风机水泵变频调速的节能运行原理
风机水泵节能原理
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。
为什么风机水泵类使用变频效果好
为什么风机水泵类负载使用变频器节能效果好？
根据流体力学的基本定律可知：风机水泵类负载是典型的平方转距负载，其主要特点是：转速n与转矩T以及负载功率P具有如下关系：T∝n2，P∝n3。
即转矩与转速平方成正比，功率与转速立方成正比。
通常风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态，所以，只要平均转速稍微下降一点，负载功率就下降得很快，从而达到节能效果。
但采用电机直接起动方式时，由于转速无法调节，常用挡风板、阀门来调节风量或流量，这样不仅造成能源的浪费而且由于过大的起动电流造成电网冲击和设备的震动及水锤现象。
采用变频器调速时，可以根据实际工艺需要方便地控制速度。
例如：当电机转速为额定转速的80%时，负载功率为额定功率的（80%）的三次方，即50%左右。
这样可见，转速下降二成，节能达四成多。
同时，可以方便地实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。
使用变频器避免了起动时对电网的冲击，降低设备故障率，消除震动和水锤现象，延长设备使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。
浅析变频调速电机节能技术
击 ，减少 电动机故 障率 ，延长使用奉命 ，同时 也降低 了对 电网的容量 要求和无功损耗 ，因此 为达到节能 目的推广使用变频 器已成为各地节 能工作部 门以及各单位节 能工作的重点。 以某 钢铁厂一号锅炉现有鼓风机和 引风机 各一 台 ，
分别配用 １ ６ ０ ｋ ｗ和１ ８ ５ ｋ Ｗ 电 机 ，风 量 分 别 在
变频 调速 技术 制造 业有 着非常 广 泛的运 缩机。主要原因在于节 电率百分 比相 同的情 况 用 ，因为采用该技术既对产量有着较大 的提 高 下装机容量愈大 ，其绝对节 电量也 愈大。对 风 作用 ，理论上提 高 ５ —１ ０ ％ 转速 是可行的 （ 主 机 、泵 、压 缩机而言 ，对应 电机输入功率 与流 要受电机轴承制约）。也可改善产 品质量 ，随 量 的关系的三次方成正 比，急系统调速前 后的
据悉 ，电机运 行 所消耗 的 电量大 约 占到 全世界用 电量的一半 以上。出于对起动冲击、 过载保护、 系统安全等处于对 电机保护的原因， 高效能的 电动机经常在低功率状态下运行，这 种“ 快马拉慢车”的情况工业生产中十分 常见 。 变频调速就 是通过 改变 电源频率调整 电动机转
着 电机速度的变化 ，在生产加工 中的 电机速度 调 节具有 调速跨度大、调节精度高、响应速度 快 的优点 ，相应的也就提高 了产品的质量 。最 后变 频调速 特别适宜使用于常规 电机功能无法 企 及的场合，由于变频技术 自动化程度高 ，易
速差成 正比，速 差越大 ，节能越显著 。除去机 械 损耗 、 电机 铜 、铁损 等 影响 ，节 能效 率 也 接近 ４ Ｏ ％。 由于采 用变 频器 还 可 以实现 电动 机 的软停止 、软起动 ，避免 了启动时的 电压冲
浅谈风机水泵自控系统变频节能改造
浅谈风机水泵自控系统变频节能改造【摘要】风机水泵自控系统变频节能改造是针对传统系统的能耗高、效率低等问题进行改进的一种技术方案。
本文首先从背景介绍入手，探讨了传统系统存在的问题。
然后介绍了变频节能技术的原理及其在节能改造中的应用。
接着提出了改造方案，并分析了实施效果和技术难点。
实施效果方面，通过数值数据展示了改造后的节能效果。
技术难点方面，重点探讨了在实施过程中可能遇到的挑战和解决方案。
结论部分总结了本文讨论的主要内容，强调了节能效果显著，推广应用前景广阔。
最后指出了该技术的重要性，并展望了未来的发展方向。
【关键词】风机，水泵，自控系统，变频，节能改造，引言，背景介绍，变频节能技术原理，改造方案，实施效果，技术难点，节能效果显著，推广应用前景，总结1. 引言1.1 引言风机水泵自控系统变频节能改造是当前工业领域中的一项重要技术革新，通过引入变频节能技术，可以有效地提高设备的运行效率，降低能耗，实现节能减排的目的。
随着我国工业化进程的加快，能源消耗量逐渐增大，能源资源的紧缺和环境污染等问题也日益突出，因此加强节能减排工作，实现能源的有效利用已成为当前重要的任务。
风机水泵系统在工业生产中广泛应用，传统风机水泵系统运行时常常以全速运行，无法根据实际需求合理调节运行状态，造成能源的浪费。
而通过引入变频技术，可以根据实际负荷需求来调节设备的运行速度，实现精确控制，达到节能减排的效果。
对风机水泵自控系统进行变频节能改造具有重要的实际意义和推广价值。
