变频调速技术在水泵上的节能改造

变频调速技术在水泵上的节能改造

【关键词］

一、概述：

工业企业生产设备的负荷大部分是交流异步电动机，耗电量约占企业所有电耗的

65%左右，尤其风机、水泵类负荷的效率比较低，在2023年中国加入世贸组织之后，企

业必须通过减少成本来提高经济效益。才能增强竞争力，在减少生产成本中，节省用电

是一种重要的经济环节。

二、概况：

惠隆五金机械厂供水站II勺供水系统是根据用水量的需求，是采用调整泵出门阀门来

调整流量，需要专人值守，在不一样的状况下，开关阀门。劳动强度较大，同步，由于

阀门的强制节流使泵形成旋涡冲击，产生了强烈的振动和噪声，对泵的使用寿命、维护

修理都加大了不利的损耗。再就是由于电动机胸转矩基本恒定，这种调整方式形成IKJ供

水压力较高，导致严重的节流功率损失，泵的效率减少，导致电力的挥霍。

三、水泵的调速性能

水泵在变化转速时，其内部几何尺寸没有变化，因比，据水泵的相似原理可•知：当

转速变化时，流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速H勺立方成正

比，得出：同一台泵当转速变化时，水泵的重要性能参数将接上述比例定律而变化，并

且，在变化过程中可保持效率基本不变，若水泵机组转速可调，我们就可以变化某台水

泵的转速以适应当时需水量口勺变化，这样就可以防止水泵机组在低效率区域运转导致的

电动机过载，另首先，也可以防止供水压力偏高所导致内挥霍。同步，水泵伴随转速的

变慢而使轴功率大为减少，电动机输入功率也随之减少，这就是调速水泵在供水系统中

所起的节能作用。

四、减速的基本原理

根据交流电动和LI作原理中的转速关系，n=60r(l・s)/p,从公式中得出：均匀变化电

动机定子绕组H勺电源频率，就可以平滑地变化电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴

功率就对应减少，电动机输入功率也随之减少，这就是水泵调速的节能作用。

交流电动机转速物性为一条稍向下倾斜的曲线，如图A所示，调速时的特性仍为稍

向下倾斜曲线，是在不一样频率时互相平等的一组曲线，如图B所示:

从图A、图B中可以看出，变频器的调速特性基本保持r电动机固有的转速特性，

它是一组不一样频率时互相平行的特性曲线。

变频调速具有如下长处；

①转差率小，转差损失小，效率可高达90~95%以上。

②实现平滑地无级调速.精度高,调速范围宽（0~10他）.频率变化范围大（0~50Hzl

③起动转矩大（可达额定值的L1倍），实现软启动减轻启动电流的冲击。

④提高电网侧功率因数。

⑤变频器可采用高速度的16位CPU与专用的大规模集成电路配合，用软件实现V/5

自动调整，具有

表B(2023年9月TO月)

安装变频器后的测试数据(P=4kgf/cm2=39.2N/CM2,f=0'50Hz)

一日期

项目X1234S678合计

开塞台阶

19191819181917191918因

(H)

12771254128413”1班1354125011301347127412319

(T)

耗电量

3645665715515045235445075465365412

(KWH)

军力M耗

0.44204510445040603903S60435044900504210.422

(KWH/T)

平均时耗

29.624297293172229笈275263226比428737297n29254

KW/H

供水的高峰与低谷是随作息时间及生活习惯不•样内变化I内，为保证楼房高房及远

距离居住的职工正常用水，我们采用了恒压供水方式，即保持管网压力为4KGI7CM2

(39.2N/CM2)。电动机频率随压力变化，从而实现了节能的目的。

从表A与表B所示，以10天运行记录分析：

安装变频器前：供火量12785T,耗电7132KWH,平均单耗0.558KNH/T,平均时耗

39.187KW/HO

安装变频器后：供本量：12819T：耗电5412KWH,平均单耗0.422KW/T,平均时耗

29.254KWH。

前后相比，10天供水量几乎相等，而耗电减少1720KWH,平均单耗减少0.136KWH,

节电率24.37%,平均时耗减少9.942KW/1L节电率25.37%,平均节电率达24平7乐节电

效果明显。

投资回报期短：按立均每天运行时间为18小时计

年运行时间18X365=6570小时

年节电量=(投入前平均时耗-投入后平均时耗)X年运行时间

=(39.187-29.254)X6570=65319(KWH)

