水泵节能
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水泵节能范文第1篇
水是我们的生命之源，水与我们的生活息息相关，这种相关性与提升生活质量没有必然的联系，水仅仅作为一种生理上的必要物质和生产过程中的必备材料为我们切实需要。因此我们必须完善生活和生产中的供水系统，以便于它们能即时满足我们对水源的需要。而水泵作为一个简单的调控装置，对于供水系统却有着重大的意义，它能够调节供水系统的水源供给量，进而避免不必要的水资源的浪费，藉此来完成水资源的节约与水资源在传输过程中的能源节约。因此若想提升城市的整体节水能力，就必须对水泵的节能效应有一个全面的了解。
1 供水系统中水泵控制的现状
1.1 受时令影响较大
水资源是我国宝贵的资源之一，具有流动性、呈地域性分布、易受时令影响、易污染以及能够因流经地势的差异而产生一定的水能势能的特点，因此水资源易受外界干扰，对水资源的控制难度较大。并且我们对水资源的需求会因时令或需求性质的改变而改变，因时令的改变体现在四季的交替上。
这种交替产生的变化可以被分为两种，第一，对水源的需求在四季的变化，春夏更迭、整个夏季、夏秋更迭期间的天气相对较为炎热，此时因太阳几乎直射大地，所产生的热量就要远大于平时的3个季节，因此这份热量会使我们身体中的水分迅速蒸发，从而我们就会出现缺水的征状，此时我们对水的需求会直线增多。而这中需求最大化对徐供水系统的压力也会随之增大。第二，对水的供给也会因时令而变，冬季气温相对低，某些地方甚至会达到零度以下，因为水的凝结点在零度，一旦温度低于零度，水就会凝固成冰，而这对于供水系统来说无疑是不利的，用水系统需要就此展开破冰取水等一系列复杂的工程项目，而这也就使得供水系统的压力在无形之中增加了不少。但无论是哪种变化引起的供需波动都会对水泵控制程序造成巨大的压力，水泵的调节引起的高水压就会在一定程度上使得大量的能源被浪费。
1.2 易受突发状况影响
人们对水的使用要以实际的生产和生活为主，相对而言，人们的生活用水较为固定，因此在人们的日常生活用水之中，不会出现太大的波动，即使出现洗衣做菜甚至因水管漏水、爆裂所引发的小幅度水源流失现象，也还在水泵的控制范围之内，因此生活用水的波动化相对而言可以忽略不计。但是工业用水就不一样了，因为工业工程量与工业项目的不同，在用水量上可能就会出现巨大的变化，因此这对于水泵操作人员就提出了较为细致的要求，工作人员必须无时无刻地依据人们在工业生产中用水的需求打开和关闭相应的水泵组合，从而保证这些生产过程中的水源供给能够依照人们的需求有序调配。
但是这种人工化的工作方式难免缺少了智能化的控制优势，因为人工与智能化机械在这一方面始终存在一定的差距，因此人工频繁地开关水泵控制装置势必会对水泵的使用寿命造成一定的影响，而由此也会连带到使水泵运作的电动能源的发动机和相应的资源传递管道上，这两处水泵循环供水机制的关键部位在频繁地开关下也会渐渐失去活力，进而导致设备老化、故障，从而拖慢水泵节能的相关进程。
2 改进方案的设计理念
本方案采用闭环变频调速变恒水压控制系统，以系统的安全性、灵活性及方便的操作性为性能指标，在经济合理的前提下力求实现高效节能和高可靠性，同时减轻工作人员劳动强度，提高生产效率和综合自动化控制水平。本方案采用可编程序控制器PIE作为检测和控制核心，以变频调速器为执行设备，根据供水经验以相应时期和时段的压力值为目标设定值，管网水压为目标值的闭环控制方式对3台（以一拖三为例）供水泵组进行自动化控制，变恒水压供水，自动运行，手动后备，连锁控制。本方案通过对3台泵组进行变频加工频模式全自动控制，稳定管网水压，达到恒水压供水的目的。控制室人员通过控制屏可进行泵组的开停操作、恒水压控制设定、水压监控、水压异常报警、泵组运行异常报警等对被控对象进行控制监视和事故处理。
3 经过改进的控制系统结构和功能
3.1 系统构成