本文将从背景介绍、变频节能技术原理、改造方案、实施效果和技术难点等方面进行探讨，以期为风机水泵自控系统的节能改造提供一定的参考和借鉴。
部分结束。
2. 正文2.1 背景介绍风机水泵系统在工业生产中广泛应用，其耗电量通常很大，而且运行效率低下。
为了改善系统的运行效率和降低能耗，风机水泵自控系统变频节能改造逐渐成为一种流行的解决方案。
变频节能技术能够根据实际负荷的需求自动调节电机的转速，从而降低系统运行时的能耗。
浅谈风机水泵节能的重要方法——变频调速
１ 运 行机 理
众所周知 ，变频调速顾 名思 义就是通过改变输 入电源频 率来调节电动机的转速 ， 根据交流异步电动机 （ 以下简称 电动 机） 的转速表达 ，＝ ０厂 １ｓ ／ （ 中 ： ｎ６ （ 一 ）】其 ｊ ｎ为电动机 的转 速 ， 为电动机 的转差 率 ，为 电源频率 ， 厂 Ｐ为电动机定子 绕组极对 数 ）可 ｒ， ， 见 改变 ， Ｐ任何 一项值都 町以改变电动机的转速 ，
但 由于 在 实际 应 用 中改 变 ， 实 现 调速 的设 备 比较 复杂 ， Ｐ来 调
以， 风机的节能 ‘ 法同样也适用于水泵 ， 在这里就不再赘述
２ 优 点及 不足
２ １ 优 点 ．
ａ ）变频 凋速范 围 内肩 动时 间短 ， 启动 电流小 并且启 动 平稳， 真正实 现零 到令速 的半滑无 极调 速 ， 电网及电机 ＿ 对 尢 冲击 ， 可减少机械磨损 ， 长机械使用寿命 。 延 ｈ）操作 方便维护 简 单， 无需 设置 调节挡 板 ， 节流 阀等 ， 避免 了节流带来 的能 量损 耗。需要调 节流量 、 力时 ， 压 根据 ｝ ｊ ｉ 『
公 式 可知 ， 要 调 节 频 率 来 改 变 电动 机 转 速 即 可 。 只
、
速效率低 、 范用小 ， 而且电动机选定后一般 ， Ｐ已为定值 ， 现在 已多不采用 。而变频调速可在 电机外 自由调节控制 ｆ 电动 给
机， 因此 ， 在实际应用过程 中我们多以改变供 给频率来达 到调 速节能的 目的， 这也是变频调速发展较快 的因素之 实践证
维普资讯
２０ ０ ６年第 ３ （ 期 总第 ４ ２期 ）
节能原理及节能计算
节能原理及计算方法一、节能原理风机和水泵，前者工作介质为液体，均属于流体机械设备。
下面以风机为例说明它们的工作特性。
特别是离心式风机及水泵，工作特性基本相同。
以下就以风机为例说明他们的调速工作原理。
风机的工作特性图如下：风机的工作特性图由上图可以看出，风机工作的位置，即风机的风量是由风机特性曲线（风压特性）和管网特性曲线（风阻特性）决定的，无论是改变风机的特性曲线，或者是改变管网特性曲线，都可以达到改变风量的目的。
图中：风机特性曲线 HA =kQ12K——风机特性系数；管网特性曲线 HA =Hc-λQ12λ——管网特性系数。
（一）工频工作方式工频工作方式是指泵的特性曲线保持不变，而改变管网特性曲线。
通常采取的方式是保持风机的特性曲线不变，即不改变风机的转速，而用调节挡板改变出风口的大小，达到改变风量的目的。
如下图所示：工频工作方式时风机的工作特性图从图中可以看出，风机工作在A点时，风量为Q1，风压为H1。
保持风机的转速不变，用挡板将风量调节为Q2时，风压将上升到H2，风机工作点变为B点。
由于挡板的节流作用，风道的阻力曲线变为OB。
风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。
虽然Q2<Q1，但H3>H1，所以PA与为PB的值变化不大，说明采用工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小有限。
（二）变频工作方式变频工作方式是指管网特性曲线保持不变，而改变风机的特性曲线。
通常采取的方式是保持管网特性曲线不变，即不改变风机出口的大小，而改变风机的特性曲线，即改变风机的转速，达到改变风量的目的。
如下图所示：风机工作在A点时，其功率为PA ＝H1×Q1/102；风机工作在B点时，其功率为PB ＝H2×Q2/102。
Q 2<Q1，而且 H2>H1，所以PA与为PB的值变化较大，说明采用变工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小很大，节能效果显著。
风机变频
风机、水泵变频调速节能分析来源:希望森兰科技股份有限公司发布时间:2005-03-15 点击次数:671 能源是国家重要的物质基础，能源的供需矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一。
在能源问题上国务院提出“节约与开发并重”的方针，就是依靠技术进步，把节约能源以解决能源问题作为我国重要的技术经济政策。
据不完全统计，全国风机、水泵、压缩机就有1500万台电动机，用电量占全国总发电量的40～50%，这些电动机大多在低的电能利用率下运行，只要将这些电动机电能利用率提高10～15%，全年可节电300亿kW以上。
