泵与风机的节能技术探讨

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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。

河北供水有限责任公司河北邯郸 056700

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

选水泵时，一定要使水泵的汽蚀性能满足使用要求才行，即使水泵的汽蚀性能要满足装置或系统所能提供的汽蚀余量值。然而在实际选型中，人们只注意流量、扬程，忽视了水泵的汽蚀性能，或者由于对吸入管路系统阻力损失估计不足、介质的温度波动估计不足、吸入池液面水位变化估计不足等原因造成水泵的潜在汽蚀状态下运行，造成水泵的损坏较快，或者发生汽蚀，不能工作。

1.3 水泵与风机运行的节能途径

节能的水泵与风机系统是实现运行节能的不可缺少的必要条件，但不能说已经建立的水泵与风机节能系统就能实现水泵与风机的运行节能。这是因为水泵与风机在实际工作中，由于工艺流程的变化或者其本身就是为调节工艺参数而设置的，水泵与风机就要适时进行调节，对于经常改变工艺的水泵与风机系统，在调节中要注意能量回收或减少能量消耗，尽量不用节流调节方式。建议采用调速以及分流的方法，使水泵与风机和电机仍处于高效工况下工作。

2 水泵和风机能量损耗分析

2.1 机械损耗

水泵和风机在运转的过程中，轴和轴封、轴和轴承等消耗的功率称之为机械损耗。

2.2 容积消耗

水泵和风机转动中叶轮以及入口位置密封环间存在间隙，因为叶轮位置出口位置是高压，而入口位置为低压，对此会存在一些流体通过间隙在出口位置进行重新联合输回到叶轮入口，此部分的容积损耗主要是密封环存在泄露造成的。另外级间隔板存在间隙泄露，尽管不是容积损耗，可是也严重影响总效率。比如说间隙泄露造成的损耗，会导致水泵和风机压力以及流量降低，严重影响工作效率。

2.3 管理能耗损耗

流体在水泵和风机相应管路运行过程中，原有的总能量会顺着流动方向不断降低。由于流体自身所具备的粘滞性，导致流体在进行流动时遭受一定的阻力损失。 3 水泵与风机节能的措施

3.1 科学选择水泵与风机的裕量

在有效明确水泵与风机所需求的流量与扬程过后，因为对装置操作运行和电源电压以及频率波动等相关要素的充分考虑，一般情况下计算出的相关流量和扬程会增加一定富裕量，其中流量的富裕量选择10%，而扬程富裕量选择为15%。

3.2 叶轮控制法有效调节

此种方式主要是经过变化风机与水泵叶片相应的安装角度合理改变风机或是水泵相关特性曲线，从而使其满足最佳工作状况需求。该种调节模式不但可以改变流量，还能够有效调节养成，进而在一定程度上提升风机与水泵的工作效率。

3.3 选取合理的调节模式

通常情况下，水泵或是风机额定负荷自身需求的流量应该具备一定余量，通常情况下水泵与风机全都存在负荷不满的工作运行可能性。因此，在水泵与风机运行过程中一定要有效调节流量。选择的调节流量模式主要有两种，其中一种是在电动机工作速度始终维持恒定情形下，充分运用阀门相应开度调节量。另外一种就是变化电动机的工作转速。而所提到的阀门调节指的是变化水泵的进口和出口节流阀或是风机中的风门与挡板具体开度，继而实现调节流量的目标。此种调节模式具备的优势比较多，在进行阀门关小节流时，水泵或是风机相应特性曲线并不发生变化，单单利用关小阀门或是风门，通过工作人员加大管道的阻力，从而降低流量，对此阀门或是风门相应阻力损失就会加大。运用变速有效调节水泵或是风机流量，其中管道系统的相应阻力不会改变。同时在调节流量时并不会发生节流损失，且调节效率相对比较高。

3.4 可变流量控制

在进行生产时，部分水泵和风机流量都会随时发生变化，若是可以有效掌握具体变化规律，科学、有效控制流量，运用调速控制手段，可以在一定程度上节约用电。同时还可以运用变化电动机的级数，有效调整电动机转速，从而实现调节水泵和风机流量目标，进而在一定程度上节约用电。

