风机与泵的各种调节方式和节能计算_节能培训材料
泵、风机节能降耗方法
泵、风机节能降耗方法本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March能源工业作为国民经济的基础，对于社会、经济的发展和人民生活水平的提高都极为重要。
在高速增长的经济环境下，中国能源工业面临经济增长与环境保护的双重压力。
而且，受资金、技术、能源价格等因素的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多，只及发达国家的50%左右，90%以上的能源在开采、加工转换、储运和终端利用过程中损失和浪费。
由此可见，对能源的有效利用在我国已经非常迫切。
火电厂是最主要的能源消耗大户，在我国的二次能源结构中，约占74%。
而在火力发电厂中，泵与风机是最主要的耗电设备，加上这些设备存在着“大马拉小车”的现象，同时由于这些设备长期连续运行和常常处于低负荷及变负荷运行状态，运行工况点偏离高效点，运行效率降低，大量的能源在终端利用中被白白地浪费掉。
因此，对电厂泵与风机进行节能研究有着突出重要的意义。
二、我国发电厂泵与风机运行状况及节能潜力分析火力发电厂中运行的泵与风机种类繁多，数量多，总装机容量大，耗电量大，约占全国火电发电量的6%。
发电厂辅机的经济运行，尤其是大功率的泵与风机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低，而厂用电率的高低是影响供电煤耗和发电成本的主要因素之一。
目前我国火电厂中除少量采用汽动给水泵，液力耦合器及双速电机外，其它水泵和风机基本上都采用定速驱动。
这种定速驱动的泵，由于采用出口阀，风机则采用入口风门调节流量，都存在严重的节流损耗。
尤其在机组变负荷运行时，由于水泵和风机的运行偏离高效点，使运行效率降低。
有资料显示：我国50MW以上机组锅炉风机运行效率低于70％的占一半以上，低于50％的占1/5左右。
由于目前我国约2/3的泵、风机类机械在运行中需要调节流量，用阀门式挡板调节，能源损失和浪费很大，已经到了非改不可的地步了。
造成这种现象的原因是多方面的，主要是科研开发投入不足，科研与生产缺乏有机的结合；生产工艺落后，型线误差大，过流表面粗糙。
泵与风机节能技术
泵与风机的运行调节方法
鼠笼式异步电动机的变频调速
变频装置 给水、冷凝泵 冲渣泵 功率 (KW) 30 22 投资成本 年节电 (KWh) (万元) 7.5 4.0 175,000 81,000 回收期 （月） 8.9 10
泵与风机的运行调节方法
案例：
闵行发电厂的9号机组为70年代制造的125MW火电机组，该 机组锅炉配有两台G4－73型送风机和2台Y4－73型吸风机。原来 吸风机均采用人口导流器调节吸风机流量。由于设备老化后导致 机组的可靠性和经济性下降，且在低负荷情况下运行时采用人口 导流器调节的方式其调节性和重现性很差。 在对9号机组进行增 容降耗改造时，该厂在吸风机上选用了美国罗宾康公司生产的无 谐波高压变频装置代替原来的导流器。改造后的锅炉在燃用电厂 提供的煤种条件下锅炉出力从369吨／时增容到390吨／时，机组 电负荷从110MW增加到 133.4 MW。 采用变频调速装置后节电效果显著(见图)。 采用变频调速后真正做到了软启动，避免了原来在较大的惯性负 载情况下，数倍于额定值的启动电流所产生的电冲击和机械冲击 对电机的不利影响，同时对真空开关的触点有很好的保护作用。
泵与风机的运行调节方法
变速调节
泵与风机的流量与转速的一次方成正比，而轴功率与转速的三次方 成正比，当流量在较大范围内频繁变化时，采用变速装置将取得非常显 著的节电效果。
qVP/qVm=nP/nm
Hp/Hm=pp/pm=(np/nm)2
相似抛物线(等效率曲线） H=KqV2 通用性能曲线→
泵与风机的运行调节方法
非变速调节
节流调节 离心式风机入口导流器调节 动叶调节 汽蚀调节
泵与风机的运行调节方法
泵与风机课件(课堂版)
03
风机的分类与性能参数
风机的分类
01
02
03
按工作原理
可以分为离心式、轴流式、 混流式和贯流式等。
按用途
可以分为鼓风机、通风机、 压气机等。
按气流方向
可以分为离心式（径流 式）、轴流式、混流式和 贯流式等。
风机的主要性能参数
流量
表示风机在单位时间内 所输送的空气量，单位 为立方米/秒或立方米/
风机的设计
根据实际需求和工况，对风机的 结构、材料、传动方式等进行优
化设计。
考虑因素
效率、噪声、振动、可靠性等。
泵与风机的安装与维护
安装要求
注意事项
根据不同类型和型号的泵与风机，按 照相应的安装规范进行安装，确保设 备的正常运行。
