1、風機水泵負載變頻調速節能原理相似定律：兩臺風機或水泵流動相似，在任一對應點上的統計和尺寸成比例，比值成相等，各對應角、葉片數相等，排擠系數、各種效率相等。流量按照相似定律，由連續運動方程流量公式： 流速公式： 式中：體積流量，；容積效率，實際容積效率約為0.95；A有效斷面積（與軸面速度垂直的斷面積），m²；D葉輪直徑，m；n葉片轉速，r/min；b葉片寬度，m；圓周速度，m/s；排擠系數，表示葉片厚度使有效面積減少的程度，約為0.750.95；按照電機學的基本原理，交流異步電動機轉速公式： 式中： s滑差； P電機極對數； f電機運行頻率。流量、轉速和頻率關系式： 可見流量和轉速的

2、一次方成正比，和頻率的一次方成正比。揚程按照流體力學定律，揚程公式：揚程、轉速和頻率關系式：可見揚程和轉速的二次方成正比，和頻率的二次方成正比。式中：H水泵或風機的揚程，m；功率風機水泵的有效功率：每秒鐘流體經風機水泵獲得的能量。水泵：或 風機： 可見有效功率和轉速的三次方成正比，和頻率的三次方成正比。式中：有功功率，w；流體質量密度，；壓力，；電量風機水泵效率：有效功率和軸功率之比。軸功率：電動機輸出給風機水泵的功率。軸功率（電動機的輸出功率）公式： 水泵 風機電動機和風機水泵的傳動效率： 電動機效率：電量（電動機的輸入功率）公式：水泵風機節能工頻狀態下的耗電量計算Pd：電動機功率 ； d：

3、電動機效率 ； U：電動機輸入電壓 ；I：電動機實際運行電流 ；cos：功率因子。 計算公式：Pd =×U×I×cos 然后將電機實際工頻下運行的電流代入上面的公式，得出電機工頻狀態下的功率Pd。設備名稱一次風機二次風機引風機功率因數0.80.780.78額定電壓（KV）101010工頻運行電流（A）462225工頻運行時功率（KW）637.4297.2337.74具體計算辦法：（以一次風機為例）通過在系統電源進線側用測電流的方法計算節電率Pd =×U×I×cos=×10×46×0.8=637.4KW風機

4、設備屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關系：Qn ，Hn2，Pn3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。通過風機數據，依據公式可依次求得風機在采用變頻調速運行時對應的風機總功耗 。綜合考慮取電動機效率=0.9、和變頻器的效率=0.96，則網測功率損耗 節電率 = 引風機計算為例：風機實際軸功率P=182 kW變頻網側功耗= 211 kW離心泵負載，采用出口控制流量的方式，電動機在工頻運行時，系統中流量變化與功率的關系為 ，式中Q為流量。流量 %1009080706050節電率 %022.541.861.571.682.1理論計算結果

5、說明變頻節能效果非常顯著，實際運行中變頻恒壓供水技術比傳統的加壓供水系統還有自動控制、無污染等明顯優勢。變頻系統保證系統小流量供水，解決小流量甚至零流量供水時大量電能的浪費問題，從運行控制上進一步節能。電動機節能第一章 節能概述電動機廣泛應用于拖動風機、泵、鼓風機、空氣壓縮機、制冷機和車床等機械傳動裝置及其他各類電氣設備，量大面廣的終端耗能大戶。電機系統包括電動機、被拖動裝置、傳動控制系統及管網負荷。圖1 制冷系統流程圖電機系統節能改造的技術途徑主要有以下幾個方面：1 加速設備淘汰更新。加大力度對老舊設備的更新改造，堅持使用國家推薦的節能型設備。2 改善電機拖動系統調節方式。推廣變頻調速、永磁

6、調速等先進電機調速技術，改善風機、泵類電機系統調節方式，逐步淘汰閘板、閥門等機械節流調速方式。重點對大中型變工況電機系統進行調速改造，合理匹配電機系統，消除“大馬拉小車”現象。3 改進工藝拖動、牽引拖動調速方式。以先進的電力電子技術傳動方式改造傳統的機械轉動傳動方式，逐步采用交流調速取代直流調速。4 優化電機系統的運行和控制。采用新技術、新工藝，完善電機系統控制，優化運行。推廣軟啟動裝置、無功補償裝置、計算機自動控制系統等，通過過程控制合理配置能量，實現系統經濟運行。第二章 電動機節能的基本概念圖2 電動機系統的能量傳遞圖2中電力變換器對直流電動機調速系統為靜止電力整流器，對交流電動機調速系統

