第一篇：節(jié)能水泵新技術(shù)泵-變頻恒壓型水泵控制器節(jié)能

節(jié)能水泵新技術(shù)泵-變頻恒壓型水泵控制器節(jié)能

---湖南利圣德節(jié)能科技有限公司

“LPC-泵控技術(shù)”采用先進(jìn)的節(jié)能控制技術(shù),使用V/F變頻節(jié)能控制方式，可實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)的高效率運(yùn)行、根據(jù)負(fù)載情況，自動(dòng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。“LPC-泵控技術(shù)”變頻恒壓型水泵控制器能快速穩(wěn)定的自動(dòng)觀測(cè)用水使用情況，根據(jù)用戶用水情況自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式和輸出頻率，水泵運(yùn)行在變頻控制方式，電機(jī)沖擊電流幾乎為零。高效節(jié)能,節(jié)能達(dá)到30%以上。

“LPC-泵控技術(shù)”變頻恒壓型水泵智能控制器變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n =60 f(1-s)/p，(式中 n、f、s、p 分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù))由流體力學(xué)可知，水泵流量 Q 與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力 H 與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率 P 與轉(zhuǎn)速的立方成正比，即 Q∝n，H∝n2，P∝n3 當(dāng)流量減少，水泵轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其功率下降很多。例如水泵流量下降到 80%，轉(zhuǎn)速也下降到 80%時(shí)，則軸功率下降到額定功率的 51%;如流量量下降到 50%，功率 P 可下降到額定功率的 13%，當(dāng)然由于實(shí)際工況的影響，節(jié)能的實(shí)際值不會(huì)有這么明顯，即使這樣，水泵節(jié)能的效果也是十分明顯的。因此在水泵的機(jī)械設(shè)備中，采用“LPC-泵控技術(shù)”變頻恒壓型水泵智能控制保護(hù)器來(lái)調(diào)節(jié)流量，在節(jié)能上是一個(gè)最有效的方法。水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速與LPC節(jié)能率的關(guān)系表頻率 f(Hz)轉(zhuǎn)速 N% 流量 Q% 壓力 H% 軸功率 P% 節(jié)電率 根據(jù)“LPC-泵控技術(shù)”變頻恒壓型水泵控制器上述原理可知改變水泵的轉(zhuǎn)速就可改變水泵的功率。

目前變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果改善現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行工況、提高系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大而得到充分的體現(xiàn)。

第二篇：風(fēng)機(jī)水泵壓縮機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)講座

風(fēng)機(jī)水泵壓縮機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)講座

（一）國(guó)家電力公司熱工研究院自動(dòng)化所 徐甫榮

前言

我國(guó)是能源消費(fèi)和生產(chǎn)大國(guó)，一方面是資源相對(duì)不足，尤其是石油、天然氣資源匱乏；另一方面是能源利用效率低，且浪費(fèi)嚴(yán)重，因而經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的質(zhì)量和效益不高，且環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重。大量的調(diào)查表明我國(guó)存在巨大的節(jié)能潛力，總節(jié)能潛力約為目前能源消費(fèi)總量的30%～40%，各行各業(yè)都存在大量的技術(shù)上和企業(yè)財(cái)力上都可行的節(jié)能項(xiàng)目，但絕大多數(shù)至今還沒(méi)有實(shí)施。

我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)了30年。經(jīng)濟(jì)總量已達(dá)到世界第三位，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、工業(yè)增長(zhǎng)速度、固定資產(chǎn)投資都在高速增長(zhǎng)。我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展帶動(dòng)了能源工業(yè)的發(fā)展，而能源工業(yè)的發(fā)展，又成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。但是也帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，在世界144個(gè)國(guó)家和地區(qū)的“環(huán)境可持續(xù)發(fā)展指數(shù)”排序中，我國(guó)被排在133位，我國(guó)以煤碳為主的能源結(jié)構(gòu)問(wèn)題嚴(yán)重。由于向大氣層中排放CO2、SO2、氮氧化物，有時(shí)陰霾，有時(shí)下些酸雨，離開(kāi)了藍(lán)天、白云、碧水、綠地的生態(tài)環(huán)境。能源的消耗帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。

我國(guó)是“氣候變化框架公約”的重要簽約國(guó)，肩負(fù)著全球環(huán)境方面的責(zé)任，節(jié)能既解決能源緊張，相當(dāng)于建設(shè)了能效電廠，又減少了污染，保護(hù)了環(huán)境，在降低能耗的同時(shí)，使我國(guó)的經(jīng)濟(jì)由粗放型向節(jié)約型轉(zhuǎn)變，進(jìn)而促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，既節(jié)能又促進(jìn)、優(yōu)化了經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境。經(jīng)濟(jì)（Economics）、能源（Energy）、環(huán)境（Environment）、節(jié)能（Energy Saving）是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的四個(gè)重要的方面，稱作4E。四者之間相互依存、相互需求、相互支持、相互制約，要求一個(gè)好的平衡。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求能源相應(yīng)發(fā)展，能源工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、能源的消耗又導(dǎo)致大量的CO2、SO2、氮氧化物排放到大氣層中，形成酸雨，溫室效應(yīng)。除了建立電廠以外（熱電、水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能等，主要是熱電），節(jié)能是能源開(kāi)發(fā)的最好補(bǔ)充，相當(dāng)于建設(shè)了能效電廠。對(duì)比熱電，它潔凈，又不需要煤，不需要運(yùn)力，不排放CO2、SO2、、氮氧化物等，因而我國(guó)政府確立了“開(kāi)發(fā)和節(jié)約并重”的能源方針。