系统框图如图1所示。在泵站设一中规模PLC控制器，用于控制交流变频调速器恒水压供水系统和负责泵站各种电气、水压等参数的监控，也可进一步与上位监控站联网通讯，实现智能控制。
在恒水压供水时，先人工设定PLC控制器压力目标值，PLC控制器根据压力传感器反馈信号与设定值比较来决定调节变频器的频率、电压输出。若水压仍未达到设定值时，PLC通过变频、工频运行切换（如切断K1，接通K4、K2）使原泵组转为工频运行，同时使另一泵组处于变频调节状态，进行闭环调节直至压力平衡，反之亦然。
3.2 能够实现的功能
（1）通过调节开、停工频泵组数量和变频调速泵的转速，达到调节并稳定管网水压的目的；（2）以管网水压参数为控制目标，达到节能供水；（3）3台泵组均为软起动工作，减少了起动电流冲击和机械磨损，延长了设备的使用寿命；（4）以“先人先出”原则对3台水泵进行优化组合，循环投入或切换，使各泵高效工作并磨损均匀；（5）泵组的变频、工频运行实现无扰动切换；（6）每台泵组的后备手动现场控制功能确保了在故障情况下能不间断供水；（7）具有水压异常和泵组异常报警功能。
结束语
总而言之，水泵节能控制在供水系统之中起着至关重要的作用，水泵节能控制体系可以说是供水系统的核心，对于供水系统的节能化改革有着十分重要的推动作用，而这份推动有利于我国水源调配机制的合理化革新，有利于维持人们的生活以及工业生产的有序化进行，同时还有利于我国水资源节约体系的建立与完善。因此相关部门要重视水泵节能机制的巨大作用，并以此来推进我国供水体系的整体革新与全面发展。
参考文献
[1]葛胜升.恒压供水中水泵调速控制的节能分析[J].琼州学院学报，2012.
[2]李治国.供水系统中水泵的节能控制[J].流体机械，2005.
水泵节能范文第2篇
【关键词】离心水泵 变频调速 节能
1 现状
目前对于高能耗企业来说如何节能降耗是企业发展的当务之急。供水车间的职能是为生活区居民和前方生产厂提供水源，车间运行水泵必须全年连续运转，离心水泵节能措施不到位必定会造成能耗高，而车间10台离心水泵生产年代比较早，都是sh型号，在当今能源日趋紧张的情况下，如何正确地进行水泵选型，及时调节水泵工况点，使水泵运行在较高效率区，认真做好水泵维护，提高设备检修质量，提高变频泵供水效率、优化水泵对于节约电耗，降低成本，提高企业经济效益具有很大的经济意义。很多企业目前大多数采取的调节方式是通过调节进出水阀门满足水量需求，这是高消耗能源的做法。目前供水车间运行机组有3台高压变频机组，1台低压变频机组，如何更大效率的提高水泵运行状态，节能降耗，从以下几个方面进行分析。
2 提高水泵运行效率
2.1造成离心泵效率低的原因：
2.1.1离心泵的运行工况点偏离了设计工况点，造成的离心泵的运行效率低。而要提高离心泵的运行效率必须降低水泵内损失。在相同供水量下，电机和水泵的效率越高，电机输入功率越小，电耗就越小。
2.1.2管路效率低。当被输送液体或流量发生变化时，经常见到的调节方法是通过阀门开度的调整，虽然这样可以保证设备的运行，但是却造成了管路的阻力大，能源消耗过多，造成了离心水泵效率低。而大部分企业采取的都是采用恒速泵调整调整泵出口阀门开度实现水量控制。
2.1.3某些选择的离心水泵型号本身效率比较低，没有来考虑清楚本身需求的最大流量和扬程，而很多情况是由于检修安装不当，导致离心泵内损失过大，使得离心泵没有发挥应有的作用，在低效率下运行。
2.2提高离心水泵运行效率的措施
2.2.1提高水泵的机械效率
2.2.1.1降低轴承摩擦损失：同一种轴承，如果安装质量不同，运行维护不同，其功率损失也不同，车间按照公司TPM办公室制定的《油管理规范》对离心泵进行按时准确的加换油（脂），这样能有效的保证降低轴承摩擦损失。
2.2.1.2降低轴封装置摩擦损失：以前车间离心水泵采用的都是填料密封，而现在大力推广的为机械密封，摩擦损失降低，维护量也相对减少，截止到2009年车间10台离心水泵由填料密封全部更换为机械密封。