遵循操作规程，注意安全事项，确保 人员安全和设备稳定运行。
维护保养
定期对泵与风机进行检查、清洗、润 滑等保养工作，及时发现并解决潜在 问题。
04
泵与风机的选型与设计
泵的选型与设计
泵的选型
根据输送介质、流量、扬 程、温度、压力等参数， 选择合适的泵类型和型号。
泵的设计
根据实际需求和工况，对 泵的结构、材料、密封方 式等进行优化设计。
考虑因素
效率、可靠性、维修性、 安全性等。
风机的选型与设计
风机的选型
根据风量、风压、介质等参数， 选择合适的风机类型和型号。
小时。
风压
功率
效率
表示风机对空气的压缩 程度，单位为帕斯卡。
表示风机所消耗的功率， 单位为千瓦。
表示风机的工作效率， 是衡量风机性能的重要
参数。
风机的效率与损失
效率
指风机所输送的空气量与所消耗 的功率之比，是衡量风机性能的 重要参数。
泵与风机的节能
泵与风机的节能优化1. 泵与风机制节能趋势泵与风机系统的节能工作涉及到管理、泵与风机本身的效率、设备选型、电机与机械设备电控系统的配套、泵与风机的全责运行和新技术的开发应用等多方面的问题。
目前，为搞好泵与风机的系统节能工作，除了提高认识，搞好科学管理以外，泵与风机的节能趋势还应从以下几个方面考虑：1.1 提高泵与风机的本身效率研制生产和推广高效泵与风机，首先满足新建企业和新增泵与风机的需要，同时，逐步更新和改造现有的老设备。
1.2 对流量、风量调节范围较大的泵与风机采用调速控制目前有相当多的泵与风机是采用挡板或阀门来调节流量和风量，其电能浪费十分严重。
如把所有的在运行的泵与风机改为调速控制，是实现节能很有效的途径。
调速控制的方法有很多种，如变极、调压、调阻、电磁滑差调速电机及液力偶合器等，优选哪种调速方案应该按具体情况具体分析，因地制宜，应通过技术经济方案比较后决定。
1.3 开发、推广以电子控制为核心的高效调速节能装置采用可控硅串级调速装置速控制可控硅中级调速（低同步串调）技术上比较成熟，我国已系列化生产，很多企业都在积极地推广使用，并组织进一步的标准化、系列化，统一设计与泵、风机配套和定量生产。
采用变频调速和无换向器电机调速装置的调速控制可控硅变频调速和无换向器电机调速装置同串级调速一样，都属于高效地调速控制方法，后者调速方式受到绕线式异步电动机的限制，对于大、中容量的泵与风机，鼠笼式异步电动机采用理想的变频调速和同步采用无换向器电机调速装置，实现调速节能势在必行。
2泵与风机的节能途径泵与风机的节能途径包括泵与风机本身捞取有、系统节能、运行节能三个方面。
泵与见机本身节能是前提，系统节能是关键，运行节能是最终体现。
三个方面密切相关，互为因果。
2.1泵与风机本身的节能途径泵与风机本身节能重点应减少泵与风机内水力损失上，可以采取以下对策：①选用优秀的水力、空气动力模型；②采用先进设计方法；③减少过流部件的粗糙度；④合理选择缝隙处零件的材料，提高抗咬合和耐磨性，适当的减少间隙值，减少容积损失。
水泵风机节能计算
水泵风机节能计算节能是指在保持原有功能和服务质量不变的情况下，尽量减少能源的消耗。
水泵和风机是工业生产中常见的能耗设备，如何进行节能计算对于提高能源利用效率具有重要意义。
以下是关于水泵和风机节能计算的介绍。
一、水泵节能计算水泵是将电能转化为机械能，将液体从一处输送到另一处的设备。
水泵的节能计算主要涉及其效率和运行参数的分析。
1.水泵效率的计算水泵的效率是指其输出功率与输入功率之间的比值，通常用百分数表示。
计算水泵的效率需要知道以下几个参数：-水泵的流量（Q）：指单位时间内通过水泵的液体体积；-扬程（H）：指液体从进口到出口的高度差；-功率（P）：指水泵的输入功率。
水泵的效率（η）可以通过以下公式计算：η = P_out / P_in × 100%其中，P_out 是水泵的输出功率，即流量和扬程的乘积，可以通过以下公式计算：P_out = ρ × g × Q × H其中，ρ是液体的密度，g是重力加速度。
2.水泵的工作点计算水泵的工作点是指水泵在不同流量和扬程条件下的运行参数。
根据工作点的变化来调整水泵的运行状态，可以达到节能的目的。
水泵的工作点需要通过水泵的流量-扬程特性曲线来确定。
首先测量水泵在不同工况下的流量和扬程，然后将数据绘制在流量-扬程坐标系上，得到水泵的特性曲线。
根据实际工况来选择合适的工作点，以使水泵的效率最大化。
3.水泵的变频调速节能计算变频调速是一种调节水泵流量的常见方式。
它通过调节电机的转速来改变水泵的流量。
变频调速的节能原理是降低水泵的流量和扬程来减少水泵的功率消耗。
