老泵站循环水泵变频改造节能计算

循环水泵节能变频改造分析摘要：在满足企业生产情况下，通过电机变频技术，并在设备原有的基础上做局部的改动，达到节能降耗的结果，提升设备运行电能使用效率，为企业节约大量的电费，同时为节能减排做出贡献。

关键词：循环水系统水泵电机高压变频器公司循环水装置主要功能是负责向公司各级生产设备输送合格的循环水，用以冷却工艺介质，确保生产装置运行正常。

1.工艺概况该循环水系统由三台型号规格相同的水泵及与之匹配的三台电机组成，其工艺流程示意图如下：循环水泵使用规律为“两用一备”，其“启动、停止”控制由远方操作室值班人员完成，启动方式为直接启动。

工艺设计该循环水系统的循环水供应能力为3500 m3/h，管网压力0.6MPa。

在实际运行过程中，循环水的实际需求量为2500～3000m3/h，其中一台循环水泵阀门为全开，另一台水泵阀门开度为30%左右，电机运行电流为55A，总管网压力为0.6MPa。

2.改造前系统分析（1）循环水泵设计输送能力远大于实际需求，电能浪费严重。

根据资料此循环水系统的实际输送量在2500～3000m3/h时即可满足设备需求，远小于设计输送能力3500 m3/h。

而目前该循环水泵电机为工频定速运行，无法通过转速调节调整水泵流量，因此，为匹配循环水用户的实际需求量，只能采用阀门调节的方式调整水流量，从而造成很大部分的电能浪费在做“无用功”中。

（2）电机直接启动,启动冲击电流大由于电机采用直接启动，启动电流较大，一般为额定电流的4-7倍。

因此在启动时，不但对电机电机绝缘造成损害，同时还会对电网造成了严重的冲击，影响电网上其他设备的稳定运行。

另外，电机在直接启动时，由于管网内水量在极短时间内的发生巨大变化，有可能产生“水锤效应”，对管网设备寿命极为不利。

（3）阀门控制时节流损耗大由现场调查得知，其中一台水泵阀门开度仅为30%，水泵长期处于“憋泵”状态，加速了阀体自身磨损，导致阀门控制特性变差，同时还会有部分能耗消耗在节流损失中。

老泵站2-3、5-6两套循环水泵变频改造（一拖二）节能计算一、概况：1-9号发电机组(燃煤)设计配有七台循环水泵，额定排量3056立升/秒、扬程为26.3 m，其中1-4号配用JRZ170/39-12型电动机，额定功率1000kW，额定电压6kV、额定电流120A，5-7号配用ДAД170/44-12型电动机，额定功率1100kW，额定电压6kV、额定电流138A，电机无调速装置，靠起停备用电动机来控制流量。

二、单套循环水泵变频改造（一拖二）节能计算：1、循环水泵现场运行数据：1）#1-9 发电机组容量：500 MW2）配置循环水泵数量：7 台（正常5 用2 备）3）循环水泵参数：（表一）4）配套电机参数：1-4#循环水泵电动机参数（表二）：5-7#循环水泵电动机参数（表三）：5）发电机组电价：上网电价：0.25元/kW·h6）发电机全年工作时间：7000h2、工频状态下的年耗电量计算：P g：电动机总功率；I：电动机输入电流；η：电动机效率；U：电动机输入电压；cosφ：功率因子。

计算公式：P g=3×U×I×cosφ×η…①电动机在工频状态下，各负荷电动机实际功耗计算值见下表。

C g：年耗电量值；T：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比。

累计年耗电量公式：C g= T×∑（P g×δ）…②C g=7391154.12kW·h因此，采用工频运行时，每年循环水泵耗电量约为739.12万度电。

3、变频状态下的年耗电量计算：电动机在变频状态下，各负荷电动机实际功耗计算值见下表。

C b：年耗电量值；T：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比。

累计年耗电量公式：C b= T×∑（P b×δ）…②C b =5692945.44kW·h因此，采用工频运行时，每年循环水泵耗电量约为569.29万度电。

4、节能计算：年节电量：ΔC= C g－C b = 739.12－569.29= 169.83万kW·h节电率：（ΔC/C g）×100% =（169.83 / 739.12）×100% =22.98%2、3号循环水泵经变频改造（一拖二）后，预计每年可节约169.83万度，折合发电成本：169.83×0.25=42.46万元。