2.2.2提高水泵的水力效率
离心水泵材质基本都是铸铁，不进行机械加工，从而增加了流体的流动损失。一般可采取以下方式来减少流动损失：①在泵体内比表面涂刷涂料或涂漆使得表面光滑减少损失。此方法实施率不高。②流道不宜过长，否则使得流动损失增加。车间10台泵都是分别分布在两个泵房，老泵房7台，新泵房3台，泵房前后都是集水池，管道长度适中，流动损失不会增加。
3 叶轮车削
叶轮车削是一种既简单又省钱的水泵节能措施，随着叶轮的直径减小，流量，扬程，功率也在减少，功率也会减少很多。切割叶轮或者把原来的叶轮去掉换成同等直径的较小的叶轮是很好的节能提效方法。这个也是目前车间针对离心泵采取最广泛和有效的一种节能措施。
4 变速调节
离心水泵一般都是根据最大负荷选用的，而当泵的扬程变化幅度较大，那么就要采取变速调节，也就是改变水泵的工况点。离心水泵的工况点是由水泵的特性曲线和管路系统特性曲线来决定的，因此改变任何一个特性曲线都能达到调节的作用，目前水泵的流量调节方式有调节阀门控制，变速控制和泵的串并联调节。对于目前的水泵流量调节方式来说，变速控制比调节阀门控制节约的成本大很多，通过变速调节，原来消耗在阀门的功率可以完全避免，取得良好的节能效果。而且通过泵变速调节流量还有利于降低水泵发生气蚀的可能性。目前企业对生产单耗要求越来越高，车间生产广泛运用变频技术达到节能降耗。
几年来供水运行的几种机泵匹配方式：
两台（或以上）恒速泵匹配运行（2000年前）
变频机组与恒速泵匹配运行（2000年-2008年）
变频机组单机组运行（2008年至今）
三种运行方式的生产单耗比较（历史数据）
第一种2200千瓦时/万吨左右 第二种2000千瓦时/万吨左右
第三种1650千瓦时/万吨以下
班组生产单耗计算方法：
单耗=本班运行机组电量÷本班总供水量 电量=电度表度数×倍率
车间不同运行机组倍率为：
由水泵工作原理可知：水泵流量与水泵（电机）转速成正比，水泵扬程与水泵（电机）转速平方成正比，水泵轴功率等于流量与扬程乘积，故水泵轴功率与水泵转速三次方成正比（既水泵轴功率与供电频率三次方成正比）。 即水泵转速下降时，水泵的轴功率将成三次方下降，因此，变频机组节能效果明显。
车间机组匹配方式
2#变频机组 3200 - 2000 m?/h
1#变频机组 2500 - 1000 m?/h
9#变频机组 1200 - 600 m?/h
当用水量短时间超过变频机组供水上限值时，匹配一台恒速泵，尽量不选用同时运行两台恒速泵运行方式，目前车间采取的是单台运行2#变频机组的方式，节能效果最理想。
采用变频器对电动机进行调速调节水泵流量的办法，在节约能源和提高效率有非常好的效果，离心水泵在实际使用中降低能耗是一项系统的工作，应该从多方面入手，使得水泵能运行在高效工况点附近，就能完全降低水泵能耗，达到节能的目的。
水泵节能范文第3篇
关键词：学校供水；变频节能
1变频调速恒压供水系统的组成及工作原理
变频调速恒压供水系统主要包括：控制器（PID，PLC）、变频器、微机控制、电气控制和水泵机组等部分组成（见图1）。由此构成一个压力负反馈闭环控制系统（见图2）。该系统通过安装在水泵出水管上的压力传感器，把出口压力变成0- 5v的模拟信号，经前置放大、多路切换、A/ D变换成数字信号，送入单片机，经单片机运算与给定参量进行比较，得出一调节参量，经由D/ A变换把这一调节参量送给变频器，控制其输出频率变化[1-2]。用户需水量与频率的变化有关：用水多时，频率提高，水泵电机转速加快。
2变频调速恒压供水系统的节能原理
2.1调速原理
水泵电机绝大部分是二相交流异步电动机，根据交流电机的转速特性，电动机的转速n的大小与电压、、电源频率f、电机的极对数P及转差率、的大小有关，由下式表示：
n= 60f（1-s）/p
式中 n一电机转速，r/ min；
f一电流频率，Hz；
s一转差率，一般取0.2；
P一电机极对数。
