第二讲水泵变频调速节能技术

变频调速节能控制技术在水泵电机中的应用摘要：伴随着社会经济和科学技术不断的发展，使变频调速节能控制技术变得更加成熟的同时，也进一步突出了变频调速节能控制技术在各大领域的广阔应用前景。

尤其是在水泵电机这种高能耗的机电产品中，通过变频调速节能控制技术的应用，能够充分的结合水泵电机运行当中的调节控制原理，有效的减少水泵电机使用能耗。

因此，本文通过对水泵电机中变频调速节能控制技术的应用原理进行分析，深入的研究了变频调速节能控制技术在水泵电机中的实际应用，以供大家参考。

关键词：水泵电机；变频调速节能；控制技术；原理；应用前言：在当前科学技术不断进步的大环境中，使工业生产中的高能耗问题变得更加的突出，其中水泵电机能耗占比70%以上。

为了能够更好的解决水泵电机这种耗能大的问题，必须深入水泵电机实际应用情况的分析，并通过结合水泵电机的应用原理，充分的应用当前先进的变频调速节能控制技术对水泵电机进行改造和升级，以此来进一步提高水泵电机使用效率的同时，尽可能的减少水泵电机所消耗的能耗，从而促使水泵电机能够得到更加理想的使用效果。

一、水泵电机中变频调速节能控制技术的应用原理从水泵电机的使用本质上来看，水泵电机之所以存在能耗大、效率低等问题的主要原因就是因为水泵电机的零件老化和磨损以及不能很好的自适应使用环境。

但是从水泵电机的原理上来看，通过在水泵电机中应用变频调速节能控制技术对其进行升级和改造，就可以通过增高水泵电机电能单位的功率因数以及电机本身的能效比率，达到水泵电机使用中的节能控制使用效果。

经过变频调速节能控制技术改造后的水泵电机在实际的应用过程中，水泵电机接受供电后会向自动控制中心发射需要改变频率的指令，然后利用相关的电路把交流电源转变为直流电源，让水泵电机当中的变频器对直流电源进行控制，以此来输出能够进行变频调控的电压和电源，达到对水泵电机变频调速节能的控制目的[1]。

此外，传统的水泵电机在运行时，由于工况参数和电能消耗都处于一种恒定的状态当中，不能随着水位的变化而自动调整输出功率，必然会使水泵电机浪费大量的电能，加大水泵电机的无用能耗的消耗量。

风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（二）风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座(二)第一讲风机变频调速节能技术(二)二、风机变频调速节能分析1 风机(水泵)的几何相似,运动相似和动力相似两台风机(水泵)若几何相似,就是说它们的形状完全相同,只是大小不同,其一台风机(水泵)相当于另一台风机(水泵)按一定比例的放大或缩小。

举个形象的例子:两张不同比例尺的国地图,它是几何相似的,但大小相差一定的倍数。

应该指出的是:本文所说的两台风机(水泵)几何相似,是指通流部分的几何相似,并不是要求两台风机(水泵)之间的外形轮廓也必须几何相似。

两台风机(水泵)的运动相似是指两台几何相似的风机(水泵)通流部分各对应点的速度三角形相似。

显然,只有当两台风机(水泵)的通流部分几何相似,才有可能运动相似,但满足几何相似条件的,不一定满足运动相似的条件,只有当两台几何相似的风机(水泵)都在对应的工况点运行时(例如:都运行在最高效率工况点时),才是运动相似,所以运动相似又称工况相似。

两台风机(水泵)的运动相似则是指作用于两台风机(水泵)内各对应点上力的方向相同,大小成比例。

作用于风机(水泵)内流体的力主要有惯性力、粘性力的总压力。

因此,为使风机(水泵)的动力相似,必须对应点上的惯性力与弹性力(或压力与密度)之比相等,惯性力与粘性力之比相等。

2 叶片式风机(水泵)的相似定律叶片式风机与水泵的相似定律是两台风机(水泵)在满足几何相似和运动相似的前提下导出的。

它给出几何相似的风机(水泵)在对应工况点的流量之间、扬程(或全压)之间、功率之间的相互关系为: q v/q’v=(D2/D’2)3·n/n’·ηv/η’v(1)H/H’=(D2/D’2)2·(n/n’)2·ηh/η’h(2)p/p’=(D2/D’2)2·(n/n’)2·ρ/ρ’·ηh/η’h(2a)P/P’=(D2/D’2)5·(n/n’)3·ρ/ρ’·ηm/η’m (3) 式带“'”与不带“'”分别表示两台相似的风机(水泵)各自的参数。

