水泵变频节能技术分析与应用

曹 洁,钟江灵

（洛阳中重铸锻有限责任公司,河南 洛阳 471003）

0 引言

据相关资料显示，我国的泵类配套电机的耗电量在全国总耗电量中所占的比例在20%左右。但是，泵的实际运行效率确实十分的低下，有的水泵运行效率甚至连30%都达不到，而且，最不容忽视的就是现有的泵对能源造成的浪费确实十分巨大的。所以，在泵行业中采取有效的节能措施是十分有必要的。

1 水泵的节能原理

依据工作的需要，对水泵运行时工况点的流量、位置以及扬程等参数进行合适的调整，就会满足新的工作需要。水泵的工作点是由管道的阻力曲线R-Q与水泵的性能曲线H-Q的交点来确定的。所以，这两条曲线中的任意一条的位置或者形状发生了变化，水泵的工作点位置就会随之发生变化。因此，从原理上来说，泵工作点的调节是通过改变R-Q曲线或者H-Q曲线来实现的。

如图所示（图1），水泵的管道阻力曲线1同特性曲线3的交点A就是水泵运行时的工况点。利用阀门对其流量进行控制调节时，随着阀门的关小，流量也会随之相应的减少，这就使得阀门的摩擦阻力增大。当管道阻力曲线由曲线1移至曲线2时，水泵的运行工况点也由A变成了B，但是扬程却由He上升至了H2，流量Q由Qe降低到Q1；若进行变速调节，在曲线1保持不变的情况下，泵的特性曲线就取决于转速的大小，将曲线3移至曲线4的位置，泵的运行工况就从A移至到了C，扬程由He降至H3。

我们可以通过以下公式得出：泵的功率与转速的立方成正比。假设，将转速下降1/2，那么功率就会下降1/8。可以说功率同转速成立方次的降低关系，所以说，降低转速是快速降低运行功率的一种切实可行的方法。

例如图2所示的泵的运行效率曲线，因为A、B运行工况点的转速是相同的，所以A、B两点会在同一条曲线上，而C点是在转速调整后的曲线上。由于B、C两点的流量是相同的，从图上可以看出B点的运行效率是远小于C点的运行效率的。这就进一步说明转速的改变对泵工作效率的改变有着密切的关系。

2 泵类常见的几种调速方法

正如我们所想的一样，泵类调速的方法有很多。通过不同层面的比较，我们会得出这么一个结论：变频调速在这些方法中是综合性能最好的一种方法。变频调速自身的低频转速、工作效率、动态响应、抗干扰能力等方面的优越性是其它方法无法比拟的。

在国外的泵行业，变频调节技术发展、应用的非常快。经过大量的实践证明，应用变频技术来调节泵的工作，其节能效果是十分显著的。其主要的优点有以下几点：

（1）调速范围广，其调速范围通常会到达20:1，而且在调速允许的范围内均具有较高的调节效率；

（2）调节效率高。如果泵采用变频调节技术，其节能量相对于之前来说是相当可观的。可以说变频调节技术是一种十分高效的调速方法；

（3）对泵的相关调节阀、管道等的使用寿命均有延长的作用，部件的使用寿命延长，相应的就会使部件的维修、更换费用降低，大大减少了人力、物力的投入；

（4）软启动的实现，使得泵在启动时对电网的冲击力减小，当泵停止工作时可以实现软停车，十分有效的防止了水锤现象的出现；

（5）应用变频调节在一定程度上对噪音的减小有限制作用。

（6）变频设备一旦发生故障，泵可以立即退出运行，并改为电网直接对其进行供电，这对泵的持续工作不会带来太多的影响。

3 变频技术的实际应用

我们以55kw大型水泵为例。对于类似这种运行工况范围变化较大的泵，我们要采用变频节能技术对其进行改造。依据其额定功率的大小，选择水泵专用变频器、相配套的专用风机对其进行改造。假设我们改造完成后其市场价在三万元左右。如果按改造后可节约用电量35%来计算的话，一台每天运行10小时以上的水泵一年可节约用电的费用在四万元以上，即一台改造后的水泵可以在不到一年的时间里将成本收回。 所以，运行工况的范围是相对较大的泵类，采用变频节能技术改造是十分有必要的。

但是，变频器调节法不是万能的。对于自身成本较低的家用或者小型泵站使用的潜水泵等，一般不建议采用这种初投资大、改造复杂的的变频器节能技术。因为变频器的价格和水泵本身想比，变频器的价格远高于水泵自身的价格，而且不是短期的成本回收期。所以，对于运行工况不经常改变或者运行工况变化范围小的泵，采用变频调速节能的技术也不是其降低能耗的最有效方法。

4 变频调速泵应用时要考虑的因素及目前的行情

4.1 变频调速泵应用时要考虑的因素。

（1）水泵的工艺特点对调速范围的影响。

（2）定速泵对调速范围的影响。

（3）电机效率对调速范围的影响

4.2 目前的行情

经过大量的市场调研，我国的变频技术只有在近几年才有了大幅度的发展。相比于前几年价格高的变频技术而言，如今的变频技术正在向节能、环保、可持续发展的方向改进，而且变频器的价格也日渐降低，性价比也在不断提高，这是变频技术得以推广的一个重要因素。但是还有一个最不容忽视的问题那就是成本问题，如果能够研发出价格低廉、性价比高的变频器，能够使得变频器的投资，在短时间内得以将成本收回，相信变频器的应用会更加的普遍。现在，世界上一些先进国家的变频技术正在向可靠性能高、功能多样化、变频器小型化、抗公害等方面发展。而我国变频器的市场也在向世界看齐。相信泵变频调速技术必将会得到广泛的应用。

5 结束语

变频技术在水泵行业的大量应用，原因在于其拥有显著的节能效果、安全可靠的工艺和性能良好的调速效果等优点。现如今的社会，正在向资源节约型、环境友好型的社会转变，能源的节约是世界广泛关注的一个问题。把如今的电子电力技术同先进的计算机技术融合起来，形成的节能高科技装置势必会得以推广，而且这对把劳动的生存率升高以及节能减排有着十分重要的意义。

[1]宋春霞.变频调速技术在泵、风机上的节能应用分析[J].犁教育学院学报，2004(02).

[2]汪书苹,盛明珺,胡丹.风机泵类高压变频改造的节能分析及计算方法[J].电力自动化设备,2011(03).