当水泵电机选定后，p、s都为定值，也就是说电机转速的大小与电源的频率高低成正比，频率越高，转速越高，频率越低，转速也就越低。变频调速就是根据这一原理应用微机和压力传感器，将供水管网所需压力选定，管网内流量的变化引起压力变化，由传感器将变化的压力信号传给微机，经微机处理后，变频器改变水泵电机供电频率，从而改变电机的转
速，达到管网测压点的压力恒定。以满足管网最不利点的用水要求。
2.2变频调速泵节能原理
供水系统的水泵在变速运行时通过改变水泵的转速，从而调节输出流量以适应用水量的变化，并可保证管网压力的恒定，水泵始终在高效率的工作状况下运行。用水量减少时，水泵转速降低。由于水泵的轴功率与转速的二次方成正比，转速下降时，轴功率急剧下降。故变速调节流量在提高机械效率和减少能源损耗方而，是最为经济合理。
轴功率与转速的关系式：
式中 N一额定轴功率，kW；
N1一变速运行时轴功率，kW；
n1一变速后的转速，r/ min；
n一额定转速，r/ min。
当水泵转速降低10%时，轴功率降低27%。当水泵转速降低20%时，轴功率降低49%。恒速泵与变速泵（变频调速）的轴功率相比，当水泵运行的平均流量为额定流量的80%以下时，恒压变频调速供水系统节能近50%，节能效果特别显著。
3变频调速恒压供水系统的循环变频控制原理
变频调速恒压供水系统可控制多台（2～6）性能相同的水泵，其中总有一台（任意一台）水泵处于变频调速状态，其他为恒速或停机等待状态。
以3台水泵为例，采用可编程控制器（PLC）及变频器（带PID），循环变频控制原理[3-4]。如下：首先规定各参数的代表符号：P0（压力设定值），P1（压力检测信号值），f（变频器输出频率），f0（变频设定最高频率），f1（变频器设定最小频率）。加上启动信号后，变频启动1号泵，比较P0与P1的值，如果P0>P1，则f上升；反之，则下降。
当f f0时，将1号泵切换为工频运行，2号泵变频启动。此时若f仍大于f0，将2号泵切换为工频运行，3号泵变频启动，1号泵继续工频运行。当f f1时，则停止1号泵，2号泵工频运行，3号泵继续变频运行；若f仍小于f1，则停止2号泵，3号泵继续变频运行。当f再次大于f0时，将3号泵切换为工频运行，1号泵变频启动，2号泵停止；此时若f仍大于f0，将1号泵切换为工频运行，2号泵变频启动，3号泵继续工频运行。
当f f1时，2号泵继续变频运行，1号泵继续工频运行，停止3号泵；若f仍小于f1，则停止1号泵，2号泵继续变频运行。当f f0时，将2号泵切换为工频运行，3号泵变频启动；此时若f仍大于f0，将3号泵切换为工频运行，1号泵变频启动，2号泵继续工频运行。当f f1时，则停止2号泵，3号泵继续工频运行，1号泵继续变频运行；若f仍小于f'1，则停止3号泵，1号泵继续变频运行。
这样，使每台水泵在工频和变频之间切换，水泵之间做到先开先停，后开后停，即所谓循环调频，合理利用资源。
4变频调速恒压供水系统的特点
4.1系统安全可靠
采用变频调速技术实现交流电机平滑调速，启动电流小，减小了启动时对电网的冲击和对管路、阀门的机械冲击，延长了管路和阀门的使用寿命，使交流调速系统的性能指标能与直流调速系统媲美。
4.2控制精确
自动环节采用了PLC与变频器控制，多台电机均能可靠地实现软启动，避免了启动电流过大对电网的影响，大大延长了设备的使用寿命。
4.3高效节能
节能效果显著，控制器依据测量压力自动调节管网压力，实现恒压变量或变压变量控制，在高用水期内多台泵工作，在低用水期内自动减少工作水泵的台数，使水泵一直在高效率下运行，既满足了供水需要，又节约了电能。
5结语
高校校园供水系统采用变频调速恒压供水装置可节约电能，压力传感器最好装于最不利用水点。变频范围在40- 50Hz，电动机及水泵木身的效率均工作于高效区，节能效果明显。
参考文献：
[1]许振茂.变频调速装置及调试、运行与维修.北京：兵器工业出版社
[2]郭立君.泵与机.北京：水利电力出版
水泵节能范文第4篇
关键词：变频器 潜水泵 节能