電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程是節(jié)能的重點(diǎn)工程之一。目前，我國(guó)各類電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量約4.2億kW，實(shí)際運(yùn)行效率比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家低10%～30%。用電量占全國(guó)的總用電量的60%左右。“十一五”期間重點(diǎn)推廣高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)、稀土永磁電動(dòng)機(jī)；在煤炭、電力、有色、石化等行業(yè)采用高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)，實(shí)施對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化改造，推廣變頻調(diào)速、自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)，使運(yùn)行效率提高2個(gè)百分點(diǎn)，年節(jié)電200億kW.h。

電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)變頻調(diào)速節(jié)能工程中，又首推負(fù)載為葉片式風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)的調(diào)速節(jié)能技術(shù)，因?yàn)槿~片式風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)屬于平方轉(zhuǎn)矩型負(fù)載，即其軸上需要提供的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)在滿足流體力學(xué)的三個(gè)相似條件：即幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的情況下遵循相似定律；對(duì)于同一臺(tái)風(fēng)機(jī)（或水泵），當(dāng)輸送的流體密度ρ不變，而僅轉(zhuǎn)速改變時(shí)，其性能參數(shù)的變化遵循比例定律：即流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；揚(yáng)程（壓力）與轉(zhuǎn)速的二次方成正比；軸功率則與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即：

Hn2Pn3pn2Qn?()?()；；；??()''''''''HnPnpnQn由于目前絕大部分風(fēng)機(jī)水泵（壓縮機(jī)）都采用風(fēng)門(mén)擋板（閥門(mén)）調(diào)節(jié)流量，造成大量的1 節(jié)流損耗，若采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，具有巨大的節(jié)能潛力。直到上世紀(jì)七十年代，都采用機(jī)械調(diào)速或滑差電機(jī)調(diào)速，但這屬于低效調(diào)速方式，仍有較大的能量損耗，并且驅(qū)動(dòng)功率受到限制；到上世紀(jì)80年代，開(kāi)始采用液力耦合器調(diào)速，并且突破了驅(qū)動(dòng)功率的限制，向大功率方向發(fā)展，但它與滑差電機(jī)調(diào)速一樣，屬于低效調(diào)速方式，仍有較大的能量損耗。直到上世紀(jì)90年代，隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器很快占領(lǐng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速市場(chǎng)，并向高壓、大容量領(lǐng)域發(fā)展，使采用高壓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造成為可能。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，國(guó)產(chǎn)高壓變頻器生產(chǎn)企業(yè)如雨后春筍般的涌現(xiàn)，并且其質(zhì)量和可靠性直逼進(jìn)口產(chǎn)品，且價(jià)格低廉，服務(wù)周到，因此在很多領(lǐng)域大有取代進(jìn)口產(chǎn)品的趨勢(shì)。風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能改造的發(fā)展前景一片大好。

隨著節(jié)能減排指標(biāo)的層層落實(shí)，工業(yè)設(shè)備的節(jié)能改造已成為企業(yè)的自覺(jué)行動(dòng)。為了幫助企業(yè)在確定節(jié)能改造項(xiàng)目時(shí)做到心中有數(shù)，使有限的改造資金取得最大的經(jīng)濟(jì)效益，改造前根據(jù)設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行的節(jié)能估算（能效審計(jì)）就顯得尤為重要；尤其是目前為了推動(dòng)節(jié)能減排工作的全面推廣，國(guó)家鼓勵(lì)采用“合同能源管理”的模式實(shí)施節(jié)能改造工程，那么改造前的節(jié)能估算（能效審計(jì)）工作就成為重中之重了：因?yàn)樗苯雨P(guān)系到“合同能源管理”實(shí)施企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，甚至關(guān)系到“合同能源管理”項(xiàng)目的成敗！

目前見(jiàn)到的變頻調(diào)速節(jié)能改造項(xiàng)目的節(jié)能計(jì)算多有偏頗不實(shí)之處，這主要是缺乏理論指導(dǎo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而教科書(shū)上又缺乏系統(tǒng)的內(nèi)容，致使大家各行其是，無(wú)所適從。當(dāng)然也不排斥有些節(jié)能廠商為了推廣其節(jié)能產(chǎn)品而誤導(dǎo)用戶，故意夸大節(jié)能效果；但是更多的則是由于沒(méi)有掌握節(jié)能計(jì)算方法。