水泵设备的节能量计算方法(含公式) 根据水泵系统节能技术改造特征，选择合适的计算方法计算水泵系统节能量。

1、用于流体输送的泵类系统节能量计算1.1负荷恒定工况用于流体输送泵类系统节能量计算本计算适用于但不仅限于以下几种情况：——采用高效电机更换现有电动机;——采用高效泵更换现有泵；——选用在高效区工作的泵(更换泵或更换叶轮)。

1.1.1基准期泵类系统单位流量电耗按式⑴计算：w1=p1∕η .. (1)式中：W1——基准期泵类系统单位流量电耗，单位为千瓦时每立方米(kWh∕m3)；P.——基准期泵类系统电动机输入平均功率，单位为千瓦(kW)；F1一一基准期泵类系统平均流量，单位为立方米每小时(m3∕h)。

1.1.2统计报告期泵类系统单位流量电耗按式⑵计算：W 2=P2ZEi (2)式中：——统计报告期泵类系统单位流量电耗，单位为千瓦时每立方W2米(kWh∕m3)；P——统计报告期泵类系统电动机输入平均功率，单位为千瓦2(kW)；——统计报告期泵类系统平均系统流量，单位为立方米每小时F2(m7h)o1.1.3节能技术改造后泵类系统节能率按式(3)计算：ξi=(W1W2)/W1X1Oo% (3)式中：。

一一节能技术改造后泵类系统节能率。

1.1.4统计期负荷恒定工况用于流体输送泵类系统节能量按式⑷计算：Q i=PMIXTXk (4)式中：Q.——统计期泵类系统节能量，单位为吨标准煤(tee)；统计期泵类系统运行时间，单位为小时(h)；k——能源折标准煤系数。

12、负荷变化工况用于流体输送泵类系统节能量计算本计算适用于但不仅限于以下情况：——采用水泵无级调速定压控制节能技术。

1.2.1节能技术改造后泵类系统节能率按式⑸计算：42=(6-B)∕<χ1OO% ..... . (5)式中：&——节能技术改造后泵类系统节能率。

注1：由于工况变化，需要在所有典型工况时段内测量平均功率。

注2：应保证基准期和统计报告期内所用典型工况一一对应、完全相同的条件下进行节能量计算。

水泵变频控制节能改造方案水泵是一种用于输送水体的设备，广泛应用于工农业生产、城市供水、排水及消防等领域。

传统的水泵多采用恒速运行方式，存在能量浪费的问题。

而水泵变频控制技术则能够通过调整水泵的转速，达到节能的目的。

下面是一种水泵变频控制节能改造方案：1.方案介绍本方案主要通过安装水泵变频器，实现对水泵的变频控制，从而提高水泵的运行效率，降低能源消耗。

同时，还可以减少设备的维护成本，延长设备的使用寿命。

2.方案实施步骤（1）方案设计：根据实际情况选择适合的水泵变频器，并根据现有水泵的参数进行设计和校准。

（2）安装水泵变频器：将水泵变频器安装在现有的水泵系统中，确保与水泵、电源等设备连接正常。

（3）参数设置：根据实际运行需求，将水泵变频器的参数进行设置，包括最大频率、最小频率、加速时间、减速时间等。

（4）调试测试：对安装完毕的水泵变频器进行调试测试，确保其正常运行，并对参数进行调整优化。

（5）监控与维护：安装监控系统对水泵变频器进行实时监测，并进行定期的维护和检修，确保设备的正常运行。

3.实施效果（1）节能效果：水泵变频器可以根据需要，调整水泵的转速，从而减少能源消耗。

根据实际情况，节能效果可达到20%以上。

（2）运行平稳：水泵变频器可以实现平稳启动和停止，避免了传统水泵在启停过程中的冲击和压力波动，延长了设备的使用寿命。

（3）减少维护成本：变频控制可以减少水泵的启停次数和频率，降低了设备的维护成本，减少了维修次数。

（4）过载保护：水泵变频器具备过载保护功能，一旦水泵负荷过大，可以自动停机保护，避免设备损坏。

（5）流量调节：通过调整变频器的频率，可以实现水泵流量的调节，满足不同工况下的需求。

4.经济效益总结起来，水泵变频控制节能改造方案通过安装水泵变频器，实现对水泵运行的变频控制，从而提高水泵的运行效率，减少能源消耗，降低设备的维护成本。

这是一种经济实用的节能改造方案，具有较高的应用价值。

分析循环水泵变频改造前后的经济效益摘要：文章根据循环水泵变频改造后，在不同冷却水温度与变负荷条件下，得到对应的最佳真空值，以此为依据使用不同的循环水泵组运行方式，在维持机组安全运行的基础上，大大提高机组经济性，按一年度机组负荷估算，单台循环水泵变频改造后每天节约用电7000kWh，平均节电率为13.9%，全年节省费用约50万元，经济效益显著。