水泵的变频调速节能计算可以通过以下步骤进行：- 计算水泵在满负荷（额定流量和扬程）状态下的功率消耗（P_fullload）；- 计算水泵在变频调速状态下的功率消耗（P_variable）；- 计算变频调速的节能率（η_variable）：η_variable = (P_fullload - P_variable) / P_fullload × 100%风机是将电能转化为风能的设备，通常用于通风、排气和供氧等工作场所。
李崇祥主编_节能原理与技术_第9章
β
第9章 风机与水泵节能技术
3、叶轮的实际功 实际上，(1)风机的叶片数(10～30片)和水泵的叶片数(5～10片) 是有限的；(2)因流体的惯性而产生轴向涡流等。 因此，有限多叶片时所获得的理论能量头降低。用滑移系数K来 修正有限多叶片的理论能量头，滑移系数的定义为： K = cu 2 cu 2 ∞ 实际流体是有粘性的，因此存在流动损失，通常用流动效率来 度量，流动效率的定义为：ηh = h hth 理论能量头 风机实际压力：P = Pth • ηh = PT∞ • K • ηh 泵的实际扬程：H = Hth • ηh = HT∞ • K • ηh
第9章 风机与水泵节能技术
(2)风机动压：通风机出口处气体的动压。即：
pd = pd 2
即： psF = pF - pd 2 = p2 - psg1
(3)风机静压：通风机压力减去用马赫系数修正的通风机动压。
1 qm 2 = ( ) 2 ρ A2
3、风机与泵的功率 (1)有效功率(W or kW)：单位时间内流体从风机或者泵所得到 重力加速度 的能量。即： Ne = qv • pF = qv ρgH (2)轴功率(W or kW)：原动机传到风机或者泵轴上的功率。用 Ns表示。 4、效率 Ne 风机与泵的效率定义为有效功率与轴功率之比。即：η = Ns 5、转速(r/min) 风机或者泵叶轮每分钟的转数。用n表示。
2 r2 2 2
u2
ω2 β2
1
1 在稳定流动的条件下，叶轮对1kg流 c1 体所做的理论功。即： hth = u2cu 2 - u1cu1 cr 1 cu1 (1)无限多叶片、不可压缩流体，欧 α1 u1 拉方程为： hth∞ = u2cu 2∞ - u1cu1 当α=900时，cu1=0，欧拉方程为： 叶片进出口速度三角 形 cr 2 2 hth∞ = u2cu 2∞ = u2 ( 1 cot βA2 ) u2 qv qv 2 hth∞ = u2cu 2∞ = u2 ( 1 cot βA2 ) 而：c r 2 = 所以： πD2b2u2 πD2b2 对于通风机，流体可视为不可压缩流体，因此风机的理论压力 为： PT∞ = ρu2cu 2∞ 1 Hth∞ = u2cu 2∞ 对于泵，无限多叶片时理论扬程为： g
风机、水泵类节能技术解决方案
案例计算
变频运行功率：P
g B
B
*
d
P
'
1
100% P2 100% 798KW
b
'
d
-P P 节能率 P
g
100% 15%
年节电量：149.2kW×360×24 = 128.9万度 按0.6元/度： 128.9万度×0.6 =77.3万元 考虑到电机效率和运行期间磨损等，基本2~3 年即可收回投资成本。
Pd：电动机功率 ；Cd：年耗电量值 ； U：电动机输 入电压 ；I：电动机输入电流 ；cosφ：功率因子； T： 年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比 电机耗电功率计算公式： Pd = ×U×I×cosφ …① 累计年耗电量公式： Cd = T×∑（ Pd ×δ） …② 根据计算公式①②，通过计算可得风机在工频情况下 各负荷的耗电量
由流体力学原理可知： 输出流量Q与转速n成正比： Q₁/Q₂=n₁/n₂……（1） 输出压力H与转速n² 成正比: H₁/H₂=(n₁/n₂)²……（2） 输出轴功率P与转速n³ 成正比: P₁/P₂=(n₁/n₂) ³ ……（3）
由下表可知改变风机转速就可以改变风机功率
工频状态下的耗电量计算
P d Pb Pd
变频状态下的耗电量计算
节能计算 年节电量：Δ C= Cd－Cb …④ 节电率=（Δ C/ Cd ）×100% …⑤ 变频改造后，根据公式④⑤，可计算出负载上 变频后与工频相比每年的节电情况 应用场合：石油、化工、水泥、冶金、电力、 供水等行业
案例计算
以一台6kv /1600KW吸风机为例，计算变频节 能方案下节能效果，由电机特性曲线表可知电 机功率因数0.85，转速比为92% ；工频电流 按额定电流107.2A来算，工频电压按额定电 压计算，电机效率95%,变频器的效率为96% 工频运行功率：Pg = ×U×I×cosφ= 947kW
风机水泵压缩机变频调速控制节能与应用(含工频节流功率计算公式)
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。