所以，根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)從事風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能工程的實(shí)踐，有責(zé)任將其總結(jié)成文，作為用戶在節(jié)能改造時(shí)參考；同時(shí)也希望引起大家的討論，以便形成共識(shí)。

第一講 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù) 概論

風(fēng)機(jī)與水泵是用于輸送流體（氣體和液體）的機(jī)械設(shè)備。風(fēng)機(jī)與水泵的作用是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其它能源的能量傳遞給流體，以實(shí)現(xiàn)流體的輸送。即流體獲得機(jī)械能后，除用于克服輸送過(guò)程中的通流阻力外，還可以實(shí)現(xiàn)從低壓區(qū)輸送到高壓區(qū)，或從低位區(qū)輸送到高位區(qū)。通常用來(lái)輸送氣體的機(jī)械設(shè)備稱為風(fēng)機(jī)（壓縮機(jī)），而輸送液體的機(jī)械設(shè)備則稱為泵。風(fēng)機(jī)的主要功能和用途

風(fēng)機(jī)按工作原理的不同，可以分為葉片式（又稱葉輪式或透平式）和容積式（又稱定排量式）兩大類。葉片式風(fēng)機(jī)又可以分為離心式風(fēng)機(jī)、軸流式風(fēng)機(jī)、混流式風(fēng)機(jī)和橫流式風(fēng)機(jī)；容積式風(fēng)機(jī)又可以分為往復(fù)式風(fēng)機(jī)和回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)，而回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)又可用分為羅茨風(fēng)機(jī)和葉氏風(fēng)機(jī)。

風(fēng)機(jī)除按上述工作原理分類外，還常按其產(chǎn)生全壓的高低來(lái)分類：

(1)通風(fēng)機(jī)：指在設(shè)計(jì)條件下，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的額定全壓值在98Pa～14700Pa之間的風(fēng)機(jī)。在各類風(fēng)機(jī)中，通風(fēng)機(jī)應(yīng)用最為廣泛，如火力發(fā)電廠中用的各種風(fēng)機(jī)基本上都是通風(fēng)機(jī)。

(2)鼓風(fēng)機(jī)：指氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)后的壓力升高在14700Pa～196120Pa之間的風(fēng)機(jī)。(3)壓縮機(jī)：指氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)后的壓力升高大于196120Pa以上，或壓縮比大于3.5的風(fēng)機(jī)。(4)風(fēng)扇：指在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的額定全壓低于98Pa的風(fēng)機(jī)。這類風(fēng)機(jī)無(wú)機(jī)殼，故又稱自由風(fēng)扇。風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)

風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)表示風(fēng)機(jī)的基本性能，風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)有流量、全壓、軸功率、效率、轉(zhuǎn)速、比轉(zhuǎn)速等6個(gè)。(1)流量：以字母Q(q)表示，單位為（升）l/s、m/s、m/h 等。

(2)全壓：風(fēng)機(jī)的全壓p表示空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)后所獲得的機(jī)械能。風(fēng)機(jī)的全壓p是指單位體積氣體從風(fēng)機(jī)的進(jìn)口截面1流經(jīng)葉輪至風(fēng)機(jī)的出口截面2所獲得的機(jī)械能。風(fēng)機(jī)全壓的計(jì)算式為：

3p?(p2?11?v22)?(p1??v12)N/m2 22風(fēng)機(jī)的全壓等于風(fēng)機(jī)的出口全壓（出口靜壓和出口動(dòng)壓之和）減去風(fēng)機(jī)的進(jìn)口全壓（進(jìn)口靜壓和進(jìn)口動(dòng)壓之和）。

(3)軸功率：由原動(dòng)機(jī)或傳動(dòng)裝置傳到風(fēng)機(jī)軸上的功率，稱為風(fēng)機(jī)的軸功率，用P表示，單位為kW。

P?式中：Q——風(fēng)機(jī)風(fēng)量（m/s）；

P——風(fēng)機(jī)全壓(kPa)；

ηr——傳動(dòng)裝置效率；

ηf——風(fēng)機(jī)效率；

ηd——電動(dòng)機(jī)效率。電動(dòng)機(jī)容量選擇：P?3

Q.p?r?f

Q.p?r?f?d

(4)效率：風(fēng)機(jī)的輸出功率（有效功率）Pu與輸入功率（軸功率）P之比，稱為風(fēng)機(jī)的效率或全壓效率，以η表示：

?f?PuQ.p? PP(5)轉(zhuǎn)速：風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指風(fēng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的速度，即單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù)，以n表示，單位為r/min（rpm）或s-1（弧度/秒）。

(6)比轉(zhuǎn)速：風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速以ny表示，用下式定義：

ny?5.54nq

1.23/4(p)? 作為性能參數(shù)的比轉(zhuǎn)速是按風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基本性能參數(shù)計(jì)算得出的。對(duì)于幾何相似的風(fēng)機(jī)，不論其尺寸大小、轉(zhuǎn)速高低，其比轉(zhuǎn)速均是一定的。因此，比轉(zhuǎn)速也是風(fēng)機(jī)分類的一種準(zhǔn)則。風(fēng)機(jī)的性能曲線