中图分类号：TD442 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00
1 变频器的构成及其作用
变频器又被称之为VFD，变频与微电子是其应用的两大关键技术，它能够凭借内部IGBT的开断对输出电源的电流和电压进行调整，并按照电机的使用需要提供相应的电源电压，进而达到调速、节能的目的。不仅如此，VFD还具备过流、过压、过载保护等功能。
（一）变频器的构成
变频器主要是由整流器、平波回路和逆变器等构成。其中整流器多以二极管变流器为主，它能够将工频电源直接转换为直流电源，也可采用两组晶体管变流器组成可逆变流器，这样便可以实现再生运转；平波回路可以对电压波动起到有效的抑制作用，当变频器本身的容量较小时，若是电源与主电路构成器件之间仍有余量，则可省去电感采用比较简单的平波回路；逆变器与整流器相反，它是将直流功率变换为要求频率的交流功率，并以预先确定好的时间使开关导通或是关断。
（二）变频器的作用
目前，变频器在工业生产中获得了广泛的应用，其最为显著的功能和作用主要体现在以下几个方面：
1.变频节能。该作用在风机和水泵上的体现最为明显。通常情况下，为确保生产的可靠性和稳定性，各种机械设备在设计制造的过程中都预留出了一定的余量，若是电机无法在满载的情况下运行时，多余的力矩会使有功功率的消耗增大，由此一来便会造成电能浪费。传统的水泵调速方法是利用调节入口位置处的挡板、阀门开度对给水量进行调节，由于输入功率较大，所以一部分能源会消耗在截流的过程当中。而使用VFD进行调速时，当流量要求减小时，只需要通过降低泵的转速便可满足运行要求，这样便可以达到节能的目的。
2.软启动节能。实践表明，当电机以硬启动的方式启动时，会给电网带来比较严重的冲击，并且对电网容量的要求也相对较高，启动过程中产生的电流与震动对挡板及阀门的损害较大，由此会导致设备的使用寿命缩短。而采用VFD后，可以借助其软启动功能使启动电流由零开始，最大电流值不会超过额定电流，这样既达到了节能效果，而且还能延长设备的使用年限。
2 变频器在潜水泵中的应用与节能
潜水泵归属于离心泵的范畴，一套完整的潜水泵机组主要是由以下几个部分构成：水泵、潜水电机、输水管路以及控制开关等。在雨水和生活污水抽排中，潜水泵的应用较广，但在实际应用中发现，潜水泵的能耗较高，为了解决这一问题，可在潜水泵机组中加装变频器，以此来实现节能降耗的目标。变频器在潜水泵中应用时，关键参数的设计是最为重要的环节，其直接关系到节能效果。
（一）变频器容量
目前，最为常用的变频器控制方式主要有以下几种：
1.电压与频率线性关系。这种控制方式可用于同步电机或是多台电机并联。2.FCC。其又被称之为磁通电流控制，通过该控制方式能够使电机始终保持在全磁通的状态，进而达到降低功耗的目的。3.电压与频率平方关系。这种控制方式常被用于水泵和风机当中。
因绝大多数通用变频器采用的都是电压与频率平方关系的控制方式，其对泵类负载也同样适用，所以变频器容量的选择成为关键环节。为了确保所选变频器的容量符合电机的要求，可以按照电机容量的计算结果来匹配变频器的容量。为了便于研究，本文将电机容量设定为50kW，那么变频器的容量应当不小于50kW。在综合考虑性价比等因素的基础上，50kW水泵电机可以选用施耐德公司出品的ATV61系列变频器，该变频器的最大连续工作电流为116A，而水泵电机的额定电流为131.3A。需要注意的是，变频器的容量并不是越大越好，这是因为当变频器的容量过大时，其运行过程中的裕量也比较大，经济性不高。
（二）制动电阻