根据火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为5%和5%～10%，风压裕度分别为10%和10%～15%。
设计过程中很难计算管网的阻力、并考虑到长期运行过程中发生的各种问题，通常总是把系统的最大风量和风压裕度作为选型的依据，但风机的型号和系列是有限的，往往选取不到合适的风机型号时就往上靠，裕度大于20～30%比较常见。
因此这些风机运行时，只有靠调节风门或风道挡板的开度来满足生产工艺对风量的要求。
风机和水泵的机械特性均为平方转矩特性，水泵运行时，靠阀门的开度调节流量来满足供水要求，工况与风机相似，靠调节风门、风道档板或阀门的开度来调节风机风量，水泵流量的方法、称为节流调节，在节流调节过程中，风机或水泵固有特性不变、仅仅靠关小风门、挡板或阀门的开度，人为地增加管路的阻力，由此增大管路系统的损失，不利于风机，水泵的节能运行。
采用调速控制装置，通过改变风机水泵转速，从而改变风机风量，水泵流量以适应生产工艺的需要，这种调节方式称为风机水泵的调速控制。
风机、水泵以调速控制方式运行能耗最省，综合效益最高。
交流电机的调速方式有多种、变频调速是高效的最佳调速方案，它可以实现，风机水泵的无级调速，并可方便地组成闭环控制系统、实现恒压或恒流量控制。
一、风机水泵变频调速的节电原理：如图示为离心风机水泵的风压、（水压）H-风量（流量）Q曲线特性图：n1-代表风机水泵在额定转速运行时的特性；n2-代表风机水泵降速运行在n2转速时的特性；R1-代表风机水泵管路阻力最小时的阻力特性；R2-代表风机水泵管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座(六) 第二讲 水泵变频调速节能技术(1)
（） 率 ：水 泵 的输 出功 率 （ 效 功率 ）ｕ ４效 有 Ｐ 与输 入功 率 （ 轴
功 率 ）之 比 ，称 为 水 泵 的效 率 或 全效 率 ，以ｎ 表 示 ： Ｐ
Ｔ ＯＲＬ ＮＶＥＲＴ ＨＥ Ｗ Ｄ ＯＦ Ｉ ＥＲＳ １ ３ ３
— — ～——］
， ： ７
霸 器勇 年 ＿ 瞬略 ６
风机 水 泵 压 缩机 变频调 速 节能 技 术讲 座 （ 六）
第 二 讲 ： 变频 调 速 节能 技 术 （） 水泵 １
国家 电力公 司热 工研 究院 自动化 所
徐 甫荣
（ 上期） 接
ｌ 概 论
风 机 与 水 泵 是 用 于 输 送 流 体 （ 体 和 液 体 ） 机 械 设 气
式 中 ：Ｑ — 水 泵流 量 （ ／） — ｍ ： ｓ Ｈ— — 水 泵 扬程 （ Ｐ ｇ ； ｉ ＝ Ｈ） ｎ， 厂＿ ７ 传 动 装 置效 率 ：
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 。
： —
ｐ ｎＯ ｇ
—
一
簇 梳 状 曲线 不 同 ，其 出 口压 力 （ 程 ） 着 流量 的增 加而 扬 随
Ｐ
１ ０ Ｐ ００
单 调 下 降 ，零 流量 时 的扬 程 称 为 关 死 点扬 程 。水 泵 的 静扬 程 （ ｓ 一 般 都不 为零 ，图２２ Ｈｔ ） —所示 为静 扬程 占到 关死 点 扬程
式 中 ：Ｚ２ ｐ 、 ２ ｚ１ Ｐ 、 分 别 为 泵 的 出 口截 面 、２ ｖ 与 、 １ Ｖ１
２ 进 口截 面 １ 和 的位 置 高 度 、 压 力 和速 度值 。泵 的 扬 程 即 为 泵 所 产 生 的总 水 头 ，其 值 等 于 泵 的 出 口总 水 头 和 进 口总水 头 的代 数 差 。
举例说明离心式风机与水泵采用变频调速节能的原理
举例说明离心式风机与水泵采用变频调速节能的原理在各种工业用风机、水泵中，如锅炉鼓、引风机、深井、离心泵等，大部分是额定功率运行，而它们的能耗都与机组的转速有关。
通常在工业生产、产品加工制造业中风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。
风机流量的设计均以最大风量需求来设计，其调整方式采用调节风门、挡板开度的大小、回流、启停电机等方式控制，无法形成闭环控制，也很少考虑省电。
这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。
在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。
从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。
同样，离心式水泵在我国当前的工业生产和人民日常生活中起到很大的作用，水泵使用三相异步电动机进行拖动，水泵流量的设计同样为最大流量，压力的调控方式只能通过控制阀门的大小、电机的启停等方法。
这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制，但是浪费了大量的电能，不是一种经济的运行方式。