圖1所示為300MW火電機(jī)組離心式一次風(fēng)機(jī)性能曲線，該風(fēng)機(jī)為進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，圖中0為調(diào)節(jié)門(mén)全開(kāi)位置，負(fù)值為調(diào)節(jié)門(mén)向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；圖中虛線為等效率線。圖

2o所示為300MW火電機(jī)組動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)性能曲線，圖中虛線為等效率線，0代表設(shè)計(jì)安裝角，負(fù)值為動(dòng)葉片從設(shè)計(jì)安裝角向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，正值則相反。

由圖

1、圖2可見(jiàn)，風(fēng)機(jī)性能曲線呈梳狀，隨著風(fēng)門(mén)（動(dòng)葉片）開(kāi)大，風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)量和風(fēng)壓都沿阻力曲線增大，其等效率曲線是一組閉合的橢元。這一點(diǎn)是與水泵的性能曲線不同的。

圖

2、圖4所示是典型的動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)的性能曲線。由圖2可見(jiàn)，動(dòng)葉可調(diào)軸流o 3 式風(fēng)機(jī)葉片的安裝角可在最小安裝角到最大安裝角之間從0～100％調(diào)節(jié)，隨著葉片安裝角的增大，風(fēng)機(jī)沿阻力曲線方向風(fēng)量和風(fēng)壓同時(shí)增大，反之則同時(shí)減小。100％鍋爐負(fù)荷（B-MCR）

0時(shí)，葉片開(kāi)度為70％左右，相對(duì)于安裝角＋5；100％汽輪機(jī)負(fù)荷（THB）時(shí)，葉片開(kāi)度為

065％左右，相對(duì)于安裝角0；這兩個(gè)點(diǎn)應(yīng)在風(fēng)機(jī)的最高效率區(qū)內(nèi)。但是在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，由于無(wú)法精確計(jì)算鍋爐風(fēng)道的阻力曲線（圖2中上面一條是雙風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的阻力曲線，下面一條則是單風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的阻力曲線），因此所選用的風(fēng)機(jī)性能曲線不能保證B-MCR點(diǎn)和THB點(diǎn)在高效區(qū)內(nèi)，從而就降低了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，有時(shí)甚至可達(dá)20％～30％！軸流式風(fēng)機(jī)葉片的安裝角過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)使風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)偏離高效點(diǎn)，降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。

為了將兩種風(fēng)機(jī)的性能進(jìn)行比較，圖5所示為定速軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)性能曲線的重疊。由圖5可見(jiàn)，離心式風(fēng)機(jī)的最高效率在進(jìn)口調(diào)節(jié)門(mén)的最大開(kāi)度處，等效率線和鍋爐阻力曲線接近垂直，效率沿阻力線迅速下降。能滿足TB點(diǎn)（鍋爐風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)），而100％MCR點(diǎn)（鍋爐滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行點(diǎn)）在低效率區(qū)，變工況時(shí)效率則更低，其平均運(yùn)行效率比動(dòng)葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)要低得多。如采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可將風(fēng)門(mén)開(kāi)到最大，使風(fēng)機(jī)在高效區(qū)運(yùn)行，而通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制風(fēng)量的目的，風(fēng)機(jī)將在很大的范圍內(nèi)維持高效運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

而動(dòng)葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機(jī)的等效率線與鍋爐的阻力曲線接近平行，高效率范圍寬，且位置適中，因而調(diào)節(jié)范圍寬。鍋爐設(shè)計(jì)點(diǎn)（TB）與最大連續(xù)運(yùn)行工況點(diǎn)（100％MCR）相比，流量約大15％～25％，壓力約高30％～40％。在滿足鍋爐設(shè)計(jì)點(diǎn)條件下，100％MCR工況點(diǎn)位于高效區(qū)，平均運(yùn)行效率高，單風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)可滿足鍋爐60％～80％負(fù)荷。就運(yùn)行效率而言，動(dòng)葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機(jī)是除變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)外的風(fēng)機(jī)最佳調(diào)節(jié)方式。

圖1 某300MW機(jī)組離心式一次風(fēng)機(jī)的性能曲線 圖2 某300MW機(jī)組動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)的性能曲線

圖3 某600MW機(jī)組靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)的性能曲線 圖4 某660MW機(jī)組動(dòng)葉可調(diào)軸流式送送風(fēng)機(jī)的性能曲線

圖5 定速軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)性能曲線重疊比較

如采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可將風(fēng)機(jī)的安裝角固定在高效區(qū)，而通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制風(fēng)量的目的，風(fēng)機(jī)將在很大的范圍內(nèi)維持高效運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能的目的，但是由于這時(shí)的調(diào)速范圍小，節(jié)能效果也就差。所以也可以將風(fēng)機(jī)的安裝角調(diào)到最大，這樣雖然會(huì)降低一些運(yùn)行效率，但是卻大大增加了調(diào)速范圍，而風(fēng)機(jī)軸功率的下降是與轉(zhuǎn)速的三次方成正比的，所以功率的降低遠(yuǎn)大于效率的下降，采用這種運(yùn)行方式能取得更大的節(jié)能效果，詳見(jiàn)下面具體工程案例的計(jì)算結(jié)果。風(fēng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