关键词：循环水泵；节能改造技术；最佳真空目前，我国已经把节能战略提高到国民经济发展重要的位置中，水泵节能是我国重大节能领域的研究焦点。

根据我国节能发展组委会调查结果显示，我国没有改造的水泵产品整体效率相比起国外而言改造过的水泵产品整体效率下降12.22%～15.54。

水力模型的落后以及科研成果的不足等均导致了我国的水泵产品技术仍然停留在20世纪50/60年代。

上述种种均造成诸多水泵制造厂能源消耗较高而效率较为低下，进一步影响到了水泵的生产使用过程。

相关资料研究结果显示，一套水泵系统在终生使用过程中，其购置成本仅仅占总成本的4.55%～7.85%左右，但是在维修过程中，所占用的成本高达11.25%～16.14%左右，运行过程中电费成本占总成本的76.66%～86.36%。

从上述研究数据不难看出，广泛提高水泵系统的整体运行效率，能够提高整体经济效益且降低企业的成本。

1、技改进行的必要性在循环水系统中采用高压变频调速技术，根据机组负荷大小、不同季节的环境温度变化等因素，合理控制循环水流量维持凝汽器排汽压力的最佳真空度，主要可以在以下几个方面取到良好的效果：①提高机组运行效率，降低煤耗水平。

②降低循环水泵单耗，节约大量电能。

③降低冷却塔循环水蒸发量损失。

人们对于水泵节能的认识不够全面，会在一定程度上影响到水泵的节能效果。

出现上述情况的主要原因是：（1）水泵企业忽略了水泵的具体节能指标，重点考虑的知识产品是否能够满足企业的整体生产需求，重点关注的是价格高低问题；（2）水泵生产商对于经济利益的追求比较高，但是对于设备的节能型需求没有很好的进行研究；（3）选用较大容量的水泵导致水泵在低效率和高耗能的状态下运行，导致系统能耗被广泛提高，与此同时还出现电机过热问题。

智盛石油化工（惠州）有限公司循环水泵变频节能改造技术方案书智盛（惠州）石油化工有限公司一、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）／ＰＮ：表示转速ｆ：表示频率Ｓ：表示滑差率Ｐ：表示电机极对数从电机的设计特性，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Ｍ＝Ｋ（Ｖ／Ｆ）2Ｍ：表示转矩Ｖ：表示电压Ｆ：表示频率Ｋ：为系数０F，（Ｎ）０ＮV/F关系转矩关系三、循环水泵工况目前有循环水泵2台，功率各为75KW ,其工作状况为：设备用水量小的时候，开一台循环水泵，一台冷却风机，此时设备用水量少，而水泵出水量远大于设备用水量，因此水泵无需全速运行就可满足设备用水量需求；在设备用水量大的时候，一台循环水泵供水量不够，必须开两台循环水泵和两台冷却风机，两台泵水量供水量远远超过设备用水量需求，因此存在着大量的电能白白的消耗掉了，鉴于以上工况，对现有的设备进行变频技术改造是非常有必要的，通过调节电机的转速达到节能的目的。

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：φπηη⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=d D A vm vm vv v q流速公式： 60π⨯⨯=n D v m 式中：qv——体积流量，s m3；ηv——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vm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 ；vm——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：φππφππηη⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⇒d D p f s D d D n D v v v q 6060)1(60f 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：²21v m H ⨯⨯=ρ扬程、转速和频率关系式：²²21216060)1(6022f 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 Pve⨯⨯⨯=ρ或 风机：P qP ve⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⇒⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=6060)1(6022216060)1(2160πηπηρφππρρφππρp f s D n D P d D p fs D g d D n D g vv e fnPe33∞∞⇒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。

南钢高压变频改造节能估算方案1. #1#2冲渣水泵电机功率355KW 电压等级6KV额定电流42．4A 额定转速1480r/m功率因素0.86 风量/流量（m3/h）1800实际电流36A 出口压力（MP）0．32两台水泵给#1高炉供水。

