风 机 / 水 泵 节 能 原 理
一、风机，水泵工作现状分析 1、概述
风机，水泵是目前工业现场中应用较多的设备，而且电机功率较大。在我国，电能最大的用户是电机，约占总耗的70%。其中风机，水泵耗电占全部电能的50%，在通常设计中，用户配用电机的设计容量都要比实际高出很多。也就是大马拉小车现象，同时原风机、水泵的送风、送水系统控制大多数都是采用控制调节阀门的开度来实现送风、送水量的大小，不管需要的风量、水量是大是小，风机、水泵则都是以设计时的最高转速运行，由于使用阀门调节开度来实现变风量、水量的控制，调节方式不方便，造成维护成本增加，系统不稳定性，管网损耗增加，又浪费大量的电能，即“放风、放水就是放电”白白浪费掉，同时电机在工频状态下频繁开/停比较困难，对电网冲击较大，势必造成开/停机时的电流冲击，传统的调节方式已经不能满足现代企业生产工艺的需求，在风机、水泵、等应用领域，引入节能控制技术，能达到很好的节能效果，同时，也降低了电机启动时对电网的冲击，提高了设备的功率因数，延长了机械系统的使用寿命，消除“水锤效应”对管道的冲击，提升了系统的可靠性，另外，因为节电器强大的保护功能，对设备起到了很好的保护作用，有效降低了设备的维护成本。近几年，随着现代电力电子技术的不断推广与应用，从实践结果来看，WSD-E90专用节电器得到了良好经济效应与社会效应，并且，也得到用户的广泛认同。
1）电能浪费
风机／水泵，挡板、阀门的调节控制风量／水量，风机／水泵的转速恒定，由挡板／阀门来控制风量／水量，造成能量的大小与电机输出功率不成比例，造成大量的能量浪费。
2）对生产工艺中负荷的适应能力差
由于生产负荷在变化，而风门／阀门的调节也在不断变化，若风量／水量不稳定，就会造成风压／水压的变化，影响到工作效率和生产质量。
3）电机起动冲击电流大，管道的“水锤效应”
电机启动采用降压起动方式。在启动过程中起动冲击电流是额定电流的3-4倍，对电网电压冲击很大，“水锤效应”对管道的危害，操作复杂设备故障率高，维护费用高，造成停产损失大。
浅谈变频调速技术在泵与风机应用的节能效果
【摘 要】文章简述了变频调速技术工作原理，详细介绍了变频调速技术的节能原理，并通过变频技术在供水泵的具体应用，说明了变频技术具有较好节能的效果。
【关键词】变频；水泵；电动机；调速节能
能源是全人类赖以生存的基本条件，我国是能源消费大国，能源供需缺口较大，要保证国民经济长期、持续、稳定发展，必须坚持“开发与节约并重，节约放在优先”的方针，大力发展节能技术。随着现代电力电子技术和控制技术的发展，出现了对交流电动机来说最好的调速方法，就是变频调速。变频调速技术，具有调速范围广、动态响应快、运行效率高、功率因数高等优点，充分提高了设备的利用率，有着显著的节能效果。在我国多种行业的电动机传动设备中得到实际应用。
1.变频调速技术
什么叫变频调速技术，根据异步电动机转速公式n =60f（1-s）/p，从式中可知，当转差率s变化不大时，异步电动机的转速n基本与电源频率f成正比。变频调速技术就是连续调节电源频率，以达到平滑改变电动机运行转速的技术。要实现异步电动机的变频调速，必须有能够同时改变电压大小和频率的供电电源。这种装置一般简称为变频器，变频器主要有交—直—交和交—交两类。目前用的比较多的是交—直—交。它是先将工频电源通过整流器变成直流，而后再经逆变器将直流变为可控频率的交流。交—直—交变频器主要由整流器（电网侧把交流电变为固定或可调的直流电）、滤波回路（中间直流环节）、逆变器（负载侧把直流电变为固定或可调的交流电）、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。为了使输出电压大小和输出频率都得到控制。通常采用PWM型逆变器。PWM控制方式就是通过改变脉冲宽度来改变电压大小，变压的同时改变频率。这种变频调速方法由于调节同步转速n0 ，故可以在变速时保持有限的转差率，效率高、调速范围大，能够使电动机平稳的运行。
2.变频节能分析
2.1变频调速节能
变频调速节能运行主要是从泵、风机类机械开始的，根据泵、风机类机械的负载特性，它的最大特点是负载矩转与转速的平方成正比。再根据旋转运动学公式T=P/Ω（式中T为转矩，P为功率，Ω为角速度）。因此，泵、风机的功率与转速的立法成正比。将过去通常采用电动机以固定转速运行，而用挡板、阀门调节风、水量的方法，改为根据所需要的水流量调节转速。由于水流量正比于转速，所以，当水流量下降时，转速就应成比例下降，需要的功率也就成立方关系下降，由此可见降低电动机转速可得到立方级的节能效果。