变频水泵的节能技术及工作原理变频水泵的节能技术及工作原理(附图)摘要：水资源及能源紧缺是制约我国经济发展的重要因素，节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策.关键词：变频调速技术节水节能城乡供水农业灌溉自动控制装置1立项背景及技术创新点水资源及能源紧缺是制约我国经济发展的重要因素，节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策.美国从20世纪90年代将变频节水节能技术应用于平移式、轴转动式喷灌机及管道灌溉等系统，经测试其节能率为39％～56％，节水率为15％～30％，既稳定了管网压力，提高了灌溉质量，又节水节能，便于自动化管理，但其价格昂贵.当时，在我国城乡供水及水泵抽灌系统中，水泵一旦开始工作，电机便以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水量减少或在用水低谷时，管网压力过高，水龙头（或喷头）和输水管道往往被损坏，使水白白流掉，电能白白耗掉；有些系统通过阀门控制出水量，来减少供水管网压力升高，这样也造成电能与水资源的浪费.“九五”期间，我国在工业上将交流变频调速技术列为新技术推广项目，但当时水利行业在灌溉方面未应用.为改善上述资源浪费状况，生产出价格低廉，农业能够接受的变频节水节能控制装置，水利部西北水利科学研究所承担了水利部“948”计划项目“变频节水节能技术”，本项目的关键技术为交流变频调速技术.1998年12月，我们引进了德国的8210和8220系列变频器标准规范、技术指标、性能参数检测方法和部分样机.交流变频技术大致可分为直—交变频与交—交变频两种，我们引进的为直—交变频技术，即通常所见的变频器大多采用的变频技术.我们的技术路线是引进关键技术，并对其消化吸收，在此基础上，开发外围技术，研制并生产变频节水节能产品，并重点进行推广应用.该项技术引进后，我们对进口样机的性能参数进行了全面测量和记录，在消化吸收的基础上研制开发出了四个系列的变频调速节水节能装置，这些变频节水节能产品除了变频调速器和PLC外，其他已全部国产化.本文介绍CX-B系列变频恒压供水自动控制装置和CX-D系列变频恒压节水灌溉自动控制装置.本项目的技术创新点：（1）把交流变频调速技术应用于城乡供水及农业灌溉中，达到节水节能效果；（2）根据项目需要，自己研制出水位显示控制器，提高自动化程度；（3）根据实际需要，研制出多段压力设置转换电路，适应农业多种灌溉方式；（4）将变频调速技术、可编程序控制技术、水位显示控制技术、压力传感技术等进行了集成.2变频调速的基本原理交流异步电动机的转子转速n可以用下式表示式中f——定子供电电源的频率；p——电动机的极对数；s——异步电动机的转差率.由式（1）可见，当平滑地改变异步电动机的供电频率f时，即可改变电动机转子的转速n..根据水泵的相似原理式中的Q、H、P、n分别为水泵的流量、扬程、轴功率和转速.由式（2）、式（3）、式（4）可知，基于转速控制比基于流量控制可以大幅度降低轴功率.3CX-B系列变频恒压供水自动控制装置3.1基本构成整个恒压供水系统由CX-B系列变频恒压供水自动控制装置与水泵电机组合而成（见图1）.该装置由变频器（内含PID调节器）、可编程时控开关、可编程控制器（PLC）、水位显示控制器、远传压力表、水位传感器及相关电气控制部件构成，是一种具有变频调速和全自动闭环控制功能的机电一体化智能设备（见图2），它可同时对一台或多台三相380V，50Hz的水泵电机进行自动控制.图1变频恒压供水系统组成图2变频恒压供水自动控制装置结构原理框图3.2工作原理CX-B系列变频恒压供水自动控制装置以变频方式工作时，水泵电机以软启动方式启动后开始运转，由远传压力表检测供水管网实际压力，管网实际压力与设定压力经过比较后输出偏差信号，由偏差信号控制调整变频器输出的电源频率，改变水泵转速，使管网压力不断向设定压力趋近.这个闭环控制系统通过不断检测、不断调整的反复过程实现管网压力恒定，从而使水泵根据需水量自动调节供水量，达到节能节水的目的.PLC的主要控制作用：（1）控制多台水泵（包括备用泵）循环软启动，周期性地以变频方式工作；（2）控制备用泵的自动启动.