在出铁期间运行，一般出铁时间约60分钟；出完铁，中间间隔20—30分钟，停泵。

如此循环。

正常一运一备，轮流启停。

节能预算：①．在没使用高压变频器之前，冲渣水泵电机每小时所用电能为：Pe=1.732Ue Ie cosφη →η==1.732Ui Ii cosφη===301.4KW②．如果使用高压变频器，冲渣水泵电机每小时所用电能为：===188.3KW=-=301.4-188.3=113.1KW③．节电率：100%=100%=37.5%年节约电能：36524=6.6KW.H年节约电费：6.6KW.H0.52元/KW.H=3.432元2. #3#4冲渣水泵电机参数电机功率360KW 电压等级6KV额定电流42A 额定转速1480r/m功率因素0.86 风量/流量（m3/h）1500实际电流33A 出口压力（MP）0．4两台水泵给#3高炉供水。

在出铁期间运行，一般出铁时间约60分钟；出完铁，中间间隔20—30分钟，停泵。

如此循环。

正常一运一备，轮流启停。

节能预算：①．在没使用高压变频器之前，冲渣水泵电机每小时所用电能为：Pe=1.732Ue Ie cosφη →η==1.732Ui Ii cosφη===282.8KW②．如果使用高压变频器，冲渣水泵电机每小时所用电能为：===196.1KW=-=282.8-196.1=86.7KW③．节电率：100%=100%=30.6%年节约电能：36524=5.06KW.H年节约电费：5.06KW.H0.52元/KW.H=2.63元3. #5#6冲渣水泵电机参数电机功率355KW 电压等级6KV额定电流41.4A 额定转速1484r/m功率因素0.876 风量/流量（m3/h）1500实际电流37A 出口压力（MP）0．4两台水泵与#3和#4一样，也是给#3高炉供水。

可编辑修改精选全文完整版循环水泵节能改造初步方案一．改造单位现状分析1.原水泵、电机相关运行数据2.能耗现状该水泵均为老式国产 S 型水泵，水泵效率较低，导致现场水泵运行能耗比较高，水泵接近满负荷运行。

在贵公司现场技术人员的支持和配合下，对贵公司取水水泵系统及配用电机参数进行了检测，经过详细的计算得出以下结果：该循环水泵系统实际运行效率较低，303泵效率约为 69.34%和 304泵水泵效率约为69.24%，103 泵效率约为 77.5%,106泵效率约为 70.59%,系统运行能耗高，电机超负荷运行；水泵运行效率低下，关联设备老化陈旧。

计算过程如下：1、校正电机输出功率由P =√3UUUUUU其中：P 为电机运行轴功率，即输入功率U 为运行电压I 为运行电流UUUU为电机功率因数则有：P105=√3×64× 6.2×0.89=611.66KWP107=√3 × 73 × 6.2 ×0.89=697.67KWP201=√3 × 81.6 × 6.2 × 0.9=788.63KW P205=√3 × 85 × 6.2 × 0.9=821.48KW2、计算循环水泵运行效率水泵实际有用轴功率由水力机械公式U U= UUUU , 水泵运行轴功率U =U UU1U2U3其中：U U水泵有用轴功率，Q 运行流量，H 运行扬程，U1水泵效率，U2电机效率,U3传动效率综上所述： P105=611.66KW U U=397.66KW U2 = 94.7% U3 = 99%P107=697.67KW U U=452.93KW U2 = 94.7% U3 = 99% P201=788.63KW U U=568.93KW U2 = 94% U3 = 99% P205=821.48KWU U=539.64KW U2 = 94% U3 = 99%故可计算U105=69.34%, U107=69.24%,U201=77.5%,U205=70.59%导致上述实际单位供水电耗远高于理论单位供水电耗的原因有：⚫水泵过流部件材质选择不恰当，效率偏低，效率衰减严重，增加能耗。

变频供水系统的节能计算一、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，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。

二、变频节能理论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。

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 240h(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)。

变频调速节能量的计算方法一、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%^0 5〜10%风压裕度为10%^ 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%勺比较常见。