按电费单价1元=年节电折合人民币

年节电费=电费单价X年节电量=1X65319=65319元

投资回报期=60000・65319=0.92年X12个月=11个月

即期投资回报期不到1年，与其他节能技术相比投资回报期限明显缩短。

中央空调智能节电系统

一、概述:

目前大多数中央空调供水系统H勺供水量都是手动调整，只要水泵开始运行，无论负

荷状况怎样，水泵均以最大负荷运行，因此能源挥霍现象较严重，经调杳测试某些空调

供水系统的资料数据表明，普遍存在大流量小温差的问题。

夏季供冷水系统的供回水温差：很好者为4C,较差者为1~1.5C。

冬季供暖水系统的供回水温差：很好者为夕10℃,较差者为3℃。且循环水量一般

是设计水量的L5倍，这样带来如下一系列问题：

1、水流量过大使冷水系统和用水温度变低，恶化主机的工作条件。

2、由于水泵的压力太大，一般都是通过调整管道上阀门的开度来调整水流量H勺，

因此在阀门上存在很大的电能挥霍。

3、因水泵一般采用的是Y-△起动方式，电机的起动电流约为额定电流的3、4倍，

一台30KW的电动机，其起动电流将到达100A以上。在如此大的电流冲击下，接触器等

元器件的使用寿命大大下降，增长了维修工作量和备品备件费用。另一方面，较大的启

动电流还会在电机和变压器中引起极大的电能损失，导致电气设备发热等问题。

由上述可知，供水系统运行效率较低，能耗较大，且属长期运行设备，进行节电改

造完全是必要H勺，据记录，就在空调系统中，冬季暖期约占动力用电H勺20%、30%。在夏

季供冷期占动力用电H勺15旷25%。因此，减少空调系统的用电是目前减少成本的一种重

要环节。

二、节能改造的技术可行性：

采用恒压（恒温）智能控制节电器，控制水泵运行，是目前供水系统节能改造的有

效途径之,图A和图B给;HJ'阀门调整和智能控制节电器两种运行状态的压力一流量

（H-Q）关系及功率一流量（P一Q）关系。

图A中曲线1是水泵在额定转速下H勺H-Q曲线，曲线2是水泵在某一较低速度下

的HQ曲线，曲线3是阀门开度最大的管路H-Q曲线，曲线4是某一较小阀门开度最大

H勺条件卜.采用智能控制器调整水泵运行，则工况点沿曲线3由A点移动到C点。显然，B

点与C点的流量相似，但B点的压力以C点的压力要高诸多，即智能控制水泵运行，节

能效果明显。

图B中曲线5为智能控制水泵运行的P-Q曲线,曲线6为阀门调整方式下的P-Q

曲线；在相似H勺流量下，智能控制方式比阀门调整方式能耗小，两者之间的关系为：

△P=[0.4+0.6Q/Qe・(Q/Qe)3]Pe式中,Q为实际负载流量，Qe为额定流量，Pe为额定负

载功率，4P为功率节省值。可以算出当负载流量下降到额定流量的70S时，节电率将到

达48%。除了节省电能外，智能控制节电器的应用还会给供水机组运行带来如下好处：

1：管路阀门开度最大，消除阀门上节流损失。

2：有欠压、过流、缺相、漏电等保护措施，改善了电机运行条件，提高了运行H勺

可靠性。

3：实现电机软启动(最大启动电流不大于额定电流)。

4：启动平稳，无冲击负荷，大幅度减少设备损耗延长了设备使用寿命，减少维修

费用。

5：管路压力减少，减少了跑冒滴漏现象，设备运行愈加安全。

6：在空调系统中,调整水流量，把冷水机组的进水和回水温度控制在合适的范围

之内，保证主机的热互换率，节省主机能耗。

三、改