当第一台水泵电机以变频方式运行，并达到额定功率（即变频器输出电源频率达到50H），而供水管网压力未达到设定压力时，第二台水泵电机会自动启动，并以工频方式运行，这时若管网压力仍不能达到设定压力时，第三台水泵电机会自动启动，第一台水泵仍以变频方式运行，达到保持管网恒压的目的，投入运行的水泵数量由装置根据管网压力自动控制.水位显示控制器设有上、中、下3个水位控制限，当池水位从上限降到中限位置时，控制器输出补水泵启动信号，使补水泵向池内补水，补至上限时，控制器输出补水泵停机信号，停止补水；当池水位降到下限时，控制器输出取水泵停机信号，使取水泵停止取水，待水位上升到中限后，控制器使取水泵自动启动，恢复取水.3.3控制功能CX-B系列变频恒压供水自动控制装置具有以下控制功能：（1）设有手动/自动切换电路，当切换至自动位置时，系统可根据出口压力变化，自动调节变频泵的转速和自动启动、停止备用泵，以维持出口压力恒定，当变频控制电路出现故障时，可切换至手动位置，使水泵直接在工频下运行，保证正常供水；（2）能够在1d内设置1～9个供水时间段，一周内各天的供水时间可以不同；（3）用PLC控制水泵（包括备用泵）全循环软启动，周期性地自动交换使用，以期水泵寿命基本一致；（4）地下蓄水池缺水后取水泵自动停机保护，补水泵自动开机补水，蓄满水后补水泵自动停机，蓄水池水位以数字显示；（5）故障显示及报警，具有缺相、短路、过热、过载、过压、欠压、漏电、瞬时断电保护等电气保护功能.4CX-D系列变频恒压节水灌溉自动控制装置4.1基本构成整个恒压供水系统由CX-D 系列变频恒压节水灌溉自动控制装置与水泵电机组合而成（见图1）.一些节水灌溉基地设计有喷灌、微喷灌、滴灌等多种灌溉方式，不同的灌溉方式所需的工作压力不同.为使同一供水管网能为不同灌溉方式提供不同的工作压力，在CX-B系列变频恒压控制装置的基础上增加了多段压力设置转换电路，它可同时对一台或多台三相水泵电机进行自动控制（见图3）.图3变频恒压节水灌溉自动控制装置结构原理框图4.2工作原理CX-D系列变频恒压节水灌溉自动控制装置除多段压力设置转换电路外，其他部分的工作原理与CX-B系列变频恒压供水自动控制装置相同.多段压力设置转换电路中设计了对应于喷灌、微喷灌、滴灌及管道灌溉4个压力档位，在进行灌溉时，PLC按灌溉方式输出对应的控制信号，压力设置转换电路自动转换到相应压力档位，该装置就在这一设定压力下以恒压供水，实现节水灌溉.4.3控制功能除具有CX-B系列变频恒压供水自动控制装置的功能外，还具有压力转换功能.5加强变频节水节能技术的应用和推广引进先进技术主要的目的在于推广应用，把变频调速技术应用于水利行业及农业，实现了节能节水.几年来，通过向社会积极宣传变频节水节能技术的优越性，这一技术已逐步被水利行业及农业所接受.在城乡供水方面，我们已经推广应用变频恒压供水自控装置12套，根据对其中四套装置运行数据的统计计算可知，可节约电能25％～50％，节水3％～10％.各台装置的节能率和节水率差异较大，其主要原因是各装置的运行环境差异较大，用水高峰与低谷流量差值大的装置节能率高，用水高峰与低谷流量差值小的装置节能率低；供水管路完好率高的系统使用该装置后，节水效果不显著，供水管路完好率低的系统使用该装置后，节水效果显著（由于恒压供水，减少了管网高压所产生的漏水）.实践证明，使用变频恒压供水自控装置，不但能够节水节能，而且提高了供水质量，保证了供水管网的安全运行.在农业灌溉方面，2001年6月为“99全国节水示范工程秦都项目区（咸阳市秦都区双照镇龙泉南村）节灌系统”设计并安装了变频恒压节水灌溉自动控制装置一套，使一条供水管网能够在不同时间段提供两种工作压力，既满足了微喷灌和滴灌的要求，又使灌溉管理大大简化.据2001年7～12月资料统计，节电17％，节水19％.2001年12月同陕西省农垦农工商总公司签订了合作合同，为该公司华阴农场节水灌溉增效示范项目设计安装6套变频恒压节水灌溉自动控制装置.该示范项目实施完成后，变频恒压节水灌溉自控装置与灌溉自动控制系统联网，将形成目前我国较高标准的节水灌溉自动控制网络，控制滴灌面积76hm2.变频恒压自动控制装置，不但可广泛应用于高层建筑和自来水厂的供水系统中，而且能应用于农业水泵抽灌系统中，并在农业抽灌系统中刚刚开始应用，其节水节能技术具有强大的生命力和广阔的应用前景.。

