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一、水泵使用情況概述

      工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的負(fù)荷大部分是交流異步電動(dòng)機(jī)，耗電量約占企業(yè)全部電耗的65%左右，尤其水泵類負(fù)荷的效率比較低，在2002年中國(guó)加入世貿(mào)組織之后，企業(yè)必須通過(guò)降低成本來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益。才能增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，在降低生產(chǎn)成本中，節(jié)約用電是一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)環(huán)節(jié)。例如某一供水站，供水系統(tǒng)是根據(jù)用水量的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，是采用調(diào)整泵出門(mén)閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，需要專人值守，在不同的情況下，開(kāi)關(guān)閥門(mén)。勞動(dòng)強(qiáng)度較大，同時(shí)，由于閥門(mén)的強(qiáng)制節(jié)流使泵形成旋渦沖擊，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，對(duì)泵的使用壽命、維護(hù)修理都加大了不利的損耗。再就是由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本恒定，這種調(diào)節(jié)方式形成的供水壓力較高，造成嚴(yán)重的節(jié)流功率損失，泵的效率降低，造成電力的浪費(fèi)。

二、水泵變頻節(jié)能改造的調(diào)速性能

      據(jù)水泵的相似原理可知：當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，得出：同一臺(tái)泵當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，水泵的主要性能參數(shù)將接上述比例定律而變化，并且，在變化過(guò)程中可保持效率基本不變，若水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速可調(diào)，我們就可以改變某臺(tái)水泵的轉(zhuǎn)速以適應(yīng)當(dāng)時(shí)需水量的變化，這樣就可以避免水泵機(jī)組在低效率區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)造成的電動(dòng)機(jī)過(guò)載，另一方面，也可以避免供水壓力偏高所造成的浪費(fèi)。同時(shí)，水泵隨著轉(zhuǎn)速的變慢而使軸功率大為減少，電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之減少，這就是調(diào)速水泵在供水系統(tǒng)中所起的節(jié)能作用。 

三、水泵變頻節(jié)能改造減速的機(jī)泵原理

  根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)工作原理中的轉(zhuǎn)速關(guān)系，n=60f(1-s)/p,從公式中得出：均勻改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源頻率，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，軸功率就相應(yīng)減少，電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之減少，這就是水泵調(diào)速的節(jié)能作用。

交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速物性為一條稍向下傾斜的曲線，如圖A所示，調(diào)速時(shí)的特性仍為稍向下傾斜曲線，是在不同頻率時(shí)相互平等的一組曲線，如圖B所示：

從圖 A、圖B中可以看出，變頻器的調(diào)速特性基本保持了電動(dòng)機(jī)固有的轉(zhuǎn)速特性，它是一組不同頻率時(shí)相互平行的特性曲線。

變頻調(diào)速具有以下優(yōu)點(diǎn)： 

①轉(zhuǎn)差率小，轉(zhuǎn)差損失小，效率可高達(dá)90~95%以上。 

②實(shí)現(xiàn)平滑地?zé)o級(jí)調(diào)速，精度高，調(diào)速范圍寬（0~100%），頻率變化范圍大（0~50Hz）。 

③起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大（可達(dá)額定值的1.1倍），實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)減輕啟動(dòng)電流的沖擊。 

④提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)。 

⑤變頻器可采用高速度的16位CPU與專用的大規(guī)模集成電路配合，用軟件實(shí)現(xiàn)V/5自動(dòng)調(diào)整，具有與計(jì)算機(jī)可編程控制器聯(lián)機(jī)控制的功能，容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。

⑥安裝容易，調(diào)試方便，操作簡(jiǎn)單。

⑦不僅適用于水泵，風(fēng)機(jī)類負(fù)荷的節(jié)能調(diào)速，而且也適用于舊設(shè)備的改造，對(duì)改善工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量都有其明顯作用。 

四、水泵變頻節(jié)能改造案例分析

  上述案例中，電機(jī)功率為45KW，安裝變頻器一臺(tái)，運(yùn)行三個(gè)月，節(jié)電效果明顯。

生活水泵變頻減速節(jié)能測(cè)試數(shù)據(jù)如表A、表B所示：

  表A安裝變頻器前的測(cè)試數(shù)據(jù)（f=50Hz）

  表B安裝變頻器前的測(cè)試數(shù)據(jù)（f=50Hz）

供水的高峰與低谷是隨作息時(shí)間及生活習(xí)慣不同的變化的，為保證樓房高房及遠(yuǎn)距離居住的職工正常用水， 我們采用了恒壓供水方式，即保持管網(wǎng)壓力為 4KG電動(dòng)機(jī)頻率隨壓力變化，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。 

以10天運(yùn)行記錄分析： 

安裝變頻器前：供水量12785T，耗電7132KWH，平均單耗0.558KWH/T，平均時(shí)耗39.187KW/H。 

安裝變頻器后： 供水量：12819T；耗電5412KWH，平均單耗0.422KW/T，平均時(shí)耗29.254KWH。

前后相比，10天供水量幾乎相等，而耗電減少1720KWH，平均單耗降低0.136KWH，節(jié)電率24.37%，平均時(shí)耗降低9.942KW/H，節(jié)電率25.37%，平均節(jié)電率達(dá)24.87%，節(jié)電效果顯著。

投資回報(bào)期短： 按平均每天運(yùn)行時(shí)間為18小時(shí)計(jì) 

年運(yùn)行時(shí)間 =18×365=6570小時(shí) 

年節(jié)電量 =（投入前平均時(shí)耗-投入后平均時(shí)耗）×年運(yùn)行時(shí)間=(39.187-29.254)×6570=65319（KWH） 

按電費(fèi)單價(jià)1元=年節(jié)電折合人民幣 

年節(jié)電費(fèi) =電費(fèi)單價(jià)×年節(jié)電量=1×65319=65319元 

投資回報(bào)期6-8個(gè)月，水泵變頻節(jié)能改造與其他節(jié)能技術(shù)相比投資回報(bào)期限明顯縮短。