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。

水泵变频控制节能改造方案摘要：本文旨在提出一个水泵变频控制节能改造方案，以实现水泵系统的节能目标。

首先介绍了水泵系统的工作原理和现有的控制方式，然后分析了变频控制在水泵系统中的优势。

接下来，提出了水泵变频控制节能改造的具体方案，包括变频器的选型与安装、控制策略的制定和系统的调试与监控等内容。

最后对该方案进行了经济效益评价和可行性分析。

1.引言水泵是工业生产和生活中广泛应用的设备之一，但由于其机械效率通常较低，耗电量较大。

在传统的水泵系统中，通过调节进水量和出水量来实现流量的控制。

然而，由于水泵的运行速度一般是固定的，当流量需求变化时，水泵需要通过启停方式来实现流量的调整，这种方式会导致能源的浪费。

为解决这一问题，引入变频控制技术可以实现水泵系统的节能运行。

2.变频控制技术的优势变频控制技术是一种通过改变电动机的输入频率来实现电动机转速调节的技术。

在水泵系统中，采用变频控制可以实现以下几个方面的优势：2.1节约能源采用变频控制可以根据实际的流量需求调整水泵的转速，使水泵始终在最佳转速范围内运行。

通过减少启停次数和节省转速失效功率，可以有效降低水泵系统的能耗。

2.2增强设备的可靠性由于变频控制可以实现电动机的平稳启停和无级调速，可以减轻水泵和管道的振动和压力变化，从而延长设备的使用寿命。

2.3提高系统的稳定性通过变频控制，可以实现水泵系统的软启动和软停止，避免水击现象的发生，保护系统内部的设备和管道。

基于上述变频控制技术的优势，我们提出了一个水泵变频控制节能改造方案，具体包括以下几个步骤：3.1变频器的选型与安装首先需要根据实际的水泵参数和工作条件选择合适的变频器。

变频器通常包括主控板、输入板和输出板等部件，需要按照说明书的要求进行正确的安装和接线。

3.2控制策略的制定根据实际的流量需求和系统特点，制定合理的控制策略。

通常可以采用PID控制或模糊控制等方法来实现流量的闭环控制。

3.3系统的调试与监控在安装好变频器和制定好控制策略后，对系统进行调试和监控，确保系统的正常运行。

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／１０２ηNc＝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。

高压变频器在风机、水泵节能改造的项目2011 年5月24 日目录一、概述二、采取的措施三、产生的效益四、结论一、概述目前，随着企业竞争的日益加剧，生产成本的高低决定了企业在市场竞争的地位，在生产中很大一部分花在能耗上，降低生产过程中的电能消耗就可以有效的降低成本。

生产过程中，风机被大量的采用于工艺流程上，而风机负载耗电量较大，起动电流较高，同时用阀门、挡风板等装置来调节风量，在风道系统设计时，为满足生产环境的最大要求，必须留有余量，因此风机的风量和压力往往偏大，功率的偏大设计必然造成能量的浪费。

很多的风机有30-70%的能量是消耗在调节阀的压降上的，不仅造成电能的浪费，工作效率低，而且开动阀门时，还发出啸声和振动，经常发生事故。

该方法是以增加风阻、牺牲风机的效率来达到要求的，损耗严重。

如果利用变频调速技术改变设备的运行速度，以调节风量的大小，可以既满足生产要求，又达到节约电能，同时减少因调节挡板而造成挡板和管道的磨损，能取得明显的节能效果。

随着电力电子技术及电子技术的发展，变频技术日趋成熟，风压调节已普遍摒弃靠调整配套的风门开度的手段，改而采用变速的电气传动调节，变频调速已成为风机、泵类节能降耗的最佳、首选的电气传动方案。

二、采取的措施在选矿厂现有设备不变的情况下，采用高压变频改造项目主要涉及到两个方面；1、主厂房的高压风机，原设计共计六台，三用三备。

每台功率是355KW，10KV 供电。

2、水尾加压泵站的水泵，原设计每个加压泵站两用一备，四个加压泵站共计12 台电机，其中四台备用电机。

其中l#加压泵站有400Kw/10Kv 电机三台，2#加压泵站和4#加压泵站有355Kw/10Kv电机各三台，3#加压泵站有电机250Kw／lOKV三台。

主厂房的高压风机可以采够三台高压变频器，运行方式是一拖二运行，在原有设备的基础上进行改造，不用从新设计配电线路。

一用一备回路图水尾加压泵站每一个泵站采购两台高压变频器，可以使用二拖三运行，对原有配线略有改动，就可以完成，施工简单。

变频改造节能预算方法一、变频改造前风机水泵的运行工况1、风机水泵进口调节：流量减少，压力也减少，如下图（水泵易产生汽蚀，很少用）2、风机水泵出口调节：流量减少，压力增大，如下图● 风机一般采用进口风门调节，泵一般采用出口阀门调节，泵采用进口调节容易产生气蚀● 进口调节比同种工况下用出口调节，在变频改造时对节能量计算不利● 风机静扬程一般为0，泵的静扬程一般不为03、改造前电机功率实际运行的功率采用P=Φ计算得出，因功率因数的取值有一定偏差而造成较大误差，铭牌功率因素是指额定工况下功率因素，因实际运行功率大多数小于额定电流，功率因素应小于额定功率因素，一般讲，电流在50%额定时，功率因素在0.7左右。