水泵变频调速节能技术目录第一节概论1.1 水泵的要紧功能和用途1.2 水泵的性能参数1.3 水泵的性能曲线1.4 水泵拖动系统的要紧特点第二节水泵并列运行分析2.1. 水泵并联运行的一般情况2.2 如何作出并联水泵的性能曲线（H-Q）或（P-Q）2.3 当并联泵中的一台进行变速调节时，如何确定并联运行工况点？2.4 静扬程（或静压）对调速范围的阻碍。

2.5. 变频泵与工频泵的并联运行分析2.6. 高性能离心泵群的变频操纵方案第三节水泵变频调速节能效果的计算方法3.1 相似抛物线的求法3.2. 调速范围的确定3.3. 节能效果的计算第四节水泵变频调速和液力偶合器调速节能比较4.1.液力耦合器的工作原理和要紧特性参数4.2.液力耦合器在风机水泵调速中的节能效果4.3.风机水泵变频调速和液力耦合器调速对比计算4.4.液力耦合器调速和变频调速的要紧优缺点比较4.5.结论第一节概论风机与水泵是用于输送流体（气体和液体）的机械设备。

风机与水泵的作用是把原动机的机械能或其它能源的能量传递给流体，以实现流体的输送。

即流体获得机械能后，除用于克服输送过程中的通流阻力外，还能够实现从低压区输送到高压区，或从低位区输送到高位区。

通常用来输送气体的机械设备称为风机（压缩机），而输送液体的机械设备则称为泵。

1.1 水泵的分类水泵通常按工作原理及结构形式的不同进行分类，能够分为叶片式（又称叶轮式或透平式）、容积式（又称定排量式）和其他类型三大类。

叶片式泵又能够分为离心泵、轴流泵、混流泵和漩涡泵；容积式泵又能够分为往复泵和回转泵，往复泵可分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵，而回转泵又可分为齿轮泵、螺杆泵、滑片泵和液环泵。

1.2 水泵的性能参数水泵的差不多性能参数表示水泵的差不多性能，水泵的差不多性能参数有流量、扬程、轴功率、效率、转速、比转速、必须汽蚀余量或同意吸上真空高度等7个。

（1）流量以字母Q(q v、q m)表示，单位为（升）l/s、m3/s、m 3/h 等。

水泵供水系统调速节能技术【摘要】本文讨论了水泵供水系统调速节能的原理，介绍了几种调速节能方式，给出了水泵调速节能设备的转速、范围、台数和效果的有关计算方法。

【关键词】水泵调速节能1 前言据统计，给水工程中能耗费占供水成本的30～70％，水泵的能耗费占总能耗费的90％左右。

实际运行中，水泵的效率大多数不足60％，泵站的综合效率不足50％，存在着较大的能源浪费。

在能源供应紧张的今天，工程设计中运用水泵供水节能技术，正确地进行泵站设计，使水泵能经常高效运行，将具有重大经济意义。

水泵把水从水源中取出送至用户或净水厂；把净化的水送至供水管网；在长距离输水中将水加压；在分压供水系统中增加管网的压力；在用水高峰季节调节管网供水量；在工业循环供水系统中提升冷却水和补充新鲜水等。