电气控制采用直接或Y-△启动，不能改变风机和水泵的转速，无法具有软启动的功能，机械冲击大，传动系统寿命短，震动及噪声大，功率因数较低等是其主要难点。
为解决这些难题，相关科研技术人员根据生产需要对风机和水泵等装置的转速进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况，在满足生产需求的基础上又节约了能源。
所以，变频调速对生产生活具有十分重要的意义，这也就意味着我们有必要了解风机和水泵等装置采用变频调速节能的原理。
为了对变频调速节能原理有更清晰、更深入的理解，我们可以先从变频器的工作原理出发。
变频器电路（见下图）的基本工作原理为：三相交流电源经二极管整流桥输出恒定的直流电压，由六组大功率晶体管组成逆变器，利用其开关功能，由高频脉宽调制（PWM）驱动器按一定规律输出脉冲信号，控制晶体管的基极，使晶体管输出一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形，其幅值为逆变器直流侧电压Vd而宽度则按正弦规律变化，这一组脉冲可以用正弦波来等效，此脉冲电压用来驱动电机运转，通过控制PWM驱动器输出波形的幅值和频率，即可改变晶体管输出波形的频率和电压，达到变频调速的目的。
风机变频原理
风机变频原理
风机变频技术是指通过改变电源频率来控制风机的转速，从而实现对风机运行状态的精准控制。
在风电场中，风机变频技术被广泛应用，可以有效提高风机的运行效率和稳定性，降低能耗和维护成本，同时也对电网具有一定的支撑作用。
下面我们将详细介绍风机变频原理。
首先，风机变频技术的基本原理是利用变频器对电源频率进行调节，以改变电机的转速。
在传统的风机系统中，电机通常是由恒定频率的交流电源驱动，因此风机的转速也是固定的。
而通过变频器可以改变电源频率，从而改变电机的转速，实现对风机的精准控制。
其次，风机变频技术的关键在于变频器的控制策略。
变频器需要根据风机的运行状态和外部环境条件，调节输出频率和电压，以实现对风机的最佳控制。
在风速较大时，需要提高风机转速以提高发电效率，而在风速较小或风机受到外部干扰时，需要降低风机转速以保护设备和延长使用寿命。
因此，变频器需要具备智能化的控制策略，能够根据实时情况对风机进行动态调节。
此外，风机变频技术还涉及到电机的变频驱动系统。
变频驱动
系统通常由变频器、电机和传感器等组成，其中变频器起到控制电
源频率的作用，电机负责转换电能为机械能，传感器用于采集风机
运行状态和环境参数。
这些组件共同协作，实现了风机变频技术的
应用。
总的来说，风机变频技术通过改变电源频率来控制风机的转速，实现了对风机运行状态的精准控制。
这不仅提高了风机的运行效率
和稳定性，降低了能耗和维护成本，也对电网具有一定的支撑作用。
随着风电行业的发展，风机变频技术将会得到更广泛的应用，为风
电产业的可持续发展做出贡献。
风机泵类变频节能的工作原理
风机泵类变频节能的工作原理变频调速节能装置的节能原理1、变频节能由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）╳H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，假如水泵的效率肯定，当要求调整流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。
即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。
例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％。
2、功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，铺张严峻，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S －视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，一般水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COS Ф≈1，从而削减了无功损耗，增加了电网的有功功率。
3、软启动节能由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（４-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严峻的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震惊时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。
