一、 小序
在工业生产和产品加工制造业中 ，风机泵类装备应用规模普遍,其电能消耗和诸如阀门挡板相关装备的节约损失以及维护维修用度占到生产本钱的7%~25% 是一笔不小的生产用度开支 ，随着经济刷新的一直深入 ，市场竞争的一直加剧 ，节能降耗业已成为降低生产本钱提高产品质量的主要手段之一。
而上世纪六十年月初生长起来的变频调速手艺正是顺应了工业生产自动化生长的要求 ，开创了一个全新的智能电机时代 ，一改通俗电念头只能以定速方法运行的陈腐模式 ，使得电念头及其拖动负载在无须任何改动的情形下即可以凭证生产工艺要求调解转速输出 ，从而降低电机功耗抵达系统高效运行的目的。
同时由于变频器兼具软启动的特点 ，使得装备启动时对其他用电装备的攻击大大减小 ，还可以提高相关电气装备的寿命 ，镌汰整个供电系统的冗余容量设计。
电力电子变频调速手艺引入我国并获得推广 ，现已在电力、冶金、石油、化工、造纸、食物、纺织、楼宇、市政工程等多种行业的电机传动装备中获得现实应用。现在变频调速手艺已经成为现代电力传下手艺的一个主要生长偏向 ，卓越的调速性能 ，显著的节电效果既可以改善现有装备的运行工况 ，提高系统的清静可靠性 ，延伸装备使用寿命等优点。随着应用领域的一直扩大而获得充分的体现。
二、 综述
通常在工业生产产品加工制造业中 ，风机装备主要用于锅炉燃烧系统 ，烘关连统 ，冷却系统 ，透风系统等场合。凭证生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标举行控制和调理 ，以顺应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调理风门挡板开度的巨细来调解受控工具 ，这样岂论生产的需求巨细风机都要全速运转 ，而运行工况的转变则使得能量以风门挡板的节约损失消耗掉了。在生产历程中不但控制精度受到限制 ，并且还造成大宗的能源铺张和装备消耗 ，从而导致生产本钱增添、装备使用寿命缩短、装备维护维修用度高居不下。
泵类装备在生产领域同样有着辽阔的应用空间 ，提水泵站水池储罐给排系统、工业水油循环系统、热交流系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等装备 ，并且凭证差别的生产需求 ，往往接纳调解阀、回流阀、阻止阀等节约装备举行流量压力水位等信号的控制 ，这样不但造成大宗的能源铺张 ，管路阀门等密封性能的破损 ，还加速了泵腔阀体的磨损和汽蚀严重时损坏装备 ，影响生产危及产品质量。
风机泵类装备大都接纳异步电念头直接驱动的方法运行 ，保存启动电流大、机械攻击电气� ；ぬ卣鞑畹热醯� ，不但影响装备使用寿命 ，并且当负载泛起机械故障时 ，不可瞬间行动� ；ぷ氨� ，时常泛起泵损坏的同时电机也被销毁的征象。
近年来出于节能的迫切需要和对产品质量一直提高的要求 ，加之接纳变频调速器（简称变频器） ，易操作、免维护、控制精度高 ，并可以实现高功效化等特点 ，因而接纳变频器驱动的计划最先逐步取代风门挡板阀门的控制计划。
变频调速手艺的基来源理是凭证电机转速与事情电源输入频率成正比的关系：n =60f (1-s) /p ，（式中n、f、s、p 划分体现转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数） ；通过改变电念头事情电源频率抵达改变电机转速的目的变频器 ，就是基于上述原理接纳交-直-交电源变换手艺电力电子微电脑控制等手艺于一身的综合性电气产品。
三、 节能剖析
通过流体力学的基本定律可知风机泵类装备均属平方转矩负载其转速n 与流量Q ，压力H 以及轴功率P 具有如下关系：Q∝n ，H∝n2 ，P∝ n3 ； 即流量与转速成正比 ，压力与转速的平方成正比轴功率与转速的立方成正比。
以一台水泵为例它的出口压头为 H0 出口压头即泵入口和管路出口的静压力差额定转速为 n0,阀门全开时的管阻特征为 r0,额定工况下与之对应的压力为 H1,出口流量为 Q1。流量-转速-压力关系曲线如下图所示：
在现场控制中 ，通常接纳水泵定速运行出口阀门控制流量。当流量从Q1 减小50%至Q2 时 ，阀门开度减小使管网阻力特征由r0 变为 r1 ，系统事情点沿偏向I 由原来的A 点移至B 点 ；受其节约作用压力H1 变为H2。水泵轴功率现实值（kW）可由公式： P =Q • H /（ηc • ηb）×10-3 得出。其中P 、Q 、H 、ηc 、ηb 划分体现功率、流量、压力、水泵效率、传动装置效率 ，直接传动为1。 假设总效率（ηc •ηb ）为1 则水泵由A 点移至B 点事情时电机节约的功耗为AQ1OH1 和BQ2OH2 的面积差。 若是接纳调速手段改变水泵的转速n ， 当流量从Q1 减小50%至Q2 时 ，那么管网阻力特征为统一曲线r0 ，系统事情点将沿偏向II 由原来的A 点移至C 点 ，水泵的运行也更趋合理。在阀门全开 ，只有管网阻力的情形下 ，系统知足现场的流量要求能耗势必降低。此时电机节约的功耗为AQ1OH1 和CQ2OH3 的面积差。较量接纳阀门开度调理和水泵转速控制 ，显然使用水泵转速控制更为有用合理 ，具有显著的节能效果。