葉片式風(fēng)機(jī)水泵的負(fù)載特性屬于平方轉(zhuǎn)矩型，即其軸上需要提供的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。風(fēng)機(jī)水泵在滿足三個(gè)相似條件：幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的情況下遵循相似定律；對(duì)于同一臺(tái)風(fēng)機(jī)（或水泵），當(dāng)輸送的流體密度ρ不變僅轉(zhuǎn)速改變時(shí)，其性能參數(shù)的變化遵循比例定律：流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；揚(yáng)程（壓力）與轉(zhuǎn)速的二次方成正比；軸功率則與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即：

Hn2Pn3pn2Qn?()?()；；；??()H'n'P'n'p'n'Q'n'風(fēng)機(jī)與水泵轉(zhuǎn)速變化時(shí)，其本身性能曲線的變化可由比例定律作出，如圖6所示。因管

＇＇路阻力曲線不隨轉(zhuǎn)速變化而變化，故當(dāng)轉(zhuǎn)速由n變至n時(shí)，運(yùn)行工況點(diǎn)將由M點(diǎn)變至M點(diǎn)。

應(yīng)該注意的是：風(fēng)機(jī)水泵比例定律三大關(guān)系式的使用是有條件的，在實(shí)際使用中，風(fēng)機(jī)水泵由于受系統(tǒng)參數(shù)和運(yùn)行工況的限制，并不能簡(jiǎn)單地套用比例定律來(lái)計(jì)算調(diào)速范圍和估算節(jié)能效果。

當(dāng)管路阻力曲線的靜揚(yáng)程（或靜壓）等于零時(shí)，即HST=0（或PST=0）時(shí)，管路阻力曲線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的二次拋物線，它與過(guò)M點(diǎn)的變轉(zhuǎn)速時(shí)的相擬拋物線重合，因此，＇＇M與M又都是相似工況點(diǎn)，故可用比例定律直接由M點(diǎn)的參數(shù)求出M點(diǎn)的參數(shù)。對(duì)于風(fēng)5 機(jī)，其管路靜壓一般為零，故可用相似定律直接求出變速后的參數(shù)；而對(duì)于水泵，其管路系統(tǒng)的靜壓一般不為零，故對(duì)于每一個(gè)工作點(diǎn)，都要經(jīng)過(guò)相似折算后，才能用比例定律的三個(gè)公式求出變速后的參數(shù)。

PH揚(yáng)程P-qvP-q'vM'nMM'nn'HSTn>n'Mn'n>n'O

O

(a)

(b)圖6 轉(zhuǎn)速變化時(shí)風(fēng)機(jī)（水泵）裝置運(yùn)行工況點(diǎn)的變化

（a）風(fēng)機(jī)（當(dāng)管路靜壓Pst=0時(shí)）

(b)水泵（當(dāng)管路靜揚(yáng)程Hst≠0時(shí)），qvqv

作者簡(jiǎn)介

徐甫榮（1946-）男，1970年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電機(jī)工程系發(fā)電廠電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)專業(yè)，后在西安電子科技大學(xué)攻讀碩士研究生。畢業(yè)后在國(guó)家電力公司熱工研究院自動(dòng)化所工作，任總工程師，教授級(jí)高工，現(xiàn)為深圳市科陸變頻器公司工程技術(shù)總監(jiān)，享受國(guó)家特殊津貼的專家。主要從事火電廠熱工自動(dòng)化和交直流電機(jī)調(diào)速拖動(dòng)及節(jié)能技術(shù)的研究工作，在國(guó)內(nèi)外各類學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文五十余篇，專著“高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐”等兩本。

參考文獻(xiàn)（略）

第三篇：水泵機(jī)械節(jié)能總結(jié)

1.改造背景

我司柳東、柳南、城中水廠于2006年將取水泵全部更換為KSB的OMEGA型單級(jí)雙吸離心臥式清水泵，共11臺(tái)。該批水泵的軸封形式全部選用填料密封，外接清水用于填料冷卻及潤(rùn)滑（原水濁度高，水泵循環(huán)水不宜用于填料冷卻及潤(rùn)滑）。

經(jīng)過(guò)幾年的使用，我們發(fā)現(xiàn)在使用過(guò)程中存在如下幾個(gè)問(wèn)題：

1.1軸封漏水大，填料壓蓋調(diào)整困難；

1.2更換填料需要拆除泵蓋，增加維修人工及維修強(qiáng)度；

1.3填料切制合適與否受人為因素影響太大，密封質(zhì)量不易控制；

1.4不銹鋼軸套磨損大，更換成本高。

鑒于以上問(wèn)題，我司認(rèn)為有必要將KSB的OMEGA型取水泵的填料密封更換為機(jī)械密封，可在一定程度上降低水廠值班人員及水維部人員的工作強(qiáng)度及密度，也可在一定程度上達(dá)到節(jié)能降耗的目的。2.理論分析