按照功能划分，水泵在供水系统各环节中构成取水泵站（一级泵站）、配水泵站（二级泵站）、加压泵站、调节泵站、循环泵站等。

可以说水泵站是供水系统中的枢纽，水泵是这枢纽中的心脏。

对于水泵的选型、在系统中的运行情况与节约能源、降低成本、提高经济效益密切相关。

2 选泵方法水泵的选型是根据所需流量、扬程及其变化规律，同时考虑水泵经常供水时能高效运行确定。

一级泵站、加压泵站是按最高日平均时用水量设计，满足最高日供水量与扬程来确定泵型及台数。

二级泵站按供水区逐时用水量变化设计，满足最高日最高时供水量与扬程来确定泵型及台数。

2.1 取水泵的选择在一级泵站选泵的扬程中，对水源取用设计低水位。

实际上水源出现低水位的机率小，大多数时间是高于这个低水位的，造成选泵扬程高于大多数时间所需要的扬程。

在水位变幅大的水源中，这一因素的影响更大。

对选泵所用的最高日水量来说，在一年之中最高日水量出现的天数往往只占百分之几。

大多数时间低于选泵所用的最高日水量。

输水管中的水头损失是随水量的变化成平方关系变化。

显然，在大多数时间里，系统上所需扬程和水量皆小于选泵时的扬程和水量。

2.2 供水泵的选择二级泵站供水管网的用水量不是一个固定值。

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：q v——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：f 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：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 q P ve⨯=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。

式中：Pe——有功功率，w ；ρ——流体质量密度，m Kg3；P ——压力，Pa ；电量风机水泵效率：有效功率和轴功率之比。

ηp轴功率：电动机输出给风机水泵的功率。

轴功率（电动机的输出功率）公式： ηρpvshHg q P⨯⨯⨯=⇒水泵ηpvshPq P⨯=⇒风机电动机和风机水泵的传动效率： ηc电动机效率：ηm电量（电动机的输入功率）公式：ηηmcshgP P ⨯=ηηηρpmcvgHg q P⨯⨯⨯⨯⨯=⇒水泵ηηηρpm c gPP⨯⨯⨯=⇒风机节能工频状态下的耗电量计算Pd ：电动机功率 ； ηd ：电动机效率 ； U ：电动机输入电压 ； I ：电动机实际运行电流 ；cos φ：功率因子。

浅谈变频调速在供水水泵中的节能改造摘要：随着经济和社会的快速发展，我国的各个行业都在进行可持续化发展，节能减排引起了广泛的关注。

在供水水泵中引入变频调速技术能够有效提高水泵的工作效率，减少能源的消耗。

本文对当前供水水泵进行简要介绍，并对变频调速在供水水泵中的节能改造进行探讨和分析。

关键词：变频调速；供水水泵；节能改造；探讨1 变频调速与供水水泵概述1.1 变频调速概述在电机的工作中，通过改变电机的供电频率和电机的极对数和转差率就能够达到改变电机转动速率的目的。

当前生产机械设备主要使用改变定子极对数、定子电压、频率等技术达到变频转速的目的。

变频调速分为高效调速方法和低效调速两种方式，高效调速的时转差率不变，造成的能耗较小，低效调速的转差损耗较大，因此在供水水泵的节能改造中主要使用高效变频调速的技术手段。

1.2 供水水泵概述在人们生产和生活中，供水水泵的出现极大的提高了人们的效率和提高了生活舒适度。

但是早期的供水水泵工作效率较低，能耗较大，不利于社会的可持续化发展。

造成供水水泵能耗较大的因素主要有以下几个方面：（1）供水水泵不能与输送水管道准确匹配。

（2）供水水泵系统过于复杂。

（3）输送管道设计不合理。

（4）输送管道出现渗漏现象。

（5）供水水泵自身质量较差。

1.3 供水水泵节能原理在供水水泵的使用中，使用者需要根据最佳工况运行原则，建立准确的水力数学模型和参数采集标准，量身定做高效节能泵或高效叶轮，彻底解决循环水过流量引起能耗增加的现象，达到节能最大化。

2变频调速在供水水泵中的节能改造2.1供水水泵中利用变频调速进行节能的技术特点供水水泵中利用变频调速的技术进行节能改造具有以下几个方面的技术特点（1）采用闭式（或开式）变频控制技术，由能耗优化模块、智能控制系统、变频控制系统、远程监控制系统等组成，实时监控泵系统工艺参数并与目标值比较，自寻优给出满足工艺要求且实时电耗最低的运行匹配和调速策略，实行最优运行调度方案，达到最佳节能效果。