另外 ，从图中还可以看出：阀门调理时将使系统压力 H 升高 ，这将对管路和阀门的密封性能形成威胁和破损 ；而转速调理时 ，系统压力H 将随泵转速n 的降低而降低 ，因此不会对系统爆发不良影响。
从上面的较量不难堪出：当现场对水泵流量的需求从100%降至50%时 ，接纳转速调理将比原来的阀门调理节约BCH3H2 所对应的功率巨细 ，节能率在75%以上。
与此相类似的 ，若是接纳变频调速手艺改变泵类、风机类装备转速来控制现场压力、温度、水位等其它历程控制参量 ，同样可以依据系统控制特征绘制出关系曲线得出上述的较量效果。亦即 ，接纳变频调速手艺改变电机转速的要领 ，要比接纳阀门、挡板调理更为节能经济 ，装备运行工况也将获得显着改善。
四、 节能盘算
关于风机、泵类装备接纳变频调速后的节能效果 ，通常接纳以下两种方法举行盘算：
1、凭证已知风机、泵类在差别控制方法下的流量负载关系曲线和现场运行的负荷转变情形举行盘算。以一台IS150-125-400 型离心泵为例 ，额定流量200.16m3/h ，扬程50m ；配备Y225M-4 型电念头 ，额定功率45kW。 泵在阀门调理和转速调理时的流量—负载曲线如下图示。凭证运行要求 ，水泵一连24 小时运行 ，其中天天11 小时运行在90%负荷 ，13 小时运行在50%负荷 ；整年运行时间在300 天。
则每年的节电量为： W1=45×11×（100% -69% ）×300=46035kW•h
W2=45×13×（95% -20%）×300 =131625kW•h
W = W1+W2=46035+131625=177660kW•h
每度电按0.5 元盘算,则每年可节约电费8.883 万元。
2、凭证风机、泵类平方转矩负载关系式： P / P0= （n / n0） 3 盘算 ，式中为P0 额定转速 n0 时的功率 ；P 为转速 n 时的功率。
以一台工业锅炉使用的22 kW 鼓风机为例。运行工况仍以 24 小时一连运行 ，其中天天11 小时运行在90%负荷（频率按46Hz 盘算,挡板调理时电机功耗按98%盘算） ，13小时运行在50%负荷（频率按20Hz 盘算 ，挡板调理时电机功耗按70%盘算） ；整年运行时间在300 天为盘算依据。
则变频调速时每年的节电量为W1=22×11×[1-（46/50）3]×300=16067kW•h
W2=221×3×[1-（20/50）3]×300=80309kW•h
W = W1+W2=46035+131625=177660kW•h ??
挡板开度时的节电量为：W1=22×（1-98%）×11×300=1452kW•h
W2=22×（1-70%）×11×300=21780kW•h
Wd = W1+W2=1452+21780=23232kW•h
相较量节电量为：W= Wb-Wd=96376-23232=73144kW•h
每度电按0.5 元盘算 ，则接纳变频调速每年可节约电费3.657 万元。
某工厂离心式水泵参数为：离心泵型号6SA-8 ，额定流量53. 5 L/s ，扬程50m ；所
配电机Y200L2-2 型37 kW。对水泵举行阀门节约控制和电机调速控制情形下的实测数据纪录如下：
流 量 L/s 时间（h ） 消耗电网输出的电能 （kW•h ）
阀门节约调理电机变频调速
47 2 33.2×2=66.4 28.39×2=56.8
40 8 30×8=240 21.16×8=169.3
30 4 27×4=108 13.88×4=55.5
20 10 23.9×10=239 9.67×10=96.7
合计 24 653.4 378.3
相比之下 ，在一天内变频调速可比阀门节约控制节约275.1 kW•h 的电量 ，节电率达42.1%。
五、 竣事语
风机、泵类等装备接纳变频调速手艺实现节能运行是我国节能的一项重点推广手艺 ，受到国家政府的普遍重视 ，《中华人民共和国节约能源法》第39 条就把它列为通用手艺加以推广。实践证实 ，变频器用于风机、泵类装备驱动控制场合取得了显著的节电效果 ，是一种理想的调速控制方法。既提高了装备效率 ，又知足了生产工艺要求 ，并且因此而大大镌汰了装备维护、维修用度 ，还降低了停产周期。直接和间接经济效益十明确显 ，装备一次性投资通�？梢栽�9 个月到16 个月的生产中所有收回。