风机泵类节能计算
风机、泵类基于阀门、挡板调节的节电率计算一、电动机及其调速类型电动机分为直流电动机和交流电动机两大类。
交流电动机分为同步电动机和异步电动机两大类。
异步电动机分为笼型电动机和绕线型电动机两大类。
同步电动机的额定转速公式：no＝（60×f）÷pno—同步电动机的额定转速（转速/分，r/min）；f—电动机的额定频率（Hz）；p—电动机的极对数。
异步电动机的转速公式：n＝（60×f）÷p×（1－s）式中：n—异步电动机的额定转速（转速/分，r/min）；s—异步电动机的转差率。
s＝（1－n/no）×100%电动机调速类型分为直流调速和交流调速两大类。
交流调速类型分为“三有”和“三无”两大类。
“三有”是指有级（变极）调速，有刷（内反馈串级、外反馈串级、双馈电机、同步）调速，有滑差损耗（变压、变阻、液力偶合器、Ω离合器）调速，系低效调速方式；“三无”即变频调速，无级、无刷、无滑差损耗，系高效调速方式。
二、电动设备类型电动设备按照转矩特性分为变转矩、恒转矩和倒数转矩三大类型。
离心式或轴流式风机、泵类流体设备属于变转矩类型，机床、球磨机和柱塞式空压机等流体设备属于恒转矩类型，轧机、提升机等设备属于倒数转矩类型。
前一类型称为轻载类型，后两者称为重载类型。
于是，变频器亦相对应分为变转矩和恒转矩两大类型，或者称为轻载和重载两大类型。
三、变频调速节能方案类型1、离心式或轴流式风机、泵类流体设备如何拟定变频调速节能方案？依据相似定律：f（频率）∝n（转速）∝Q（出口流量）f（频率）∝n（转速）∝H1/2（出口压力）f（频率）∝n（转速）∝P1/3（轴功率即功耗）流量与转速成正比Q∞n压力与转速平方成正比H∞n2功率与转速三次方成正比P∞n32拟定变频调速节能方案步骤如下：（1）测算平均运行功率P p1）P p≈P n·I p/I n式中：P n—电动机的额定功率（kW）；I n—电动机的额定电流（A）；I p—电动机的实际运行平均电流（A）2）P p=√3×U1×I1×cosφcosφ——电机功率因数P p——电机运行功率（kW）I1——电机运行电流（A）；U1——电机运行电压（kV）（2）测算节电率(%)（3）测算年节电量ΔPaΔP a≈P p·Δrhm ·t/a式中：Δrhm——节电率t/a—年运行小时（h）。
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
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)。
风机、泵类节能改造方案
风机、泵类节能改造方案一、风机、泵类节能概述对于离心式风机、水泵的变频调速改造同样有巨大的节能潜力。
通过沸腾式锅炉高压离心式风机应用变频调速的方法调节风量，证明其节能效果在30～50％，水泵的变频改造节能效果高达70％。
离心式风机、泵类设备的流量与转速成正比Q∝N，压力与转速平方成正比H∝N2，功率与转速的立方成正比P∝N3（Q：表示流量； N：表示转速；H：表示压力；P：表示功率）由上图（左）可知，改变转速其流量线性变化的功耗则是立方关系变化，因此在调节风量或流量时如降低20％的风量或流量，功耗则会下降50％。
但是必须注意，转速与压力是平方关系，当转速下降20％压力则会下降64％，因此必须要注意工艺要求压力范围不能像罗茨风机那样，不用考虑转速与风压的关系。
离心风机、泵类设备传统的风量、流量控制的，大量的能源耗在风门或截流阀的阻力上，风门或截流阀控制流量的功耗与流量关系：P＝P0＋K•Q；Q：表示流量；K：为系数； P：表示功耗；P0：表示基本功率。
由上图（右）比较风门或截流阀控制与变频调速调节，可以看到在流量变化范围，采用变频调速的方法具有很大的节能潜力，因此在工厂的供水泵或其它离心风机上进行变频改造同样会取得很大的节能效果。
变频节能技术在风机上应用后不但节省了电费支出（节电率可达30％-50％），提高了产品质量，也提高了使用上的灵活性，对不同工艺性要求适应性更强。
避免电机启动时的大电流冲击和电网电压降低，可明显减少风机叶轮、机壳及轴承的磨损，延长检修换件周期和设备使用寿命，节约维修费。
二、改造方案针对该工厂实际现状，提出对风机进行节能改造方案如下：1、设计原理整个系统控制方式采用闭环自动调节，用流量计检测进入蒸发器空气流量，输出0－10mA电流信号至PID控制器,与目标值进行比较，（目标值可由用户根据系统需要随意设定）进行PID运算，输出控制信号给变频器，当送风流量大于设定值时，变频器输出频率减小，当送风流量小于设定值时，变频器输出频率增加，最终控制送风机转速以调节送风量以达到系统要求。
风机水泵变频节能计算
