变频调速在生产水泵中的节能改造

变频调速水泵应用分析与展望

本文论述了水泵变频调速技术的基本原理，探讨了该项技术的主要特点与技术优势，比较了当前变频调速系统两种主要的实现方式，并介绍了采用变频调速水泵的典型应用案例。本文中介绍的典型案例可以作为变频水泵安装运行参考

变频调速水泵应用分析与展望

1 引言

据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测，全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量，世界能源消费在2001-2025年将增加54%。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分，目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%，因此，注重能源资源的节约，提高能源利用效率，加快可再生能源的开发利用，对于中国来说既重要又迫切。我国自2008年4月1日起开始推行最新修订的能源保护法，并且计划在“十一五”期间，进一步减少在能耗密集型产业的投资，以实现每单位GDP增长能耗降低百分之二十的目标。

水泵作为水利输送设备，在工业、农业、商业和民用建筑中有着极其广泛的应用，其消耗的电能也占到总能耗的10%-20%。如图 1所示，目前全球水泵的总电能消耗约为5500亿千瓦时，据权威部门预测，到2020年将会上升到8550亿千瓦时。随着变频技术不断发展，各种新型变频调速水泵的出现，将会对节能起到巨大的推动作用[1]。

图 1水泵总电能消耗预测

2 变频调速水泵特性分析

2.1 变频调速水泵基本原理

在生产实际中,由于水量、压力始终处于动态的变化之中,水泵节能离不开工况点的合理调节，在各种调节方式中,水泵特性曲线调节的节能效果最为显著。采用变频器改变水泵的转速,实质上是改变泵的特性曲线, 使之与目标需求相匹配，以闭式循环系统为例，如图 2所示：

图 2泵与管路特性曲线调节

常用的流量调节方法是通过调节阀门实现的。泵运行工况点是泵的特性曲线与管路阻力曲线的交点，采用阀门节流控制时，当需要的流量减小时，关小阀门，阻力曲线从1移到2，运行工况点从A点移到B点,水泵扬程则从升到，流量从减小到，而此时实际需要的扬程仍为,则扬程将被浪费。若采用调速控制，泵的特性取决于转速，如果将速度从降到，泵的特性曲线也从移到所在的特性曲线上，运行工况点将从A点移到C点，与B点比较，节约的功率为：

变频调速水泵应用分析与展望

本文论述了水泵变频调速技术的基本原理，探讨了该项技术的主要特点与技术优势，比较了当前变频调速系统两种主要的实现方式，并介绍了采用变频调速水泵的典型应用案例。本文中介绍的典型案例可以作为变频水泵安装运行参考

变频调速水泵应用分析与展望

1 引言

据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测，全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量，世界能源消费在2001-2025年将增加54%。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分，目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%，因此，注重能源资源的节约，提高能源利用效率，加快可再生能源的开发利用，对于中国来说既重要又迫切。我国自2008年4月1日起开始推行最新修订的能源保护法，并且计划在“十一五”期间，进一步减少在能耗密集型产业的投资，以实现每单位GDP增长能耗降低百分之二十的目标。

水泵作为水利输送设备，在工业、农业、商业和民用建筑中有着极其广泛的应用，其消耗的电能也占到总能耗的10%-20%。如图 1所示，目前全球水泵的总电能消耗约为5500亿千瓦时，据权威部门预测，到2020年将会上升到8550亿千瓦时。随着变频技术不断发展，各种新型变频调速水泵的出现，将会对节能起到巨大的推动作用[1]。

图 1水泵总电能消耗预测

2 变频调速水泵特性分析

2.1 变频调速水泵基本原理

在生产实际中,由于水量、压力始终处于动态的变化之中,水泵节能离不开工况点的合理调节，在各种调节方式中,水泵特性曲线调节的节能效果最为显著。采用变频器改变水泵的转速,实质上是改变泵的特性曲线, 使之与目标需求相匹配，以闭式循环系统为例，如图 2所示：