概述变频调速给水技术的节能原理及应用摘要：分析了变频调速泵的工作原理，通过在实际给水系统中的应用，提出变频调速的水泵机组在运行中应注意的问题。

关键词：变频调速；水泵；流量；扬程前言变频调速给水是一种节能的给水方式，它主要是通过改变水泵的转速，达到水泵节能的目的。

由于微机的飞速发展，使变频调速供水系统控制更加灵活有效，系统运行更加稳定可靠；同时它还具有占地面积小，自动化程度高，操作控制方便等特点。

已被广泛应用于住宅小区、高层建筑、工矿企业、和一些生产工艺有特殊要求的生产给水系统中，具有明显的节能效果。

1、变频调速技术总览水泵供电多是采用交流电与直流电相配合的方式，这样的电压模式十分适合变频装置的使用，变频调速的具体特点如下：1.1、在给水泵的变频器中有电流超额、电压超额、电压偏低、变压器荷载过大等安全设置，可以保证操作者的安全，减少意外的触电事故发生，提高了操作的安全性能。

1.2、大型的机组在工作时，会产生很大的电流，这样往往会影响电网中其他的机器运行，可能会使生产减缓，影响工作效率。

而变频调速的装置，可以对这类问题提供智能化的解决途径，在大功率的机组工作时，可以分阶段的启动，减少电流过大对于电网的冲击，能够大大的改善性能。

1.3、一般给水泵都是有附加的转差损耗的，而变频调速装置则没有转差的损耗，工作效率提升，可操作性能很强，调速的范围比较宽，这是很多的传统水泵所不具备的特点。

1.4、一些给水泵站的起车和停车都十分的频繁，而这样的操作模式对于水泵的损伤以及工作效率的影响是十分严重的。

变频调速技术能够很好的解决这一问题，对于起停运行频繁的泵站，给水泵全天（24小时）都要随着水量的变化而对输出的功率进行适当的调整，这正是变频水泵的优势所在。

1.5、可以平缓的进行电能与机械能的转化，利用软件编制相应的程序进行变频调速，使变化的速率平缓，对于机械的磨损小了很多，提高了给水泵运行的可靠性，也减低了维护与维修的成本支出。

风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座第一篇：风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（一）国家电力公司热工研究院自动化所徐甫荣前言我国是能源消费和生产大国，一方面是资源相对不足，尤其是石油、天然气资源匮乏；另一方面是能源利用效率低，且浪费严重，因而经济增长的质量和效益不高，且环境问题日益严重。

大量的调查表明我国存在巨大的节能潜力，总节能潜力约为目前能源消费总量的30%～40%，各行各业都存在大量的技术上和企业财力上都可行的节能项目，但绝大多数至今还没有实施。

我国经济持续高速增长了30年。

经济总量已达到世界第三位，国内生产总值、工业增长速度、固定资产投资都在高速增长。

我国经济持续高速发展带动了能源工业的发展，而能源工业的发展，又成为经济发展的动力，是经济发展的基础。

但是也带来了日益严重的环境问题，在世界144个国家和地区的“环境可持续发展指数”排序中，我国被排在133位，我国以煤碳为主的能源结构问题严重。

由于向大气层中排放CO2、SO2、氮氧化物，有时阴霾，有时下些酸雨，离开了蓝天、白云、碧水、绿地的生态环境。

能源的消耗带来了严重的环境问题。

我国是“气候变化框架公约”的重要签约国，肩负着全球环境方面的责任，节能既解决能源紧张，相当于建设了能效电厂，又减少了污染，保护了环境，在降低能耗的同时，使我国的经济由粗放型向节约型转变，进而促进了经济的发展，既节能又促进、优化了经济、能源、环境。

经济（Economics）、能源（Energy）、环境（Environment）、节能（Energy Saving）是国民经济发展的四个重要的方面，称作4E。

四者之间相互依存、相互需求、相互支持、相互制约，要求一个好的平衡。

国民经济的发展要求能源相应发展，能源工业的发展促进了经济的发展，经济的发展、能源的消耗又导致大量的CO2、SO2、氮氧化物排放到大气层中，形成酸雨，温室效应。

除了建立电厂以外（热电、水电、核电、风电、太阳能等，主要是热电），节能是能源开发的最好补充，相当于建设了能效电厂。

浅谈水泵调速节能技术摘要：随着世界经济和科技的发展，变频器及控制技术也将更加发展和完善，其性能价格比也将不断提高，自来水行业自然也不例外，在恒压供水系统中的利用就是其中重要的一环。