风机和泵类节电技术
l．工作机械的负载特性
负载特性是指电力拖动负载的转矩与转速之间的关系，也叫负载转矩特性。电动机节电，特别是调速节电，与负载特性的关系极为密切，除要了解电动机的运行特性之外，还要掌握被拖动工作机械的负载转矩随转速变化的特性。
典型的负载特性有恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机泵类负载特性三种，见表3-6。
表3-6 电力拖动典型负载特性表
注：资料来源，见参考文献[15]、[20]和[28]。
恒转矩负载特性指负载转矩M与转速n无关的负载特性，当转速发生变化时负载转矩大致保持不变，它的轴功率P与转速n是正比关系。恒功率负载特性指转速n变化时轴功率P恒定不变的负载特性，它的负载转矩M与转速n是反比关系，相当一个双曲线。风机泵类负载特性是负载转矩M与转速n成平方关系，相当一个抛物线，它的轴功率P与转速是三次方关系。由此可见，风机泵类最适合以节电为目的的调速运行，能够取得显著的节电效益。
2．风机和泵类拖动调速的节电效果
风机和泵类是压缩或传输气体和液体两种流体的工作机械。它们的结构和工作特性基本相同，其工作特性主要表现在流量Q、风压或扬程H和轴功率P的关系上。
当风机和泵类的转速一定时，它们的轴功率与单位时间的内流过的流量和风压或扬程的乘积成正比，即
风机和泵类的绝大多数是应用感应电动机作为拖动的原动机，它的主要任务就是按工艺要求传输和调节流量，因为普通笼型感应电动机本身没有调速功能，90％以上用调节挡板或闸门的开度来调节流量。风机和泵类设备是按最大流量选定的，当流量需要减少时，是通过减少挡板或闸门的开度、增加管网流体阻力的方法来实现流量调节，导致了风机和泵类运行的压头损失，其结果电动机的运行功率下降不大。由于风机和泵类的轴功率与转速的三次方成正比，采用调速方式调节流量替代挡板和闸门的流量调节，就会消除节流损失和同时提高风机和泵类的运势效率，虽然由于电动机负载率的下降会使其运行效率降低，但因风机和泵类运行功率的下降幅度很大，电动机的损耗也有所减少，最终使电动机运行功率大幅度下降（见图3-18），从而达到节电的目的。
泵与风机的节能技术探讨
发布时间：2022-12-05T09:10:55.427Z 来源：《福光技术》2022年23期 作者： 张强[导读] 水泵和风机作为消耗电能的主要动力机械。通过对大量的工程项目运行实力研究能够发现，许多水泵与风机的工作运行效率都比国家规定的有关效率标准低，而且一些水泵的运行效率甚至没有超过60%，导致电力发生严重浪费。因此，分析与研究水泵、风机节能问题有着深远意义。
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摘要：水泵与风机在国民经济各部门中占有重要的地位，由于水泵与风机属于通用机械，广泛应用于农田灌溉和水利工程等生产部门。从生产方面实践来看，水泵与风机的使用成本相对较高。这就要求水泵与风机在低耗能，以达到节能的目的。
关键词：水泵与风机；节能；技术；探讨
水泵和风机作为消耗电能的主要动力机械。通过对大量的工程项目运行实力研究能够发现，许多水泵与风机的工作运行效率都比国家规定的有关效率标准低，而且一些水泵的运行效率甚至没有超过60%，导致电力发生严重浪费。因此，分析与研究水泵、风机节能问题有着深远意义。
1 水泵与风机的节能途径
水泵与风机的节能途径包括水泵与风机本身的节能、系统节能、运行节能3个方面。水泵与风机本身节能是前提，系统节能是关键，运行节能是最终体现。3个方面密切相关，互为因果。
1.1 水泵与风机本身的节能途径
水泵与风机制造厂向用户提供高效、可靠、好用的产品是制造厂的职责。高效即水泵与风机本身效率高，高与低是相对的。在水泵与风机结构选定之后，可以认为机械损失和容积损失基本不变，因此，水泵与风机本身节能重点应放在减少水泵与风机内水力损失上。除此之外，积极开展水泵与风机的可靠性研究，进行可靠性设计、可靠性试验和可靠性管理，以提高水泵与风机的可靠度和平均寿命。合理选取材料，增加易损件使用寿命，使水泵与风机达到好用、耐用，也是水泵与风机本身节能的组成部分。
1.2 水泵与风机系统的节能途径
