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变频调速技术在水泵节能中的应用
变频调速节能技术是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。自80年代世界各国将其投入工业应用以来，它显示出了强劲的竞争力，其应用领域也在迅速扩展。现在凡是可变转速的拖动电机，只要采用该项技术就能取得非常显著的节能效果。
随着我国工业生产的迅速发展，电力工业虽然有了长足进步，但用电企业的节电潜力及义意乃然十分巨大。就我公司而言，用电设备的电能消耗中风机水泵类设备占有了很大的比例（约30%），因此对于月耗电近70万度计且24小时连续运转的企业来讲，30%就意味着其节电效益论万度/月计，变频技术应用于风机水泵类设备会投入必要的资金，但在这么巨大的节电潜力面前，意味着回收周期将是暂短而可期。这是由于许多风机、水泵的拖动电机处于恒速运转状态，而实际生产中的风、水流量要求往往不在量产定型离心泵的铭义参数工况下工作，甚至处于变工况状态下运行；况且还有许多设备在进行系统配置设计时，设备选型为降低成本，往往总是选择市埸量产定型配置，为保证设备的铭义出率，大多容量选择得偏大采用，系统匹配留有储备余量，这往往是“大马拉小车”，造成大量的能源浪费。因此，搞好风机、水泵的节能工作，对企业效益具锦上添花之意义。
1水泵调速运行的节能原理
一、管路特性
当离心泵安装在既定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关，即在输送液体的过程中，泵和管路是互相制约的。所以，在讨论泵的工作情况之前，应先了解与之相联系的管路状况。
在图1所示的输送系统中，为完成从低能位1处向高能位2处输送，单位重量流体所需要的能量为，则由柏努利方程可得：
（1-1）
式中：------将单位量液体由1移至2所需的总机械能量；
-----将单位量液体由1移至2处变化的势能；
-----单位液体所具有的动能；-----单位量液体所具有的压力能；
----单位量液体经过管道的损耗能量；
这里我们主要讨论单位量液体在管道内能量的损耗
（1-2）
其中图一

式中Qe——管路系统的输送量，m3/h
故

或
（1-3）
式中系数

因此,由上式可以看出,式中当,,一定,这是由实际工作条件所决定的.当发生变化直接影响到阻力损耗的大小.
二、离心泵的流量调节
如果工作点的流量大于或小于所需要的输送量，应设法改变工作点的位置，即进行流量调节。具体方法有以下几种。
（1）改变阀门的开度
图三、改变阀门开度调节流量示意意图
图二、管路特性曲线与泵的工作点图量示意意图

改变离心泵出口管线上的阀门开关，其实质就是改变管路特性曲线。当阀门关小时，管路的局部阻力加大，管路特性曲线变陡，如图3中曲线1所示，工作点由M移至M1，流量由Q减小到Q1。当阀门开大时，管路阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，如图中曲线2所示，工作点移至M2，流量加大到Q2。
图四、改变转速调节流量示意图
用阀门调节流量迅速方便，且流量可以连续变化，适合连续变化生产的特点。所以应用十分广泛。缺点是是阀门的调节相当于增减来控制管阻损失以达到调整流量和管路终端出口压力，因此,减小能耗是可实现经济节能的主要因素。
（2）改变泵的转速
改变泵的转速实质上是改变泵的特性曲线。泵原来转数为n，工作点为M，如
图4所示，若把泵的转速提高到n1，泵的特性曲线H－Q往上移，工作点由M移至M1，流量由QM加大到QM1。若把泵的转速降至n2，工作点移至M2，流量降至QM2。这种调节方法能保持管路特性曲线不变。当流量随转速下降而减小时，阻力损失也相应降低，
看来比较合理。但需要变速装置或价格昂贵的变速原动机而复杂，维护维修工作要求也很高，故实际生产设备中很少采用。
从上分析可知，在半导体变频器问世前要通过改变泵叶轮转速实现泵与管道系统的特性匹配来达到节能是较困难而复杂的。由于阀门节流简单而赚价，采用调节阀门开度来实现流量调节几乎已约定成俗，被大量采用。因此风机、水泵类设备的节能大多局限于制造时提高风机、水泵本身的效率上。在当前半导体变频器大量应用的今天，在技术上已无障碍，而且安装使用维护都较简单，况且单从经济角度来讲已有足够理由了。
另外尽可能使管路系统合理安排，采用管阻小的复合材料等方法也可降低管路损耗，但仍然采用节流流量控制的话，由上面（1）分析可知，其节流操作所产生的损耗还是无法避免。
2、变频调速节能的实现
用调速控制时，当流量要求从Qm减小到Qm1，由图4可知，其阻力点不变，即管路系统特性不变，泵的特性取决于转速。如果把速度从N100降到N80，运行工况点则从M点移到M2点，扬程从H0下降到H2，流量QM下降到QM2。
根据离心泵的特性公式：
P＝QHr／102η（2-1）
式中：P——水泵使用工况轴功率（kw）
Q