风机⽔泵变频节能计算风机⽔泵变频节能分析⼀：原理由流体传输设备⽔泵和风机的⼯作原理可知：⽔泵和风机的流量与其转速成正⽐；⽔泵和风机的压⼒（扬程）与其转速的平⽅成正⽐，⽽⽔泵和风机的轴功率等于流量与压⼒的乘积，故⽔泵和风机的轴功率与其转速的三次⽅成正⽐（即与电源|稳压器频率的三次⽅成正⽐）根据上述原理可知：降低⽔泵和风机的转速，那么其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）。
⽔泵和风机消耗功率与转速的三次⽅成正⽐。
即N=Kn3 N：为⽔泵和风机消耗功率；n：为⽔泵和风机运⾏时的转速；K为⽐例系数。
⽽⽔泵和风机设计是按⼯频运⾏时设计的，但除⾼速外，⼤部分时间流量较⼩，由于采⽤了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使⽔泵和风机运⾏的转速随流量的变化⽽变化，最终达到节能的⽬的。
实践证明，使⽤变频设备可使⽔泵和风机运⾏平均转速⽐⼯频转速降低20%，从⽽⼤⼤降低能耗，节能率可达20%-40%。
因⽔泵和风机属于典型的平⽅转矩负载类型，所以其功率（轴功率），转矩（压⼒），转速满⾜以下关系（相似定理）：P电=P轴=QHQ’/Q=N’/N 则Q’=QN’/NP’/P=（N’/N）3 则P’=P（N’/N）3异步电机的转速公式 n=60f（1-s）/p式中：N、Q、H、P——⽔泵和风机的额定转速，流量，轴功率N’、Q’、H’、P’——调速后⽔泵和风机的额定转速，流量，轴功率在⼀定范围满⾜⽣产要求的前提下，可以通过改变转速来灵活的调节风压和流量，并且不改变⼯作周期。
这种特性表明，调节⽔泵和风机转速，改变电动机出⼒，使之始终满⾜⼯艺要求。
综上所述：利⽤变频技术改变电机转速来调节流量和速度的变化⽤来取代传统⼯频电路的控制，能取得明显的节能效果⼆：风机⽔泵变频特点再因风机采⽤⼯频起动⽅式，电机的起动电流均为其额定电流的3～4倍，在⼤的电流冲击下，，会影响电⽹的稳定及其它设备的运⾏安全⽤电，也使接触器、电机的使⽤寿命⼤⼤下降，同时，起动时的机械冲击，容易对机械散件、轴承、阀门、等造成破坏，从⽽增加维修⼯作量和备品、备件费⽤。
泵与风机的节能措施
ｑｕａｎｔｉｔｙ，ｗｉｄｅ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｕｇｅ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ
ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ蝴Ｕｌ＇ｅ
ａｌｅ
ｍａｎｙ ｉｎ ｏｆ
ｐｕｍｐ ａｎｄ ｆａｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｍｅａｎｉｎｇｆｕｌ ｔｏ ｒｅｌａｘ ｂｉｇ ｃｏｎｆｌｉｃｔ ｏｆ ｕｎｂａｌａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｐｐｌｙ ｎｅｅｄ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｂｏｏｓｔ ｍｏｄｅｒｎｉｚａｔｉｏｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｕｍｐ；Ｆａｎ；Ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
角度来改变风机或水泵的特性曲线，使其达到最
佳工况。这种调节方法不仅能改变流量，也可调
节扬程，以便使风机和水泵在较高效率内工作ｏ
６
电动机与泵和风机的匹配
泵与风机的配套电动机应根据泵和风机的轴
法是在电动机速度保持恒定的情况下，通过阀门 的开度调节流量；另一种方法是改变电动机的
转速。 所谓阀门调节就是改变泵的进口、出口节流阀 或风机的风门或挡板的开度，从而达到调节流量的 目的。这种调节方式的特点是，在阀门关小的节流 过程中，泵或风机的特性曲线不变，仅仅是依靠关 小阀门或风门，人为地增加管道的阻力以减小流 量，因此阀门或风门的阻力损失都相应增加。 通过变速来调节泵或风机的流量，管道系统
扬程，认真选用合适的富裕系数，以满足在其最佳‘
效率点附近运行。
更新换代
更换或改造效率低、性能差的泵和风机，特别
３减少阻力损失
减少泵和风机的管路及其配套附件的阻力损 失，可以降低泵和风机的总扬程，从而节省泵和风 机的功率。减少阻力损失的措施如下：在一定流
风机-水泵变频节能计算