二、 水泵节能计算：1、够提供水泵工作特性H-Q 曲线和管路阻力曲线1Q 为工频运行时额定流量，3Q 为实际工况流量，以下为变频改造前后负载耗能分析（以下均不考虑电机和风机泵效率）。

图中,曲线1为管路阻力曲线, 曲线2为转速恒定时（一般为额定转速）水泵的Ｈ-Ｑ曲线,曲线3为B 点相似工况曲线。

如图，当流量从Q1降到Q3时，减小阀门开度，水泵工作点从A 点移到D 点，忽略泵机和电机效率变化，电机功率由11Q A H OS 变化到34Q A H OS ，变化不明显。

采用变频调速以后，根据管路阻力曲线1得知水泵的工作点将从A （1Q ，1H）变为B （3Q ，3H ），求出B 点的相似工况曲线3，得出曲线3和曲线1的交点C（2Q ，2H ），C 点即为B 点在额定转速下的相似工况点。

由于相似工作点的特性知扬程和流量的二次方成正比，所以曲线3为2=K QH ，根据工作点B 得到323K =Q H 。

由比率定律，得到B 点的转速31Q 3=()*n Q 2n所以此时电机输出功率33cQ3=()*Q2P p ，式中c p 为工作点C 的电机功率。

节省功率为3D C Q 3=-()*Q 2P p p P -省损耗*3%4%P P =-3损耗（）（当计算变频改造后功率较大时，取3%，较小时取4%，下同）计算误区：调速后的电机输出功率为33cQ3=()*Q2P p ，而并非33AQ3'=()*Q1P p 。

变频水泵控制系统节能估算程红苓【摘要】为了节约电能,在满足生产要求的前提下,利用变频器控制水泵调节流量的方法来代替传统的阀门控制.通过绘制扬程-流量特性曲线,选取两点计算电机轴的输出功率并进行比对,经计算,可节约电能20％～30％.变频器节能实现了调速无级化,能够满足生产的需要,保证了产品质量.【期刊名称】《天津冶金》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P54-56)【关键词】变频器;水泵;节能【作者】程红苓【作者单位】天津市天铁轧二制钢有限公司,天津300400【正文语种】中文经济的发展对能源的需求不断增加，从而导致能源稀缺和环境恶化，这已成为当今社会的两大难题，所以节能减排十分必要。

变频器在一定情况下可以节能，在满足生产要求的前提下降低频率，在一定范围内，下降值越大，节能越多。

本文将对变频水泵控制系统进行节能估算。

2.1节电与负载率的关系变频器节电的原理是将原需通过其他消耗能源的方式达到的工艺要求通过变频调速的方式实现同样的工艺要求。

节电多少与负载类型及负载率有关，若同一台电机负载变化大，负载率低，节电率相应高一些。

负载类型包括：恒转矩负载、恒功率负载、二次方律转矩负载等。

据试验显示，二次方律转矩负载使用变频器时实现的节电效果最显著。

下面以本单位水泵为例对变频器的节电情况进行估算。

2.2水泵及用水量概况本单位水处理浊环井供穿水冷却水，现采用上海凯泉泵业有限公司的单级双吸离心泵供水，扬程为78 m，电机功率250 kW，工频，三角型直接启动。

经多年观察，发现供穿水冷却水根据轧制产品性能的不同，所需水流量及压力不同，所需流量不同：550~820 m3/h，压力0.73~0.83 MPa。

由于其流量变化大，在保证工艺要求压力的情况下，将其改为变频器控制，可节省电能，计算过程如下。

2.3针对某一工作点计算节电情况2.3.1根据实际运行数据绘制扬程-流量特性曲线这里仅估算流量在600 m3/h时，使用变频器与不使用变频器两种情况电能消耗情况。