機(jī)械密封與填料密封相比存在以下優(yōu)缺點(diǎn)：

2.1優(yōu)點(diǎn)：

2.1.1密封可靠，在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄露量很小，其泄露約為填料密封的1%。

2.1.2使用壽命長(zhǎng)，在油，水介質(zhì)中一般可達(dá)1～2年或更長(zhǎng)。

2.1.3摩擦功率消耗小，其摩擦功率僅為填料密封的10%～50%。

2.1.4軸或軸套基本上不摩損。

2.1.5維修周期長(zhǎng).端面磨損后可自動(dòng)補(bǔ)償，一般情況下不需要經(jīng)常性維修。

2.1.6抗震性好，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)以及軸對(duì)密封腔的偏斜不敏感。

2.1.7適用范圍廣，機(jī)械密封能用于高溫，低溫，高壓，真空，不同旋轉(zhuǎn)頻率，以及各種腐蝕介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)的密封。

2.2缺點(diǎn)：

2.2.1結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)加工要求高，成本較高。

2.2.2安裝與更換比較麻煩，要求工人有一定的技術(shù)水平。

2.2.3發(fā)生偶然性事故時(shí)，處理較困難。3.改造過(guò)程

3.1機(jī)械密封的選型

根據(jù)OMEGA型水泵的結(jié)構(gòu)及KSB廠家推薦，并考慮到我司維護(hù)人員的操作習(xí)慣，我司確定選用博格曼的BGM7型機(jī)械密封，該機(jī)械密封為單端面、非平衡型、任意旋向，密封端面采用碳化硅及石墨，具有應(yīng)用廣泛、互換性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行參數(shù)均符合我司水泵的運(yùn)行工況。

3.2機(jī)械密封各配套零件的加工

3.2.1軸套加工

因原使用填料的軸套已有較大磨損，已不適用于機(jī)械密封，故需重新加工，材料選用304不銹鋼。

3.2.2擋套加工

擋套用于定位位于軸套上的機(jī)械密封的不銹鋼底座，材料選用304不銹鋼。

3.2.3密封壓蓋加工

密封壓蓋用于放置并定位機(jī)械密封的靜環(huán)，材料選用球墨鑄鐵。

3.3機(jī)械密封的安裝

此次改造涉及水泵較多，而我司維護(hù)人員人手有限，故采取逐廠逐臺(tái)的安裝計(jì)劃，整個(gè)改造耗時(shí)較長(zhǎng)。但單臺(tái)泵的改造則相對(duì)簡(jiǎn)單，其簡(jiǎn)略安裝步驟如下：

3.3.1水泵本身結(jié)構(gòu)不變。

3.3.2拆除原水泵填料函內(nèi)的填料、分水環(huán)及填料壓蓋。

3.3.3拆除原水泵已磨損的軸套。

3.3.4依次安裝軸套、擋套、機(jī)械密封及密封壓蓋。

3.3.5堵死原填料密封的冷卻水入水口，機(jī)械密封冷卻水改由密封壓蓋上的進(jìn)水口接入。

從上可知，改造機(jī)械密封步驟簡(jiǎn)單，一臺(tái)水泵的改造需時(shí)約1周（包括水泵解體、安裝及調(diào)試）。其改造難點(diǎn)在于其密封端面安裝時(shí)受力易崩裂，造成密封失效。

4.改造效果分析

4.1機(jī)械密封改造后使用情況

在機(jī)械密封改造完成并經(jīng)歷了約3個(gè)月的原水高濁過(guò)程后，我們發(fā)現(xiàn)：

4.1.1機(jī)械密封可靠性高，軸封處無(wú)泄漏，無(wú)需進(jìn)行調(diào)整，降低了員工的工作強(qiáng)度。同時(shí)可靠的密封也有利于提高水泵的水力性能；

4..1.2運(yùn)行平穩(wěn)，水泵振動(dòng)與填料密封相比相差不大；

4.1.3軸套無(wú)磨損。使用填料密封軸套易磨損，導(dǎo)致密封質(zhì)量下降；

4.1.4機(jī)械密封在運(yùn)行過(guò)程中要保持有冷卻高壓水，水壓應(yīng)在0.2MPa以上，除起冷卻、潤(rùn)滑作用外，還可有效防止異物進(jìn)入密封端面。

4.2節(jié)能效果分析

更換水泵的軸封形式，從原理上說(shuō)僅避免（減少）了泵殼泄漏以及填料和泵軸套間磨擦所造成的能量損耗，節(jié)能效果并不明顯。從水泵改造前后的取水單耗數(shù)據(jù)來(lái)看，其下降幅度在0.5%左右。