而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开头，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。
节约了设备的维护费用。
变频调速节能装置的节能原理1、变频节能由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）╳H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，假如水泵的效率肯定，当要求调整流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。
用变频技术提升风机和水泵的运行效率
蒲 白科技
非煤产 业部
张
庆
摘 要 本 文通 过 对 变 频调 速 技 术 系统 的概 括 和 总 结 ． 阐述 了风机 和水 泵采 用 变 频调 速 节
能 的优 越 性 。
关奠词
风机
水 泵 变频 调 速
节 能
了变 频 调 速 技 术 进 行 改 造 ，节 能 效 果 十
行 ， 遍 存 在 “ 马拉 小 车 ” 象 ， 其原 普 大 现 究 因 ９ ％以上 的风机 、 泵仍 沿 用 落后 耗 能 Ｏ 水 的节 流技 术 。据 有关 资 料 ， 利用 目前成 若 熟 的 变频 调 速 技 术 改 造 风 机 、 泵 ， 一 水 则 年 至少 可节 电 １０ １０亿 Ｋ 。相 当 于三峡 Ｗｈ 电站年发 电量 的 １ 倍 ， － ３ 由此可 见 ， 调速 节 能潜 力 巨大。 随着 变 频 技 术 的飞 速 发 展 和 日益 广 泛 的应用 ，越 来 越 多 的风 机 或 水 泵 采 用
变频 器是在 保证 电动机原 有性 能的情 况下 。通 过改 变 电动 机 的供 电频 率和 电压
风机 、 泵装机总量 １ 水 ． ７亿 ｋ 其 中变 负 ｗ，
荷运 行 的 占 ７ ％。 转平 均效 率 低 于 ５ ％ ０ 运 ０ 者 占 ４ ％；ｏ ６ ％之 间 者 占 ５ ％；大 于 １ ５ ～０ ７ ６ ％者 仅 占 ２ Ｏ ％。耗 电量 占全 年 发 电量 的 ３ ％以上 ，很 大一 部分 风机 和水泵 不是 在 １ 设 计 工 况 下 运 行 ．而 是 在 工 况低 效 区 运
高 ；⑥ 保护功能强 ，有欠压 、过压 、过
流、过载 、短路等多重保护 ；⑦ 操作简
单 易 学 ，内设 功 能 完 善 ，可 预 制 所 需 要
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：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。
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。
变频调速的基本原理
变频调速的基本原理变频调速是一种电机调速的方法，通过改变电机的输入频率来实现电机的转速调节。
基本原理是通过变频器将来自电源的固定频率交流电转换成可调频率的交流电供给电机，从而改变电机的转速。
变频调速的基本原理可以简单理解为：变频器将交流电转换为直流电，然后再将直流电通过逆变器转换为可调频率的交流电。
在这个过程中，变频器通过控制逆变器的输出频率，实现对电机转速的调节。
具体来说，变频器首先对输入的交流电进行整流，将其转换为直流电。
然后，通过一个中间电路，将直流电转换为可调频率的交流电。
最后，通过控制逆变器的开关管的开关状态和频率，调节输出的交流电频率和电压，从而实现对电机转速的控制。
变频调速的优点在于它能够实现电机的平稳启动和停止，提高电机的运行效率，减少电机的能耗。
同时，变频调速还具有较大的转矩范围，适应性强，可以满足不同负载条件下的转速要求。
变频调速技术在工业生产中得到了广泛应用。
在风机、水泵、压缩机等设备中，通过变频调速可以实现对风量、流量、压力等参数的精确控制，提高设备的运行效率，降低能耗。
在电梯、升降机等设备中，变频调速可以实现平稳起停，提高运行的舒适性和安全性。
在机床、纺织机械等设备中，变频调速可以实现对工件的精确加工，提高生产效率和产品质量。
除了工业应用外，变频调速技术在家电领域也得到了广泛应用。
如空调、洗衣机、电冰箱等家电产品，通过变频调速可以实现对制冷、洗涤、运转等功能的精确控制，提高产品的性能和使用体验。
需要注意的是，变频调速技术在应用过程中也存在一些问题。
例如，变频器本身会产生一定的电磁干扰，对其他设备的正常运行造成影响。
此外，变频器的选型和安装也需要考虑电机的负载特性和工作环境等因素，以确保系统的稳定和可靠运行。
变频调速技术通过改变电机的输入频率来实现电机的转速调节，具有广泛的应用前景和重要的实际意义。
随着科技的发展和创新的推动，相信变频调速技术将会在更多领域得到应用，并为工业生产和生活带来更多的便利和效益。