潜水泵电机在具体应用的过程中，若是其转速下降，与之相应的工频也会随之降低，此时电机便会处于再生制动状态，由此所产生出来的再生能量将会全部反馈至直流电流当中，从而导致变频器直流母线的电压升高，如果母线电压升高到一定幅值后，会给电机运行埋下安全隐患。为了解决这一问题，应当将再生至直流电路当中的这部分能量全部消耗掉，进而使直流电压始终保持在允许的范围之内。制动电阻实质上是一个载体，它最为主要的作用是能够以热能方式将电机的再生能量消耗掉，功率容量和电阻阻值是其两个重要的参数。目前，计算制动电阻的方法较多，从工程的层面上看，想要精确地计算出制动电阻的实际阻值和功率有一定的难度，究其根本原因是参数无法实现精确测量。所以在对制动电阻进行计算时，一般采用的都是估算方法。
1.变频器的最小连接电阻计算。为了确保变频器在运行过程中不受损坏，必须保证流经制动电阻的电流小于电机的额定电流，此时计算得出的电阻值即变频器的最小连接电阻，具体计算公式如下：
（1）
在上式当中， 代表制动电压； 代表电机的额定电流。实际应用中，只需要将相关数据带入到公式当中便可计算出变频器的最小连接电阻。
2.必要的制定电阻。相关的工程实践表明，当放电电流为电机额定电流的50%时，可获得与电机额定转矩相同的制动转矩，此时的电阻即为变频器运行中所必要的制动电阻。具体计算公式如下：
（2）
3.电阻使用率。制动电阻的使用率可以定义为变频器减速时间除以减速周期，它的主要作用是使制动单元及刹车电阻有足够的时间散除掉因制动而产生出来的热量。一旦制动电阻发热，其电阻值便会随着温度的升高而升高，此时制动转矩便会随之减少。
4.制动电阻功率的选择。通常情况下，当电机减速且转矩方向相反时，才会产生出再生能量，而平均再生能量具体是指一个周期内全部的再生能量除以该周期所占有的时间，计算公式如下：
（3）
为了确保制动电阻的安全使用，其额定功率必须大于整个系统的平均再生能量。
3 结论
总而言之，采用潜水泵对雨水和生活污水进行抽排时，水泵的运行效率和能耗高低是关键性问题。为了确保潜水泵的高效运行并达到节能降耗的目的，可将变频器应用于潜水泵当中。在具体应用时，变频器关键性参数的设定非常重要，这不但关系水泵的使用寿命，而且还直接影响节能效果。为此，必须合理设计变频器的参数，只有这样，才能实现节能的目标。
参考文献
水泵节能范文第5篇
关键词： 水泵； 节能； 变频技术； 变频调速
中图分类号： TN344?34； TE937 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）15?0166?02
Research on water pump energy conversation control system
based on frequency conversion technology
WANG Yu?yu， LIU Shao?jun
（Xi’an Aeronautical Polytechnic Institute， Xi’an 710089， China）
Abstract： With the continuous perfection and development of the frequency conversion technology， the frequency control performance is becoming more and more perfect. The frequency conversion technology has been widely used in different fields of AC speed control. Through analyzing the application of frequency converter in the water pump control system， the energy?saving principle， control method and advantages of the frequency conversion technology reform of the water pump frequency conversion technology are described.