风机水泵类负载使用变频器节能计算■风机水泵工作特性风机水泵特性： H=H0-(H0-1)*Q2H－扬程Q－流量H0－流量为0时的扬程管网阻力： R＝KQ2R－管网阻力K－管网阻尼系数Q－流量注：上述变量均采用标准值，以额定值为基准，数值为1表示实际值等于额定值风机水泵轴功率P：P= KpQH/ηbP－轴功率；Q－流量；H－压力；ηb－风机水泵效率；Kp－计算常数；流量、压力、功率与转速的关系：Q1/Q2 = n1/n2；H1/H2 =（n1/n2）2；P1/P2 =（n1/n2）3■变阀控制变阀调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节泵与风机的流量。
变阀调节时，泵或风机的功率基本不变，泵或风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生变化，泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。
■变频控制变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点，变速调节中没有附加阻力，是比较理想的一种调节方法。
通过变频器改变电源的工作频率，从而实现对交流电机的无级调速。
泵和风机采用变速调节时，其效率几乎不变，流量随转速按一次方规律变化，而轴功率按三次方规律变化。
同时采用变频调节，可以降低泵和风机的噪声，减轻磨损，延长使用寿命。
■节能计算示例假设电动机的效率＝98%IPER 高压变频器的效率=97%（含变压器）额定风量时的风机轴功率：1000kW风机特性：风量Q为0时，扬程H为1.4pu(标准值，以额定值为基准) ；设曲线特性为 H=1.4-0.4Q2年运行时间为：8000小时风机的运行模式为：风量100%，年运行时间的20%风量70%，年运行时间的50%风量50%，年运行时间的30%变阀调节控制风量时假设P100为100%风量的功耗，P70为70%风量的功耗，P50为50%风量的功耗P100=1000/0.98 = 1020kWP70=1000 x 0.7 x (1.4-0.4x0.72)/0.98 = 860kWP50=1000 x 0.5 x (1.4-0.4x0.52)/0.98 = 663kW年耗电量为：1020 x 8000 x 0.2 + 860 x 8000 x 0.5 + 663 x 8000 x 0.3 =6,663,200kWh假设电费以0.50元/kWh 计算，年耗电成本为: 6663200 x 0.5=3,331,600 元变频调节控制风量时假设P100为100%风量的功耗，P70为70%风量的功耗，P50为50%风量的功耗P100 = 1000 / 0.98 /0.97 = 1052kWP70 = 1000 x 0.73 / 0.98 / 0.97 = 360kWP50 = 1000 x 0.53 / 0.98 / 0.97 = 131kW年耗电量为：1052 x 8000 x 0.2 + 360 x 8000 x 0.5 + 131 x 8000 x 0.3=3,437,600kWh假设电费以0.5元/kWh 计算，年耗电成本为3,437,600 x 0.5=1,718,800 元1年所节省的电费 3,331,600 – 1,718,800 = 1,612,800 元节电率为 1,612,800/3,331,600 = 48.3%。
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节能培训材料：风机与泵的各种调节方式及其节能计算节约能源是我国的一项基本国策。
我国人均能源占有量，在全世界194个国家和地区中，大约排位在100另几位。
人均能源十分缺乏。
因此，节约能源是今后我国的长期战略任务。
我国电力工业所消耗的一次能源占有很大的比例，初步估计在35-40%左右。
另一方面，我国的能源利用率不高，单位产值的能耗约为日本的8倍左右，是美国的5-6倍。
因此，电能的节约在整个节能工作中，占有十分重要的地位。
风机、泵是通用的耗电量大的设备，它们被广泛用于国民经济的各个部门和生活设施的各个方面。
它们数量多、分布广、总耗电量巨大，且有很大的节能潜力。
目前我国使用的风机、泵，其本身效率要比先进工业国家的效率低3-5%，而其运行效率低10-30%。
因此，开展风机、泵的节电工作，有着十分深远的意义。
第一部分：风机、泵调速的节能原理一、叶片式风机、泵（包括离心式、轴流式、混流式、旋流式的风机、泵）的相似性原理：（一）、风机与泵的工作原理：叶片式风机与泵的工作原理，就是通过旋转叶轮上的叶片，将能量传递给流体。
（二）、风机与泵的相似性原理：1、同一台风机与泵的相似定律：Q1/Q2=n1/n2；H1/H2=(n1/n2)2，p1/p2=(n1/n2)2；P/P2=(n1/n2)3。