水泵变频运行分析
水泵变频运行的图解分析方法作者：变频器世界1 引言水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。
但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。
2 水泵变频运行分析的误区2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律 Q1/Q2=n1/n2扬程比例定律 H1/H2=(n1/n2)2轴功率比例定律 P1/P2=(n1/n2)3并由此得出结论：水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。
以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题：(1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水？(2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高？2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。
图1 水泵的特性曲线图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量QA，额定扬程HA，管网理想阻力曲线R1=KQ与流量Q成正比。
采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工作点为B，流量QB，扬程HB。
采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量QC，扬程HC;这里QB=QC。
按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。
实际水泵变频调速时，频率降到30~35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。
2.3 变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？3 以上分析的误区(1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。
变频调速技术的节能分析
收稿日期:2009-08-05作者简介李启晔(),内蒙古电大机电管理专业毕业,现在准格尔能源供电公司工作。
变频调速技术的节能分析李启晔(神华集团准格尔能源供电公司,内蒙古 鄂尔多斯 010300)摘 要:阐述了变频调速技术的基本节能原理,并通过在火电厂的应用实例,证明了变频调速技术节能效果明显,适用面广,可靠性高,具有较高的经济效益和良好的推广价值。
关键词:变频调速;节能;火电厂;能耗 中图分类号:TM301.2 文献标志码:C 文章编号:1008-0155(2009)06-0059-03 引言在目前采用的各种电机调速技术方案中,变频调速技术已经成为主流。
和传统的电磁滑差离合器、液力耦合器等调速方式相比,它具有效率高,调速范围宽,运行可靠,调速性能优等特点。
在火电厂的用电设备中。
由于负荷的动态变化,在实际运行中大部分设备通常不在额定工作点工作,如引风机、给水泵等,如果直接驱动这些设备,存在巨大的电能浪费,而通过对驱动电机进行变频调速的技术改造,能大幅度减少能耗,达到节能的目的。
1 变频调速节能基本原理1.1变频调速的基本原理异步电动机的转速n 和电源频率f ,转差率s ,电机极对数p 这3个参数有关:n =60f (1-S )p(1)由式(1)可以看出,转速n 和电源频率f 成正比,只要改变电源频率,就可以改变电机转速。
1.2风机水泵的工作特性以及应用变频调速技术的节能原理目前电机驱动的所有负载,可以分为3种类型:(1)平方转矩负载。
此类负载的特点是负载转矩和转速的平方成正比,常用设备包括风机、泵、冷冻机、制氧机等。
(2)恒转矩负载。
此类负载的特点是转矩恒定,不随转速变化而变化,常用设备包括起重机、搅拌机、离心机、电锯等。
(3)倒数转矩负载。
此类设备的特点是负载转矩和转速的倒数成正比,此类设备包括铣床、车床、电力机车等。
在火力发电厂中,风机和水泵的用电量大约占总用电量的45%,在电厂能耗中占有很重要的地位。
风机水泵的节能
风机水泵的节能摘要：随着现代科技的发展，人们在对风机水泵在工作效率上的要求也越来越高，变频技术在风机水泵的自控系统使用上也越来越普遍。
本文在泵和风机的耗电量上作出了相关的研究，通过对研究结果进行分析后，本文着重在变频技术上做出了十分重要的解释和说明。
在泵和风机的自控系统中对变频调节和变阀调节作出了相关解释与区别。
关键词：风机水泵；自控系统；变频节能改造如今我国在流量的调节方面，大部分都是使用阀门技术来进行调节。