Keywords： water pump； energy conversation； frequency conversion technology； frequency control
0 引 言
目前，在国民经济各部门中水泵与风机的应用面非常广，数量极多，耗电量大。据相关统计，全国电力总量的40%左右被风机、水泵消耗。当前，风机、水泵依然还有非常大的节能空间，其节能的焦点问题是如何最大程度提高水泵和风机的运行效率。现在，大约70%的泵类、风机负载中仍采用阀门或风挡的方法来调节流量，导致电机长时间处在轻载或空载的运行状态，造成能源的大量浪费[1]。正因如此，在全国普及节能潜力巨大的 变频调速技术有着重大的社会和经济价值以及现实意义。
1 水泵节能的原理分析
可以通过两种方法来调节水流量，其一是通过关小或开大阀门来调节流量，而转速保持不变（通常为额定转速）即阀门控制法。另一种方法是通过改变水泵电机转速来调节流量，而阀门开度保持不变（通常为最大开度）即转速控制法[2]。前者易于理解，不再多述。后者是利用水泵电动机的变频调速技术进行转速控制，从而达到对水流量的控制以及行之有效的节能效果。接下来重点对转速控制法的节能原理进行阐述。
1.1 供水功率的比较
（1）若水泵、风机能够符合三个相似条件即运动相似、动力相似、几何相似，那么它可以应用相似定律。对于一台水泵而言，在不改变流体的密度[ρ，]而仅改变转速的条件下，它的性能参数遵守比例定律[3]：
[Q1Q2=n1n2， H1H2=n1n22， P1P2=n1n23]
由上式可以看出，泵的流量、扬程以及轴功率分别与其转速、转速的平方、转速的立方成正比。
图1是水泵变转速调节的节能原理图。图中曲线①为水泵在额定转速下的扬程特性曲线，其与管阻特性曲线②交于[A]点，对应流量[QA，]此时水泵轴功率[P]与矩形[QAAHTAO]的面积成正比。若欲将流量减半，使用阀门控制时，则新的管阻特性曲线③与扬程特性曲线①相交于[B]点，此时水泵轴功率[P]正比于矩形[QBBHTBO]的面积。由图可见，两者面积相差不大，如果采用调速方法将水泵转速降为曲线④，管路特性仍为曲线②，故工作点移至[C]点。此时与水泵轴功率[P]成正比的矩形的面积[QBCHTCO]与[QAAHTAO]相比明显减少，这说明轴功率下降了很多，节能效果十分明显[4?5]。
图1 水泵变转速调节的节能原理图
1.2 水泵工作效率的对比
水泵的工作效率[ηP]等于水泵的供水功率[PG]和水泵轴功率[PP]之比，可表示为：
[ηP=PGPP]
式中：水泵的供水功率[PG]是根据实际供水的流量扬程算得的功率，是供水系统的输出功率。水泵的轴功率[PP]是指水泵轴上的输入功率[6]。
水泵的相对工作效率[η?]的近似计算公式如下：
[η?=C1Q?/n?-C2Q?n?2]
式中：[Q?，n?，η?]分别是流量、转速、效率的相对值（实际值与额定值之比的百分数）；[C1，C2]为常数，并且[C1-C2=1]。
由上式可知，当使用阀门控制法降低流量时，因为转速保持恒定，即[n?=1，Q?n?]的值减小，图2中的曲线①即为它的效率曲线 [7]。如果流量[Q?=]0.6，其效率减小至点[B。]由此可见，随着水泵流量的降低，其工作效率发生了十分明显的下降。若采用转速控制法，阀门开度是恒定不变的，流量和转速成正比，即[Q?n?=]恒量，由图2可知当流量[Q?=]0.6时，效率即为曲线②的[C]点，与曲线①上[A]点（[Q?=]1.0时）的效率是完全相等的。由此得出结论：利用转速控制法时，水泵的工作效率始终保持最优状态。
2 变频调速运行的原理
2.1 变频调速的原理
交流异步电动机的转速为：
[n=60fp1-s=n01-s]
式中：[n0]为同步转速；[f]为电源频率；[p]为电动机极对数；[s]为转差率。改变电源频率，同步转速也随之改变。
2.2 对变频调速的基本要求
（1）基频[f1N]以下主磁通[?m]保持不变[8]。
由式[U1≈E1=4.44f1Nkω1?m]可知：
[U1f1=const]属于恒磁通或恒转矩调速。
（2）基频[f1N]以上过载能力保持不变。
[U1f1=const]属于恒功率调速。如图3所示。
图2 水泵工作效率曲线
图3 变频调速的控制特性
3 水泵变频调速系统的控制方式
图4所示为变频恒压供水系统图。其原理是由压力传感器测得供水管网的实际压力，输出的电压信号送入信号处理器，经A/D转换后，输入PLC，在PLC中由控制程序进行压力的比较，即给定压力和管网压力的比较，回送至信号处理器，经D/A转换后，输出到变频器，对变频器的输出频率进行调节，进而控制水泵电机的转速以达到恒压的目的[9]。同时PLC根据压力差，输出控制信号，执行相关接触器的动作。
图4 变频恒压供水系统图
5 结 语
不能简单地把变频调速技术应用于所有供水系统，其用于水泵节能也是有限制条件的。对于管路损失占总扬程比例较大的供水系统，或流量频繁变化且幅度较大，以及流量明显偏小的系统适用于变频调速[10]。若静扬程占总扬程比例较大以及流量较稳定的供水系统则不能使用变频调速技术。因此一定要考虑实际情况，采用与之相对应节能方法，才能行之有效。
参考文献
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