4.3改造的經(jīng)濟(jì)性分析

4.3.1機(jī)械密封改造的費(fèi)用估算：

水泵改造機(jī)械密封需新增機(jī)械密封壓蓋、機(jī)械密封擋套、機(jī)械密封、不銹鋼軸套，每臺(tái)泵費(fèi)用約需1.8萬(wàn)元。因配件為自制，故費(fèi)用較低，如購(gòu)買原廠配件，則費(fèi)用更高。

4.3.2使用填料密封的成本及人工成本估算：

①每臺(tái)水泵年更換外填料4次，材料費(fèi)用約為240元；

②每次每臺(tái)水泵每年更換填料的人工費(fèi)用約為1120元；

③根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每臺(tái)水泵年更換軸套費(fèi)用約為2667元；

④估算年費(fèi)用4027元；則11臺(tái)泵總費(fèi)用44297元。

4.3.3使用機(jī)械密封的配件成本及人工成本估算：

根據(jù)機(jī)場(chǎng)加壓站的機(jī)械密封使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，其機(jī)械密封更換周期約為3年，以3年為周期計(jì)算，每個(gè)機(jī)械密封的平均價(jià)格約為3000元/個(gè)，每次換2個(gè)機(jī)械密封；換算為年費(fèi)用約為2000元；則11臺(tái)取水泵估算年費(fèi)用約為22000元。

4.3.4取水單耗下降0.5%所節(jié)約的電費(fèi)估算：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，柳東、柳南、城中三水廠的取水量約為6316萬(wàn)m3；

按三水廠年平均取水單耗78KWh/Km3，電費(fèi)0.66元/KWh計(jì)算，得機(jī)械密封改造后的年節(jié)約電費(fèi)16257.38元。計(jì)算可得年節(jié)約費(fèi)用為 38554.38元，改造投資回收期為：19.8萬(wàn)元÷38554.38元/年=5.14年。

5.結(jié)論

此次各水廠取水泵的機(jī)械密封改造的經(jīng)濟(jì)效益從以上的估算來(lái)看并不明顯，但改造的意義甚大，主要表現(xiàn)為：

5.1封的密封可靠性有效提高，有利于水泵水力性能提升；

5.2降低了員工的工作強(qiáng)度。因KSB泵的填料壓蓋呈喇叭型，易與泵殼擠死，造成員工在進(jìn)行拆卸工作時(shí)存在很大困難，且易于形成安全隱患；

5.3大大減少了水泵的停泵檢修次數(shù)，有利于保障供水生產(chǎn)。

第四篇：淺談變頻恒壓供水系統(tǒng)中水泵選擇

淺談變頻恒壓供水系統(tǒng)中水泵選擇

目前，供水行業(yè)中經(jīng)常用到無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備和變頻恒壓給水設(shè)備，以上兩種設(shè)備的基本原理都是根據(jù)供水系統(tǒng)的壓力變化（對(duì)應(yīng)流量變化）。利用變頻器調(diào)節(jié)執(zhí)行單元（水泵、電機(jī)）的轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水目的（f1：f2＝n1: n2= Q1: Q2=H12: H22。該系統(tǒng)中，執(zhí)行單元是系統(tǒng)中主要工作消耗能源的設(shè)備及主要影響系統(tǒng)綜合性能的設(shè)備之一。泵的選擇合理與否則直接影響到系統(tǒng)的兩個(gè)重要指標(biāo)：

一、運(yùn)行費(fèi)用——耗電量及出水量。

二、使用維護(hù)成本——設(shè)備使用壽命，日常維護(hù)費(fèi)用。

所以，在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，水泵的選擇至關(guān)重要。

變頻恒壓供水系統(tǒng)中水泵的選擇必須考慮以下幾方面：

1.流量、揚(yáng)程，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的供水要求，泵的基本參數(shù)合理與否是系統(tǒng)供水功能的基本保障。

2.水泵配電機(jī)的供電要求必須滿足使用地供電情況。

3.盡量選擇高效率水泵，由于變頻恒壓供水為不間斷供水，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，水泵在該系統(tǒng)中又是主要耗能單元，高效率的水泵選擇是系統(tǒng)節(jié)能理念的根本保證。4.性能曲線（Q－H線）選擇較陡峭的水泵。

變頻恒壓供水主要是通過(guò)水泵轉(zhuǎn)速的變化來(lái)調(diào)節(jié)因用水量變化帶來(lái)的壓力變化，使壓力恒定、平穩(wěn)，性能曲線陡峭的泵相對(duì)于性能曲線平穩(wěn)的泵在轉(zhuǎn)速、流量發(fā)生變化壓力恒定時(shí)頻率的調(diào)節(jié)幅度大，選擇性能曲線陡峭的水泵在變頻恒壓給水系統(tǒng)中滿足不同用水量的變化更加節(jié)能。

5.選擇使用壽命相對(duì)長(zhǎng)的水泵。水泵作為能量轉(zhuǎn)換工作單元，本身就是易損壞，高維修保養(yǎng)的部份。高品質(zhì)的水泵關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命，直接影響使用成本。6.選擇維修維護(hù)簡(jiǎn)單的水泵