然而这种方法虽然在一定的社会历史上对我国在流量的调节问题上提供了一定的便利性，但是以现代的眼光来看待阀门技术调节方法时却发现了很多问题。
比如在对泵和风机的输出功率上就没有表现出来十分大的作用性，这不仅仅使得资源在使用上出现了浪费，而且还促使了工厂在运营上成本的提升。
然而我国一些电厂在现如今风机水泵自控系统变频节能改造上做出了一定的成就，并在节能方面，表现出了十分大的优势。
一、节能措施风机、水泵节能的主要措施有以下几种：（1）提稿风机、水泵本身的效率我国工业部门的风机、水泵运行效率比工业发达国家同类产品平均低20%左右，目前我国已研制了一批高校节能风机、水泵，其效率可达80%~90%，应用效率高的新产品代替效率低的老产品。
（2）合理的选型配套风机、水泵选型是要做到合理，使风机、水泵的运行压力和流量尽量接近额定压力和额定流量，并且使运行的工况点经常保持在高效区。
（3）采用调速控制方式调节流量，减少节流损失。
工业上使用的风机、水泵约有50%要求调节流量，目前大多数的风机、水泵是采用挡板或节流阀来调节流量的，电能浪费十分严重，如果把所有节能情况下运行的风机、水泵改为调速控制，则节约的效果是非常显著的。
二、关于变阀调节的相关内容变阀调节其实就是通过对管道阀门的调节来对泵和风机的流量进行控制的过程。
该调节方法在之前的调解工作中起到了一定的积极作用，但是随着如今现时代的发展，它已经不能完全满足人们对于节能环保以及效率上的要求。
水泵变频器工作原理
水泵变频器工作原理
水泵变频器是一种用于调节水泵电机转速的设备，其工作原理是通过改变电源频率来控制电机的转速，从而实现对水泵输出流量和压力的调节。
在工业生产和生活中，水泵变频器被广泛应用于各种水泵系统中，能够有效地提高系统的运行效率和节能降耗。
首先，水泵变频器通过改变输入电源的频率来控制电机的转速。
在传统的水泵系统中，电机的转速是由电源的频率决定的，而水泵变频器则可以通过改变电源的频率来实现对电机转速的精确控制。
通过调节变频器的输出频率，可以实现电机的无级调速，从而满足不同工况下对水泵输出流量和压力的需求。
其次，水泵变频器通过控制电机的转速来调节水泵的输出流量和压力。
当水泵电机的转速发生变化时，水泵的输出流量和压力也会相应地发生变化。
通过合理地调节变频器的输出频率，可以实现对水泵输出流量和压力的精确控制，满足实际工程需求。
此外，水泵变频器还具有一些智能控制功能，可以根据系统的运行状态和外部信号进行自动调节。
例如，可以通过传感器监测水泵系统的压力、流量、温度等参数，然后通过变频器进行实时调节，保持系统的稳定运行状态。
同时，水泵变频器还可以实现多台水泵的联动控制，根据系统负荷的变化来自动启停水泵，实现能耗的最优分配。
总的来说，水泵变频器通过改变电源频率来控制电机的转速，从而实现对水泵输出流量和压力的精确调节。
它不仅能够提高水泵系统的运行效率，还可以实现节能降耗，是一种非常重要的水泵控制设备。
在今后的工业生产和生活中，水泵变频器将会得到更广泛的应用，为社会经济发展和资源节约做出更大的贡献。
变频调速节电技术原理
变频调速节电技术原理什么叫变频调速技术，它是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术。
大家都知道，目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。
从大范围来分，电机有直流电机和交流电机。
过去的调速，多数用直流电机，由于直流机调速容易实现。
但直流机固有的缺点：滑环和碳刷要经常拆换，给人们带来太大的麻烦。
因此有人就想，如果把可靠简单的笼式交流电机用来调速那该多好！因而就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速、液力偶和调速等交流调速方式。
当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步机、这些都是交流电机。
到 20 世纪 80 年代，由于电力电子技术，微电子技术和信息技术的发展，才出现了对交流机来说最好的变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至直流电机调速，而成为电气传动的中枢。
因而说变频调速是时代的产物，只有在技术高度发展的今天，才能实现。
为什么说它是基于电力电子、微电子、信息技术发展的产物？一是它的逆变部分都基于电流很大、电压很高的 SCR 、 GTR 、 IGBT 、 GTO 、 MCT 等电力电子器件来完成的。
什么叫逆变：就是直流变交流（ DC —AC ）那么交流变直流就叫整流（ AC —DC ）。
二是它的控制部分和负载状态的检测是由 CPU （ 32 位计算机）来完成，这是微电子器件发展的结果。
