一、水泵使用情况概述

工业企业生产设备的负荷大部分是交流异步电动机，耗电量约占企业全部电耗的65%左右，尤其水泵类负荷的效率比较低，在2002年中国加入世贸组织之后，企业必须通过降低成本来提高经济效益。才能增强竞争力，在降低生产成本中，节约用电是一个重要的经济环节。例如某一供水站，供水系统是根据用水量的需求进行调节，是采用调整泵出门阀门来调节流量，需要专人值守，在不同的情况下，开关阀门。劳动强度较大，同时，由于阀门的强制节流使泵形成旋涡冲击，产生了强烈的振动和噪声，对泵的使用寿命、维护修理都加大了不利的损耗。再就是由于电动机的转矩基本恒定，这种调节方式形成的供水压力较高，造成严重的节流功率损失，泵的效率降低，造成电力的浪费。

二、水泵变频节能改造的调速性能

水泵在改变转速时，其内部几何尺寸没有改变，所以，据水泵的相似原理可知：当转速变化时，流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比，得出：同一台泵当转速变化时，水泵的主要性能参数将接上述比例定律而变化，并且，在变化过程中可保持效率基本不变，若水泵机组转速可调，我们就可以改变某台水泵的转速以适应当时需水量的变化，这样就可以避免水泵机组在低效率区域运转造成的电动机过载，另一方面，也可以避免供水压力偏高所造成的浪费。同时，水泵随着转速的变慢而使轴功率大为减少，电动机输入功率也随之减少，这就是调速水泵在供水系统中所起的节能作用。

三、水泵变频节能改造减速的机泵原理

根据交流电动机工作原理中的转速关系，n=60f(1-s)/p,从公式中得出：均匀改变电动机定子绕组的电源频率，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少，这就是水泵调速的节能作用。

交流电动机转速物性为一条稍向下倾斜的曲线，如图A所示，调速时的特性仍为稍向下倾斜曲线，是在不同频率时相互平等的一组曲线，如图B所示：

从图A、图B中可以看出，变频器的调速特性基本保持了电动机固有的转速特性，它是一组不同频率时相互平行的特性曲线。

变频调速具有以下优点：

①转差率小，转差损失小，效率可高达90~95%以上。

②实现平滑地无级调速，精度高，调速范围宽(0~100%)，频率变化范围大(0~50Hz)。

③起动转矩大(可达额定值的1.1倍)，实现软启动减轻启动电流的冲击。

④提高电网侧功率因数。

⑤变频器可采用高速度的16位CPU与专用的大规模集成电路配合，用软件实现V/5自动调整，具有与计算机可编程控制器联机控制的功能，容易实现生产过程的自动控制。

⑥安装容易，调试方便，操作简单。

⑦不仅适用于水泵，风机类负荷的节能调速，而且也适用于旧设备的改造，对改善工艺条件，提高产品质量都有其明显效果

四、水泵变频节能改造案例分析

上述案例中，电机功率为Y200M-245KW，安装变频器一台，=运行三个月，节电效果明显。

生活水泵变频减速节能测试数据如表A、表B所示：

表A安装变频器前的测试数据(f=50Hz)

表B安装变频器后的测试数据(P=4kgf/cm2=39.2N/CM2,f=0~50Hz)

供水的高峰与低谷是随作息时间及生活习惯不同的变化的，为保证楼房高房及远距离居住的职工正常用水，我们采用了恒压供水方式，即保持管网压力为4KGF/CM2(39.2N/CM2)。电动机频率随压力变化，从而实现了节能的目的。

从表A与表B所示，以10天运行记录分析：

安装变频器前：供水量12785T，耗电7132KWH，平均单耗0.558KWH/T，平均时耗39.187KW/H。

安装变频器后：供水量：12819T;耗电5412KWH，平均单耗0.422KW/T，平均时耗29.254KWH。

前后相比，10天供水量几乎相等，而耗电减少1720KWH，平均单耗降低0.136KWH，节电率24.37%，平均时耗降低9.942KW/H，节电率25.37%，平均节电率达24.87%，节电效果显著。

投资回报期短：按平均每天运行时间为18小时计

年运行时间=18×365=6570小时

年节电量=(投入前平均时耗-投入后平均时耗)×年运行时间=(39.187-29.254)×6570=65319(KWH)

按电费单价1元=年节电折合人民币

年节电费=电费单价×年节电量=1×65319=65319元

投资回报期=60000÷65319=0.92年×12个月=11个月

即期投资回报期不到1年，水泵变频节能改造与其他节能技术相比投资回报期限明显缩短。