1式中：P1、P2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的功率；H1、H2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的扬程；p1、p2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的压力；Q1、Q2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的流量；n1、n2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的转速。
2、几何相似，但尺寸不同的两台叶片式风机、泵间的相似关系为：Q1/Q2=（D1/D2）3；H1/H2=(D1/D2)2，p1/p2=(D1/D2)2；P/P2=(D1/D2)5。
1式中：D——叶片式风机、泵的旋转叶轮外径，其余同上。
二、叶片风机、泵的特性曲线：描述叶片风机、泵额定及运行中的Q-H、Q-p、Q-η、Q-P等关系的曲线。
要分风机、泵的云性工况，进行节能计算，必须把握各种型号、规格的风机、泵的特性曲线。
（一）、通用风机、泵的特性曲线：1、离心泵的特性曲线：图1-1 典型泵类特性曲线2、离心风机特性曲线：图1-2 典型离心风机特性曲线4、子午轴流风机入口导叶调节特性曲线：图1-4 子午轴流风机入口导叶调节特性曲线5、动叶可调轴流风机、泵特性曲线：图1-5 典型动叶可调轴流式风机特性曲线（二）、风机、泵的无因次特性曲线几何相似的叶片风机、泵，有相同的特性曲线，故用无因次特性曲线表达几何相似的同一系列的叶片式风机、水泵的特性：Q=Q÷（π÷4×D2×u2）；p =p÷（ρ×u22）；P=P÷（ρ×π÷4×D22×u23）。
式中：Q——为流量系数；p ——为全压系数；QP——为功率系数。
D2——风机、泵的叶轮直径m；u2——流体的园周速度m/s。
图1-6 典型无因子特性曲线三、管路性能曲线几运行参数：管路特性决定了风机、泵的操作状况。
（一）、通用管路特性曲线：管路特性曲线为p=p0+kQ2的抛物线。
管路曲线与风机、泵特性曲线的交点，即是风机、泵的操作点。
其操作点的工况也取决于管路的特性，因此，必须掌握管路特性曲线，才好分析工况，进行节能计算。
图1-7 风机、泵的管路性能曲线风机、泵的出口静压p0＞0时的管路性能曲线；风机、的出口静压p0=0时的管路性能曲线；（二）、改变管路特性对风机、泵操作状况的影响：图1-8 改变管路阻力特性曲线（三）、几种不同的风机、泵的组合的特性曲线：1、两台相同风机、泵并联运行：图1-9 两台相同风机、泵并联性能曲线2、两台性能不同风机、泵并联运行：图1-10 两台性能不同风机、泵并联性能曲线3、两台相同风机、泵串联运行：图1-11 两台相同风机、泵串联性能曲线4、两台不同性能风机、泵串联运行：图1-12 两台不同性能风机、泵串联性能曲线（四）、转速变化对运行参数的影响：转速不同，风机、泵的特性曲线按:Q2/Q1∝n2/n1；p2/p1∝（n2/n1）2；P2/P1∝（n2/n1）3的关系变化。
管路特性仍按p=p0+kQ2的关系变化。
图1-13 转速对运行参数的影响高速时的Q-p特性曲线；低速时的Q-p特性曲线；管路特性曲线。
第二部分：叶片式风机与泵的各种调节方式：一、叶片式风机与泵的调节方式的种类：（一）、非变速调节：1、节流调节；2、分流调节；3、离心式、轴流式风机前导叶调节；4、混流式、轴流式风机、泵的动叶调节；5、离心泵的汽蚀调节；6、改变风机、泵运行台数调节。
（二）、变速调节：1、定速电机的变速调节：1）、液力偶合器的变速调节（低效变速调节）；2）、油膜转差离合器的变速调节（低效变速调节）；3）、电磁转差离合器的变速调节（低效变速调节）；2、交流电机的变速调节：1）、调压调节（低效变速调节）；2）、绕线式异步电动机转子串电阻调节（低效变速调节）；3）、鼠笼式异步电动机的变极调节（高效变速调节）；4）、绕线式异步电动机的串极调速：（1）、机械串极（高效变速调节）；（2）、电机串极（高效变速调节）；（3）、晶闸管串极（高效变速调节）；5）、鼠笼式异步电动机的变频调速（高效变速调节）；6）、无换向器电动机（可控硅电动机）调速（高效变速调节）；7）、直流电动机调速；汽轮机等原动机调速（高效变速调节）。
二、几种非变速调节的各种方式简介：（一）、风机、水泵出口管路节流调节：1、叶片式风机、泵出口管路节流调节：离心式风机、泵出口节流调节，有效功的损失为：△W=（H1－H2）×Q1；离心式风机、泵出口节流调节，效率的损失为：△η＝η×（H1-H2）÷H1。