本文就水泵调速节能技术进行了详细论述。

关键词：调节方式节能原理调速设备变频器前言据统计，给水工程中能耗费占供水成本的30%～70%,水泵的能耗费占总能耗费的90%左右。

在实际运行中，水泵的效率大多数不足60%，泵站的综合效率不足50%，存在着较大的能源浪费，在能源供应日益紧张的今天，应用正确的水泵供水节能技术，使水泵能经常的高效运行，将具有重大的经济意义，水泵站是供水系统中的枢纽，水泵是这枢纽中的心脏，对于水泵在系统中的运行情况是与节约能源、降低成本、提高经济效益密切相关。

一、水泵适应流量，扬程变化的调节方式。

在运行中根据工况中流量与扬程的变化进行水泵运行工况的调节，常用的调节方式有以下几种：1.流量调节，它又可分为减少阀门的开启度和多台水泵并联运行这两种方式。

2.水泵特性调节，它又可分为调节水泵叶片的安装角度、车削叶轮直径或更换不同直径的叶轮和调节转速这三种方式。

二、水泵的调速特性及节能原理在上述的各种调节方式中，用调节水泵的转速来调节流量是降低能耗的较好方式。

原因是在改变水泵的转速时且转速变化在±20%范围内，保持泵体内部的流动状态相似的话，那么泵体内的水流速度与转速成正比，流量与转速成正比，扬程与转速比的平方成正比，轴功率与转速比的立方成正比。

Q=Q0（n/n0）(1)H=H0（n/n0）2 (2)N=N0（n/n0）3 (3)式中：n0为额定转速，Q0为额定转速时的流量，H0为额定转速时的扬程，N0为额定转速时的轴功率，n为调速后的转速，Q为n转速时的流量，H为n转速时的扬程，N为n 转速时的轴功率。

由(1)(2)式换算后可以得到下式：H=（H0/Q02）Q2 (4)式中H是水泵运行中任何一工况点的扬程，Q是水泵运行中任何一工况点的流量。

水泵的节能与变频调速关键词：水泵节能方法变频调速（一）前言水泵是城市给水排水工程必要的组成部分，它们通常是整个给水排水系统正常运转的枢纽。

水泵是这个枢纽的心脏。

对于供水企业来说，电费约占自来水制水成本的40%-70%，水泵的能耗费占总能耗费的90％左右。

实际运行中，水泵的效率大多数不足60％，存在着较大的能源浪费。

供水企业降低供水电耗就是供水行业发展的永恒课题。

要搞好供水企业的节电工作，必须从供水企业的科学管理和供水设备的技术改造两方面采取措施，特别是对离心泵节能措施的应用分析与研究。

（二）离心泵的节能措施离心泵的效率是泵的有效功率Ne和轴功率N的比值：η=Ne/N 。

它的效率的高低直接反映出供水企业的单位电耗的高低，若要提高离心泵的效率，就必须大力挖潜离心泵的节能措施，降低离心泵的能耗损失。

经过长时间的查找与分析，离心泵有如下几点节能措施：1 降低离心泵的机械损失降低轴封和轴承的摩擦损失。

主要措施：①利用新型材料密封代替填料密封。

②提高水泵轴套的表面光洁度。

③科学合理的选用水泵的轴承。

④每个季度对水泵轴承进行检查，确保水泵轴承的润滑与完好。

提高水泵与电机的同心度。

主要措施：①一般水泵在每1~2年进行一次检修，检测水泵叶轮出口导叶的入口流通中心对中，保证转子与壳体，泵与电机的同心度，特别是出口处叶轮轴线与壳体中心线不得错位。

②每年要对联轴器进行检测，提高水泵与电机的同心度，这样可以防止水泵效率下降。

2 降低水泵的水力损失主要措施：①利用打磨或在叶轮表面及壳体内壁涂覆水泵抗磨减阻复合材料来提高泵内流通部件的表面光洁度。

②液体在流过部件的速度大小确定要合理，而且速度变换要平缓。

③避免在流通区内出现死区。

④合理选择入，出口部件的过流角度以减少冲击损失。

3 水泵特性调节车削叶轮直径或更换不同直径的叶轮改变叶轮直径可改变水泵的性能。

根据流量的变化，计算出水泵高效运行时满足工况要求的叶轮直径，如果工况长期稳定，只车削一次即可。

水泵变频调速节能技术目录第一节概论1.1 水泵的主要功能和用途1.2 水泵的性能参数1.3 水泵的性能曲线1.4 水泵拖动系统的主要特点第二节水泵并列运行分析2.1. 水泵并联运行的一般情况2.2 如何作出并联水泵的性能曲线（H-Q）或（P-Q）2.3 当并联泵中的一台进行变速调节时，如何确定并联运行工况点？2.4 静扬程（或静压）对调速范围的影响。