三是内置 4 — 20mA 接口和 RS485 接口可以和仪表、 DCS 相接，通过总线Profibus 、 Interbus 通讯。
调速节能原理从二个方面来说明：1、风机水泵的节电原理就是用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量，这是一个节电的有效途径。
在用档风板控制额定风量 Q1 =100% 输出时，则轴功率 N1 与面积 AH1 OQ1 成正比，若风量减半Q2 =50% 输出时，则轴功率 N2 与面积 BH2 OQ2 成正比，它比 N1 减少不多，这是因为需要克服档风板阻力增大风压所致。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风机水泵变频调速的节能运行原理
风机和水泵是典型的变转矩负载。
变转矩负载的特性是转矩随速度的上升而上升。
风机和水泵的电动机的轴功率P 与其流量（风量）Q ，扬程（压力）H 之间的关系式如下：
P ∝Q×H ④
当流量由Q 1变化到Q 2时，电动机的转速为N 1、N 2，Q 、H 、P 相对于转速的关系如下：
Q 2＝Q 1×（N 2／N 1）
H 2＝H 1×（N 2／N 1）2 ⑤ P 2＝P 1×（N 2／N 1）3
而电动机的轴功率P 和转矩T 的关系为： T ∝P ／N 因此：T 2＝T 1×（N 2／N 1）2 ⑥
由式⑤和式⑥可以看出，风机和水泵的电动机的轴功率（功率输出）与转速的3次方成正比，而转矩与转速的2次方成正比。
图6（a ）显示出了风机和水泵的扬程（压力）与风量（流量）的关系曲线，图6（b ）显示出转矩与电机速度的关系曲线：
从图6中可以看出，在低速时，功率会有很大的下降。
由于风机或水泵运行于额定转速以上是恒功率调速，此时风机和水泵效率很低，机械磨损大，容易损坏电机。
从理论上讲，速度降低10％时会带来30％左右的功率下降，由于功率的大幅度降低，可获得显著的节能效果。
风机水泵在改用变频调速前，要根据实际工况首先取得设备运行
的技术参数，进
行改造前的一些必要的技术论证，计算是其中最为重要的一个环节，而节能估算又是论证计算中关系到用户是否体现经济效益的重要环节。
在节能方面的计算是无法非常精确的，这是由于实际工况中有许多无法精确预算的影响因素存在。
因此，只能称其为“节能估算”。
节能是指能量形式相互转换过程。
包括能量转换为功的过程中，
H 2H 1转矩T 功率P 21转速 100%
图6(a)
图6(b)
努力减少多余的能量消耗，即所谓“所费多于所当费，或所得少于所可得”的那部分能耗，而“当费”与“可得”的那部分是不能被节约的。
对于电力产生的消费来说，“可得”是指发电机应得到的发电效果，“当费”是指用电器（包括电动机）做功的耗效果。
这“少得”与“多费”的部分能源，恰是我们有可能节约，并有所作为的。
采用交流电动机变频调速系统替代其恒速运动能够节能，对节能效果的计算取决于：
确定合理的基准线电动机功率；
确定系统发行后不同转速﹑不同工况下电动机的功率； 确定各种工况下每年的工作时间； 本地区动力用电的价格。
节电效果验证
节电效果验证的依据——节电率
采用将电效改造前后的消耗功率或一定时间内的电费进行对比的方法计算出节电率，节电效果的好坏以节电率的高低为衡量依据。
节电率的计算方法为：
变频调节时节电率为：
2P 为变频器调节后的功率，1P 为变频器未调节时的功率。
节电率为：%100112⨯⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛-P P ＝(1-174/340)×100%＝48.8%
变频器未调节时的功率
1P =3UICOS ϕ=1.73×6KV ×40A ×0.82=340KW
变频器调节后的功率
P2＝340×0.83
， ＝174.08(kw)(当实际风量为额定风量80%时) 注：1）以上计算是未考虑系统损耗等情况
2）不论用那种方式调节，风机、水泵的效率、电机的功率因素也有一定
的变化，在上述计算中也没考虑。
3）本公司承诺节电率为30%。
根据贵公司所提供的运行数据得出，运行时间为一天24小时。
一天所节约的电量为：48.8%×340KW ×24h=3982KW ·h 一年所节约的电量为：3982KW ·h ×360天=143354KW ·h
按照电费0.5元/kW ·h 计算，则一年节约的电费为：
节电率（%）= 改造前的功率（或电费）—改造后的功率（或电费）
改造前的功率（或电费） ×100%
143354KW·h×0.5元=716774元
投资受益分析
计算方法：
设备一次性买断回收计算:
1.总投入C：
2.每年节约的电费S
3.投资回收时间T
T=C/S
T=1200000元/716774元=1。
68年其他受益:
1、减少设备维修费用更新费;
2、延长设备的使用寿命;
3、减少接触器触点产生氧化性碳膜层而接触不良;
4、降低企业综合运营成本。