图2-1 离心式风机、泵出口节流调节特性曲线2、轴流式风机、泵的出口管路节流调节：轴流风机、泵的Q-H曲线的特点是，随着流量的减小，其轴功率反而会增大。
故轴流式风机、崩如用出口管路节流调节，不但很不经济，还有导致电动机过载的危险。
不能采用这种调节方式。
（二）、叶片式风机入口管路节流调节：为防止汽蚀，叶片式泵，一般不进行入口节流调节。
图2-2 风机入口管路节流调节的Q-p特性曲线（三）、叶片式风机、泵的分流调节：图2-3 叶片式风机、泵分流时特性曲线风机、泵分流主要是为适应生产工艺的要求，目的是调节流量。
风机、泵分流能否节能，关键看Q1×H1÷η1与Q2×H2÷η2，谁大谁小，Q1×H1÷η1大，则节能，反之则浪费。
（四）、叶片式风机入口导叶调节：1、风机入口导叶调节原理：由欧拉拉方程：H th=1/g（U2C2u—U1C1u）式中：C1u、C2u—分别为叶轮进、出口绝对速度的周向分量，m/s。
在其他条件不变的情况下，风机理论功德变化主要取决于C1u的变化，当C1u增加时，H th减小；当C1u减小，甚至减小到C1u＜0，均使H th增加。
风机、泵的入口导叶，除有部分节流作用外，改变入口导叶角度，改变了C1u，因而改变了风机与泵的性能`。
2、离心式风机入口导叶调节：图2-4 离心式风机入口导叶调节特性曲线3、子无加速轴流风机入口静叶调节：子无加速轴流风机入口静叶调节，其节能原理与叶片式风机入口导流调节的原理基本相同。
4、叶片式泵，因汽蚀问题，一般不设置入口调节导叶。
（五）、轴流式风机、泵的动叶调节：1、风机动叶调节原理：由轴流风机、泵的欧拉方程：H th=U/g（Cu2—Cu1）Cu1、Cu2—分别为叶轮进、出口绝对速度的周向分量，m/s。
风机、泵的动叶调节，主要是改变了出口流体在园周方向上的分速度Cu2，因而改变了风机与泵的流量与压力。
2、轴流式风机、泵的动叶调节：轴流式风机、泵的动叶调节角度对风机、泵性能的影响见下图由下图可以看到，采用动叶调节，具有以下特点：1）、等效线与管网阻力线趋于平行，说明当负荷变化时，通风机、泵仍能保持高效，即高效围广；2）、在最高效率区上、下都相当大的调节裕度；3）、压力特性曲线相当陡，即管网压力变化时，流量变化小。
4）、动叶调节是一种节约能源、效益显著的、比较理想的调节方式。
图2-5 轴流风机、泵动叶调节特性曲线图中：1、路特性曲线；2、最高负荷点；3、满负荷点；4、等效线。
（六）、立式混流泵的动叶调节：1、立式混流泵的动叶调节原理：混流泵的特性是介于轴流泵与离心泵之间。
由轴流泵、离心泵的欧拉方程分别为：H th=U/g（Cu2—Cu1）H th=1/g（U2Cu2—U1Cu1）Cu1、Cu2—分别为叶轮进、出口绝对速度的周向分量，m/s。
调节动叶角度，改变出口流体在园周方向的分速度Cu2,，即改变了混流泵性能。
2、立式混流泵的动叶调节对泵性能的影响：图2-6 动叶调节的立式混流泵特性曲线（六）、各种非变速调节方式节能效果比较：图2-7 风机各种非变速调节方式间耗电特性比较三、定速电机的变速调节：（一）、变速调节节能原理：叶片式风机、泵变速调节节能原理，是依据相似原理，即风机、泵的轴功率比是转速比3次方。
当风机、泵的转速（流量）下降20%时，风机、泵的效率，可以认为基本不变，但其轴功率下降[1-（1-0.2）3]=48.8%。
，差不多下降了一半。
（二）、液力偶合器调节：1、液力偶合器的调节效率：液力偶合器的调节效率η=I ；式中：η——液力偶合器的调节效率；i ——液力偶合器运行中的比转速。
液力偶合器的调节效率如下图：图2-8 液力偶合器的调节效率2、液力偶合器的节能原理：液力偶合器的节能原理，是根据叶片式风机、泵的相似性原理。
当风机、泵，根据工艺要求减负荷时，使用液力偶合器将设备的转速降到适合的位置，由于风机、泵的转速下降（电机转速并没有下降），风机、泵的轴功率为额定轴功率×（i）3，用电功率为额定功率×（i）2，i是液力偶合的比转速，i≦0.97。
3、液力偶合器在转速比为i=2/3时，其部功率损耗为最大：液力偶合器在不同速比下，部功率损耗与速比i的关系曲线如下图图2-9 液力偶合器部功耗与速比i的关系曲线4、液力偶合器的优点：1）、无级调速；2）、空载启动；3）、隔离振动；4）、过载保护；5）、工作平稳；6）便于控制；7）、能用于大容量风机与泵的变速调节。
5、液力偶合器缺点：1）、与节流调节相比，增加了投资，增加了所需控间；2）、在调节频繁的情况下，易损坏，维修量大；3）、由于液力偶合器的最大速比为0.97左右，需提高电机容量，提高电机转速；4）、不能用精确转速调节场合；5）、液力偶合器故障，风机与水泵均不能工作；6）、液力偶合器属于低效变速装置。