3.5 降低阻力损失

降低水泵与风机管理和相关配套部件的阻力损失，能够在一定程度上减小水泵与风机总扬程，进而节省水泵与风机功率。而在降低阻力损失方法有多种，可以在一定流量下有效加大管径与增大流通面积等，在确保管理稳定、安全、可靠运行与维修方便基础上，应该有效简化管道附属部件，取消一些不必要的阀门与流量孔等，从而有效降低管道部分阻力损失。除此之外还可以减低液体自身的粘度，有效提升管道内壁的光洁程度等，都能够有效降低阻力损失。

4 国内外发展趋势

目前，国内外发展趋势主要往以下几方面发展：

4.1 计算机技术的发展，使得三维紊流的数值模拟实用化，计算机优化设计更为有效，性能预估更准确，产品的更新换代加快，新的水力模型不断取代旧模型。

4.2 水泵与风机模型试验技术不断提高，为新型水泵与风机的研制提供了强有力的手段。性能测试精度接近水轮机模型试验水平，对效率测试的总误差可达0.3%。

4.3 对水泵与风机性能要求更高，大型和年运行时间较长的中型水泵与风机一般采用针对性设计和制造的方法，要求“量体裁衣”，较少套用定型产品，使得水泵与现机性能与实际使用情况更好的吻合，从而取得最优的运行效果。

结束语

（1）在供水行业中，水泵站节能大有潜力。除常用的变频控制、叶轮切削外，合理改造清水池，可以提高有效水位；使用新式止回阀，及时发现设备故障，提高运行效率可获得良好节能效果。

（2）搞好供水节能工作，应从多方面考虑。加强管理、改进工艺、努力降低水水泵电耗和消毒费用，可使供水总成本不断降低。

（3）在保证水质合格前提下，采用中间加氯、使设备高效运行及高新技术应用可以降低消毒成本。

（4）在供水企业中，不断采用新技术，可以达到节能、提高管理水平的目的。

参考文献：

[1] 朱明亮.基于永磁涡流技术的离心水泵调速系统节能分析[J]. 工程技术研究. 2020（07）：65-67.

[2] 王超，孙琳，陈慧，刘中祥. 基于MATLAB的起重机械起升电机调速方式的仿真研究[J]. 能源技术与管理. 2016（01）：47-49.

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。

电厂泵与风机的节能技术探讨

发表时间：2017-01-21T15:19:42.500Z 来源：《电力设备》2016年第22期作者：贾龙飞

[导读] 现代化工农业的发展离不开大型机械设备的支持，而电厂泵和风机作为工农业生产中重要的组成部分，为推进工农业发展做出了巨大贡献。

（单位山东核电有限公司 265100）

摘要：现代化工农业的发展离不开大型机械设备的支持，而电厂泵和风机作为工农业生产中重要的组成部分，为推进工农业发展做出了巨大贡献。但是，传统的电厂泵和风机在作业过程中，对能源消耗巨大，严重破坏了生态平衡及环境保护。新时期工农业发展中，需对

电厂泵和风机的功能进行改善，加大节能效果，推动绿色工农业健康发展，保护生态环境，减少能源破坏。本文对电厂泵和风机的运行现

状及能源消耗原因进行分析，总结经验的基础上，提出改善电厂泵和风机节能技术的措施，以期能够为相关的研究提供有效的借鉴。

关键词：电厂泵；风机；节能技术

引言：走科学发展道路，节能减排，促进工农业发展的同时，注重减少对能源产业的消耗，是新时期经济发展的新要求。如何有效的改善电厂泵和风机的节能技术，降低能耗、提高能源使用率在促进我国经济可持续发展中具有重要的意义。

一、电厂泵和风机的运行现状

因工农业发展的需要，我国的电厂泵和风机数量多，种类全，大量的投入和使用严重消耗了能源，无论是哪种型号的设备，在使用中都会造成巨大的电量消耗，加大电厂的运营成本。

1.1中小型机组

中小型机组的电厂泵与风机，其节能技术可从生产效率低、设计参数与主机不相符、调节效率低等多方面入手，改善问题，提高节能技术。

1.2先进的大型机组

大型的电厂泵与与风机设备具有高效率的运行经济性，同时，机组容量的增大、新型高效调速方式的不断出现和改善都为实现节能技术提供了可能性。

1.3辅机运行不当

工农业实际作业中出现的大多数事故都是由辅机运行不当造成的，这就需要相关研究人员充实辅机相关知识，改善问题，为电厂泵与风机节能技术的改造提供条件支持。