2.5. 变频泵与工频泵的并联运行分析2.6. 高性能离心泵群的变频控制方案第三节水泵变频调速节能效果的计算方法3.1 相似抛物线的求法3.2. 调速范围的确定3.3. 节能效果的计算第四节水泵变频调速和液力偶合器调速节能比较4.1.液力耦合器的工作原理和主要特性参数4.2.液力耦合器在风机水泵调速中的节能效果4.3.风机水泵变频调速和液力耦合器调速对比计算4.4.液力耦合器调速和变频调速的主要优缺点比较4.5.结论第一节 概 论风机与水泵是用于输送流体（气体和液体）的机械设备。

风机与水泵的作用是把原动机的机械能或其它能源的能量传递给流体，以实现流体的输送。

即流体获得机械能后，除用于克服输送过程中的通流阻力外，还可以实现从低压区输送到高压区，或从低位区输送到高位区。

通常用来输送气体的机械设备称为风机（压缩机），而输送液体的机械设备则称为泵。

1.1 水泵的分类水泵通常按工作原理及结构形式的不同进行分类，可以分为叶片式（又称叶轮式或透平式）、容积式（又称定排量式）和其他类型三大类。

叶片式泵又可以分为离心泵、轴流泵、混流泵和漩涡泵；容积式泵又可以分为往复泵和回转泵，往复泵可分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵，而回转泵又可分为齿轮泵、螺杆泵、滑片泵和液环泵。

1.2 水泵的性能参数水泵的基本性能参数表示水泵的基本性能，水泵的基本性能参数有流量、扬程、轴功率、效率、转速、比转速、必须汽蚀余量或允许吸上真空高度等7个。

（1） 流量 以字母Q(q v 、q m )表示，单位为（升）l/s 、m 3/s 、m 3/h 等。

水厂二级泵站中水泵的变频调速节能技术1 水泵变频调速运行的节能原理水厂机泵的选型, 一般是按城市最高日，最大时的需水量来确定的，但管网供水显然不是恒定流量，因此在部分时段里机泵都处于低负荷运行。

水泵的特性曲线方程为：H=HX -SXQ而管道的特性曲线方程为：H=HST£SQ2式中H-水泵的实际扬程Q-水泵的实际出水量HX-水泵在Q=0时所产生的虚总扬程SX-泵体内虚阻耗系数HST-水泵静扬程S-代表长度及直径已定的管道的沿程与局部阻力之和的系数水泵装置的工况点是指水泵供给水的总比能与管道所要求的总比能相等的那个点，也即为水泵特性曲线与管道特性曲线的交点。

当曲线改变时，工况点就会转移。

二级泵站传统的运行方式是进行台数的切换或阀门调节，水泵恒速运行。

根据离心泵的特性曲线公式：N= rQH/102 n式中：N-水泵使用工况轴功率（kw）；Q-使用工况点的流量（m 3/s）; H-使用工况点的扬程（m）; r-输出介质单位体积重量（kg/ m 3）；n -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= r Q 2 H b/ 10 2 nNc= r Q 2 H c/102 n两者之差为：△N= Nc-Nb=&Q 2X（H b-H c ）/102 n也就是说，用阀门控制流量时，有△ N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。

在水厂二级泵房水泵机组实际运行中我们常见的就是通过调节阀门的开启度来调节流量，即通过增大管网的阻力来平衡水泵的工况（使管道特性曲线变陡）。

因为管网的用水量是每时每刻都在变化的，而二级泵站的分级也是有限的，靠水泵台数的切换是不现实的，所以常采用阀门节流措施。

虽然使用阀门节流，水泵的轴功率会随着流量的减少而减少，且操作方便易行，但从经济上看，节流调节很明显是用消耗水泵的多余能量来维持一定的供水量；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。