风机水泵的变频调速节能分析

节能降耗、增加效益是全社会应为之努力的方向。我国的电动机用电量占全国发电量的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。应用于风机、水泵等设备的传统方法是通过调节出口或入口的挡板、阀门开度来控制给风量和给水量，其输出功率大量消耗在挡板、阀门地截流过程中。另外，由于在通常的设计中为了满足峰值需求，水泵选型的裕量往往过大，也造成了不应有的浪费。根据风机、水泵类的转矩特性，采用变频调速器来调节流量、风量，将大大节约电能。下面就分析一下在风机水泵类负载中使用变频器所能达到的效果。
一，通过变频调速达到的一次节能
下面以水泵为例来说明，由图1可以看到：
流量Q正比于转速n
压力H正比于n2
转矩T正比于n2
功率P正比于n3

图1 水泵流量、压力、功率曲线 …

在普通的水泵流量控制中使用阀门来调节，如图2所示：

图2 阀门控制水泵流量

管道阻力h与流量Q的关系为h正比于RQ2，其中R为阻力系数
电机在恒速运行时，流量为100%情况下（工作点为 A），水泵轴功率相当于Q1AH1O所包容的面积。
电机在恒速运行时，采取调节阀门的办法获得70%的流量（工作点为 B），将导致管阻增大，水泵轴功率相当于Q2BH2O所包容的面积，所以轴功率下降不大。
采用变频调速控制流量时，由于管道特性没有改变，水泵特性发生变化（工作点为 C），轴功率与Q2CH3O所包容的面积成正比。故其节能量与CBH2H3所包容的面积成正比，输入功率大大减小。 如图3所示：