7、為靜止電力變頻器。電動機系統節能的基本要求有兩方面：一方面要求構成系統的每一部分，在完成系統所賦予的特定工作任務之外，均要降低損耗提高效率，然后提高整個系統的效率；另一方面要求各部分的參數匹配協調，從而求得整個系統的最高效率。第三章 變頻調速對電動機運行的影響電動機作為電力傳動系統的重要組成部分，在變頻器供電的情況下，電動機可以運行在很寬的一個頻率范圍內。當電動機運行在非額定頻率并實施控制運行時，其效率、功率因數、鐵損耗、銅損耗等性能參數與額定條件開環運行相比，發生很大變化。變頻調速系統會對電機的運行產生很多方面的影響，如啟動性能的改善，諧波的影響等等。但其中改變最大的是電機的運行狀況，電機已

8、經不總是運行在固定的頻率和滑差下，常規的“額定”在變頻調速電機的運行中失去了意義；同時，電機的效率和功率因數等主要性能發生改善，尤其是功率因數理論上可以調整到0.9以上。第四章 調速節能的典型應用電力傳動系統中約有60%的應用為風機與水泵的應用。以往由于采用恒壓恒頻電源驅動，大部分風機與水泵系統實際運行效率為30%50%，其損耗占總發電量的38%以上。風機調速的應用：通常工業鍋爐上的鼓風、引風機是電機以定速運轉，再通過改變風機入口的擋板開度來調節風量的。而風機的最大特點是負載轉矩與轉速的平方成正比，而軸功率與轉速的立方成正比。因此，將電機的定速運轉改為根據需要的流量來調節電機變速運轉就可以節約

9、大量電能。在中央空調、煉鋼廠、水泥制造、化纖等行業都用到風機。在沒有調速控制之前，一般采用降壓啟動，并且正常運行后，電機全速運行，而風量的大小則通過風門來調節。一般情況下，風門的開度為50%80%，電機只能是滿負荷運行，電動機的工作效率很低，造成很大浪費。變頻器的出現很好的解決了如何直接控制風量的大小來滿足工況的要求這個問題。變頻器是無級調速的，用變頻器改造風機，具有以下特點：（1） 起動停止平衡，無級調速，調速范圍大。（2） 工作可靠，能長期穩定運行。（3） 操作簡單，維護量小。（4） 輸出特性可滿足風機性能要求。（5） 節能效果顯著。根據工作的情況調節調速器裝置的速度可以滿足工作的要求。另

10、外，用變頻器對風機進行改造不必對原系統進行大改動。因此，變頻器在風機改造方面得到廣泛的應用，在變頻改造的過程中，當需要時，讓電動機高速運行以達到要求。當不在工作時，使電動機低速運轉節約電能。同時，可根據需要來調節變頻器，以滿足工作要求。其中，驅動鼓風機、引風機、爐排機的變頻器受燃燒控制系統的控制，控制器的輸出信號將控制相關的變頻器輸出頻率，以達到穩定工況及提高鍋爐熱效率和節能之目的。以90kW風機為例：（1） 改造前實測數據：改造前的耗電量（全年運行330天計）：（2） 改造后實測數據：改造后的耗電量（全年運行330天計）：（3） 每年節省電量：節電率：每年節約電費，按計：對風機改造表明：（1

11、） 采用變頻器對風機進行節能改造具有結構簡單、改造方便、節能效果明顯、投資回收期短的特點。（2） 使用變頻器后，風機可軟啟軟停、減少設備機械沖擊、延長設備使用壽命、降低設備維修費用。（3） 變頻調速技術先進、成熟、提高了設備的技術含量。水泵調速的應用水泵的流量Q與轉速N的一次方成正比；揚程H與轉速N的平方成正比；軸功率P與轉速N的立方成正比，即功率與轉速成3次方的關系下降。如果不是用關小閥門的方法，而是把電機轉速降下來，那么在輸出相同流量的情況下，原來消耗在閥門的功率（局部阻力）就可以完全避免，這就是水泵調速節能的原理。變頻調速的控制可以是自動的，也可以是手動的。目前，國內在水泵控制系統中使用

