的容量。
虽然水泵在低速运行时，电动机的工作电流较小。
但是，当用户的用水量变化频繁时，电动机将处于频繁的升、降速状态，而升、降速的电流可略超过电动机的额定电流，导致电动机过热。
因此，电动机的热保护是必需的。
对于这种由于频繁地升、降速而积累起来的温升，变频器内的电子热保护功能是难以起到保护作用的，所以应采用热继电器来进行电动机的热保护。
在主要功能预置方面，最高频率应以电动机的额定频率为变频器的最高工作频率。
升、降速时间在采用PID调节器的情况下，升、降速时间应尽量设定得短一些，以免影响由PID 调节器决定的动态响应过程。
如变频器本身具有PID调节功能时，只要在预置时设定PID功能有效，则所设定的升速和降速时间将自动失效。
五、恒压供水系统特点1、节电：变频恒压供水系统的最显著优点就是节约电能，节能量通常在10-40%。
从单台水泵的节能来看，流量越小，节能量越大。
优化的节能控制软件，使水泵实现最大限度地节能运行；2、卫生节水：根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；系统实行闭环供水后，用户的水全部由管道直接供给，取消了水塔、天面水池、气压罐等设施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。
3、运行可靠：变频恒压供水系统实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化，从而可以保证用户任何时候的用水压力，不会出现在用水高峰期热水器不能正常使用的情况由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。
4、控制灵活：分段供水，定时供水，手动选择工作方式。
5、自我保护功能完善：新型的小区变频恒压供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、低液位保护、主泵定时轮换控制、密码设定等功能，功能完善，全自动控制，自动运行，泵房不设岗位，只需派人定期检查、保养如某台泵出现故障，主动向上位机发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。
万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。
6、延长设备寿命、保护电网稳定使用变频器后，机泵的转速不再是长期维持额定转速运行，减少了机械磨损，降低了机泵故障率，而且主泵定时轮换控制功能自动定时轮换主泵运行，保证各泵磨损均匀且不锈死，延长了机泵使用寿命。
变频器的无级调速运行，实现了机泵软启动，避免了电机开停时的大电流对电机线圈和电网的冲击，消除了水泵的水锤效应。
7、占地少、投资回收期短新型的小区变频恒压供水系统采用水池上直接安装立式泵，控制间只要安放一到两个控制柜，体积很小，整个系统占地就非常小，可以节省投资。
另外不用水塔或天面水池、控制间不设专人管理、设备故障率极低等方面都实现了进一步减少投资，运行管理费低的特点，再加上变频供水的节能优点，都决定了小区变频恒压供水系统的投资回收期短，一般约2年。
六、系统应用范围1、自来水厂、加压泵房2、居民生活区、宾馆及其它建筑3、企业生产用水4、锅炉循环水系统5、农田灌溉系统。