图 2泵与管路特性曲线调节

常用的流量调节方法是通过调节阀门实现的。泵运行工况点是泵的特性曲线与管路阻力曲线的交点，采用阀门节流控制时，当需要的流量减小时，关小阀门，阻力曲线从1移到2，运行工况点从A点移到B点,水泵扬程则从升到，流量从减小到，而此时实际需要的扬程仍为,则扬程将被浪费。若采用调速控制，泵的特性取决于转速，如果将速度从降到，泵的特性曲线也从移到所在的特性曲线上，运行工况点将从A点移到C点，与B点比较，节约的功率为：

智盛石油化工（惠州）有限公司------循环水泵变频变频节能技术改造 专业、专心、专注

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循环水泵变频节能改造技术方案书

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一、水泵类设备的节能原理

由流体传输设备水泵、风机的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：降低水泵、风机的转速就，水泵、风机的功率可以下降得更多。

例如:将供电频率由50Hz降为45Hz，

则P45/P50=(45/50)3=0.729，

即P45=0.729P50（P为电机轴功率）；

将供电频率由50Hz降为40Hz，

则P40/P50=(40/50)3=0.512，

即P40=0.512P50（P为电机轴功率）。

二、变频调速的基本原理及特性

对于普通异步电机的无级调速，必须采用变频变压，同时进行的方法才能够实现，异步电机的调速下述公式，因此利用变频技术，调整电机的供电频率，使电机得到任意转速。

Ｎ＝６０ｆ（１－Ｓ）／Ｐ

Ｎ：表示转速

ｆ：表示频率

Ｓ：表示滑差率

Ｐ：表示电机极对数 智盛石油化工（惠州）有限公司------循环水泵变频变频节能技术改造 专业、专心、专注

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从电机的设计特性，如单纯改变频率，会造成严重的磁过饱和或转矩变软，根据电机转矩特性以下可知只要在频率Ｆ变化时，电压Ｖ跟踪变化，保持压频比Ｖ／Ｆ为常数，即可保证电机在变频调速的同时，保证恒转矩输出。如图下图所示

变频器控制在水泵中的应用与节能分析

摘要：在我国的资源系统中，水泵作为其中尤为重要的组成。在传统模式下，水泵运行的资源耗损情况十分严重，因此，如今应提高对节能降耗理念的重视，为了确保节能降耗效果的充分发挥，在水泵运行过程中，可高效运用变频器。本文对变频器控制在水泵中的应用与节能进行了深入分析，旨在为更多的业内人士提供有价值的借鉴与参考。

关键词：变频器控制；水泵；节能

前言：对于相关统计而言，水泵的运用在全国发电量中占据20%。因此，有效提高水泵应用技术水平，增强运行条件的有效改善与实现节能降耗拥有非常重要的作用。传统模式中，水泵的运行利用阀门严格控制运行状态，在选择型号过程中，唯有推动变频器的不断提高才可为整体的安全运行提供保障。在水泵的运行过程中，为了消除阻力导致的能源大量耗损，为经济价值的实现造成严重影响。

1变频器控制水泵运行的基本原理

变频器应进行水泵工作转速的高效控制，其原理与节能模式一般为：在水泵、阀门、管道构成的管道体系中，水泵可消除管道阻力，泵送出水。在没有充分运用变频器的管道系统中，水泵泵送水的流量可通过水阀门进行水量的调节，水泵应消除水阀和管道的阻力。通过变频器管道系统的利用，出水阀不需要控制，水泵仅需要消除管道阻力即可，管道对水泵扬程的要求较低。在这种情况下，应加强水泵流量的改善，为水泵转速进行直接调整，为水泵扬程与管道阻力互相匹配提供保障。

图

1水泵调速过程中性能改变原理

管道阻力与泵送流量关联密切。水泵调速中性能改变的原理如图1所示，水泵进水阀与出水阀都开启，水泵运行转速为n，水泵工作位置A（流量Qa与扬程Ha），管路出现阻力曲线一般为HR；若是系统需要的流量Qb，无变频器的系统调节方式一般为关小水泵出水阀门，水泵工作位置移动到B，管道阻力曲线HR=，水泵扬程提高到Hb；如果变频器的应用开展速度调节，而管路阻力曲线并不会出现变化，水泵工作位置移动到C，水泵转速为n2，扬程为He。可发现，Hb>Ha>Hc，在忽视效率作用的条件下，水泵功率为P=yQH/η存有很大的差异性，采用变频器的功率较低，节能△P=yQ(Ha-He)/η。