12、變頻調速系統技術，大部分是在開環狀態下，即人為的根據工藝或外界條件的變化來改變變頻器的頻率值，以達到調速的目的。系統主要由四部分組成：（1） 控制對象：電機功率100kW，額定電流183A；水泵配用功率100kW，流量792，軸功率80.3kW，揚程32.3m。（2） 變頻調速器：適配通用電動機功率110kW，額定容量160kVA，額定電流210A。一般用于連續運轉的混合的變頻器容量選擇的基本方法是：變頻器的額定輸出電流大于1.1倍電動機的額定電流。（3） 壓力測量變送器（PT）：用于控制水管出口壓力，并將壓力信號變換成420mA的標準電信號，再輸入調節器。（4） 調節器（PID）：輸入信號4

13、20mA，輸出為PID控制信號420mA。 系統的控制過程為：有壓力測量變送器將水管出口壓力測出，并轉換成與之相對的420mA標準電信號送到調節器與工藝所需的控制指標進行比較，得出偏差。其偏差值由調節器按預先規定的調節規律進行運算得出調節信號，該信號直接送到變頻調速器，從而使變頻器將輸入為380V/50Hz的交流電變成輸出0380V/0400Hz連續可調電壓與頻率的交流電，直接供給水泵電機。水泵電機裝上變頻調速器后，節能效果顯著，經過實測，比未裝變頻器節約53%左右的電能，而且生產工藝穩定，采用變頻調速器前后實測的有關數據如表： 參數 狀態電機運行電流（A）電機運行頻率（Hz）水泵出口壓力（M

14、Pa）有功功率（kW）功率因數閥門開度（%）閥門調節110500.7640.860變頻調節40300.3300.96100從表中數據對比結果分析可知:（1） 節能效果顯著，采用變頻調速技術后，提高了電機的功率因數，減少了無功功率消耗。（2） 采用變頻調速技術后，電機定子電流下降64%，電源頻率下降40%，水泵出水壓力降低57%。由于電機水泵的轉速普遍下降，電機水泵的運行狀況明顯改善，延長了設備的使用壽命，降低了設備維護費用。同時，由于變頻器起動和調速平穩，減少了對電網的沖擊。（3） 采用變頻調速技術后，由于水泵出口閥門全開，消除了閥門因節流而產生的噪音，克服了平常因調節閥故障對生產帶來的影響，

15、具有顯著的社會效益。（4） 系統采用閉環控制，參數超調波動范圍小，偏差能及時進行控制。變頻器的加速和減速可根據工藝要求自動調節，控制精度高，能保證生產工藝穩定，提高了產品的質量和產量。（5） 由于變頻器具有十分靈敏的故障檢測、診斷、數字顯示功能，提高了電機水泵運行的可靠性。壓縮機調速應用壓縮機在工礦企業中應用十分普遍。配套電動機的容量一般較大，且大多是常年連續運行的，故節能的潛力很大。壓縮機的主要控制對象的空氣的壓力，在冷凍或冷卻系統中，常常以溫度作為控制參量。常見的控制方式有：（1） 手動調節輸入或輸出的閥門開度。（2） 用機械方式進行自動卸載與裝載控制。（3） 通過改變葉片的角度來調節壓力

16、或流量等。壓縮機采用變頻調速的必要性：從節能角度看：（1） 由于壓縮機不能排除在滿負載狀態下長時間運行的可能性，所以，只能按最大需求來決定電動機的容量，故設計容量一般偏大。在實際運行的時間所占比例是非常高的。如采用變頻調速，可大大提高運行時的工作效率，節能潛力很大。（2） 有些調節方式（如調節閥門開度和改變葉片的角度等），即使在需求量較小的情況下，也不能減小電動機的運行功率。采用了變頻調速后，當需求量較小的情況下，可降低電動機的轉速，減小電動機的運行功率，從而進一步實現節能。（3） 節省潤滑油，降低噪音。第五章 調速節能效果的合理計算節能效果計算的一般方法采用交流電動機變頻調速系統代替恒速運動能夠節能，對節能效果進行計算首先要測取以下基礎數據：（一） 測取基礎數據1基準線的建立（1） 節能改造前的設備數據。應調查填寫被更換設備和電動機的基本銘牌數據，包括電動機的功率、轉速、負載類型、工作時間、點測數據、電機用途、安裝地點等。（2） 改造前電動機實際工作的點測數據。在現場對對要被替換的電動機實際測量并記錄其電流、電壓、功率因數、容量（kVA）、實際功率（kW）、轉速等。（3） 如果