一般設(shè)備將交到物業(yè)公司管理，物業(yè)公司的維修技術(shù)力量不強(qiáng)，不方便維修或維修技術(shù)要求高的水泵會(huì)增加使用成本，特別是零部份互換性差的水泵更會(huì)增加日常的維護(hù)成本。

其它如：使用環(huán)境對(duì)防護(hù)等級(jí)及噪音要求等根據(jù)實(shí)際情況加以考慮。

以下為典型不能用于變頻恒壓供水系統(tǒng)中的水泵實(shí)例：

一、填料密封水泵

該類水泵啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，變頻啟動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，使用中經(jīng)常會(huì)使變頻器報(bào)故障，并且使用中密封耗能量大，也不節(jié)能。

二、屏蔽泵

1.該泵效率相對(duì)于單端面機(jī)械密封離心泵低，一般不會(huì)高于60%。

2.變頻恒壓供水系統(tǒng)流量是變化的，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間小流量供水，如夜間及其他供水各區(qū)，屏蔽泵在長(zhǎng)時(shí)間小流量情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，由于其效率低，會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱，使液體蒸發(fā)，而導(dǎo)致干轉(zhuǎn)，從而損壞滑動(dòng)軸承或過(guò)熱后燒毀電機(jī)。

3.屏蔽泵為單級(jí)泵，性能曲線較為平坦，壓力恒定，流量發(fā)生變化要求的轉(zhuǎn)速變化不大，變頻調(diào)節(jié)（頻率變化）幅度很少，不節(jié)能。

4.屏蔽泵相對(duì)普通離心泵壽命短，一般機(jī)修人員不能解決，需要專業(yè)維修人員，一旦發(fā)生泄漏電機(jī)就會(huì)燒毀。

5.零配件互換性差，基本無(wú)維修價(jià)值，解體維修后極不易處理密封。

第五篇：水泵節(jié)能工藝的優(yōu)劣對(duì)比

節(jié)能減排已經(jīng)成中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃綱要的主要內(nèi) 容，尤其對(duì)電力、鋼鐵、有色、石油化工、水處理等 工業(yè)領(lǐng)域高耗能企業(yè)提出了更加嚴(yán)格的減排目標(biāo)。水 泵作為工業(yè)核心流體輸送設(shè)備，占據(jù)著耗能的主要部 分，已經(jīng)成為節(jié)能工作首要需解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)的節(jié)能方式主要有變頻與改變構(gòu)造，長(zhǎng)期的發(fā)展以經(jīng)沒(méi)有更大的提升空間陷入瓶頸狀態(tài)。

傳統(tǒng)水泵節(jié)能工藝主要為三種：

1． 改變泵體構(gòu)造，即拋去舊泵重新購(gòu)買新型泵比如電磁泵等，由于技術(shù)有改

進(jìn)，水泵效率確實(shí)可以得到提高，只是因此產(chǎn)生的設(shè)備浪費(fèi)與高昂的金錢(qián)

成本往往太高，使很多企業(yè)難以承受。

對(duì)電機(jī)進(jìn)行變頻改造，即添加一變頻器，但這種情況不能一概而論，必須

在水泵運(yùn)行在大馬拉小車的情況下才能見(jiàn)效，否則效果會(huì)恰如其反

造成出水量與揚(yáng)程的下降

改變流體效率，水泵的生產(chǎn)工藝千差萬(wàn)別，除材質(zhì)的區(qū)別外，粗糙程度也

大大影響泵體效率，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行難以避免氣蝕與污垢的產(chǎn)生，在泵

體內(nèi)部產(chǎn)生具大的阻力損失，這部分利用高分子超滑涂層可大大體

現(xiàn)在流量與揚(yáng)程的提高，用電量的下降，出色的效果可節(jié)能20%。2． 3．

高分子超滑金屬涂層 是由美國(guó)高分子公司出品的一種飲用水的涂層系統(tǒng)（泵節(jié)能改造），可提高流體設(shè)備效率，并保護(hù)設(shè)備防止化學(xué)腐蝕。該（泵節(jié)能改造）材料經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生組織（ANS/NSF61）標(biāo)準(zhǔn)并符合英國(guó)供水規(guī)定第25款中的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。1999年11月，國(guó)家城市供水水質(zhì)檢測(cè)網(wǎng)武漢檢測(cè)站也對(duì)送檢的超滑涂層（泵節(jié)能改造）浸泡液出具了符合國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)報(bào)告（990111——

1），所以高分子超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料可廣泛用于城市給水系統(tǒng)。

高分子超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料是由基本原料和加固原料兩種組分組成的高分子抗磨材料。

高分子超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料具有表面光滑、粗糙度小的特性，表1為超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料與其它不同材料表面粗糙的對(duì)比數(shù)據(jù)。從表1可以看出，超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料的表面粗糙度要比其它幾種材料小一個(gè)或幾個(gè)數(shù)量級(jí)，所以可在流體設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生光滑的表面，減少渦流的產(chǎn)生。