第一篇：风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座
风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座
（一）国家电力公司热工研究院自动化所 徐甫荣
前言
我国是能源消费和生产大国，一方面是资源相对不足，尤其是石油、天然气资源匮乏；另一方面是能源利用效率低，且浪费严重，因而经济增长的质量和效益不高，且环境问题日益严重。大量的调查表明我国存在巨大的节能潜力，总节能潜力约为目前能源消费总量的30%～40%，各行各业都存在大量的技术上和企业财力上都可行的节能项目，但绝大多数至今还没有实施。
我国经济持续高速增长了30年。经济总量已达到世界第三位，国内生产总值、工业增长速度、固定资产投资都在高速增长。我国经济持续高速发展带动了能源工业的发展，而能源工业的发展，又成为经济发展的动力，是经济发展的基础。但是也带来了日益严重的环境问题，在世界144个国家和地区的“环境可持续发展指数”排序中，我国被排在133位，我国以煤碳为主的能源结构问题严重。由于向大气层中排放CO2、SO2、氮氧化物，有时阴霾，有时下些酸雨，离开了蓝天、白云、碧水、绿地的生态环境。能源的消耗带来了严重的环境问题。
我国是“气候变化框架公约”的重要签约国，肩负着全球环境方面的责任，节能既解决能源紧张，相当于建设了能效电厂，又减少了污染，保护了环境，在降低能耗的同时，使我国的经济由粗放型向节约型转变，进而促进了经济的发展，既节能又促进、优化了经济、能源、环境。经济（Economics）、能源（Energy）、环境（Environment）、节能（Energy Saving）是国民经济发展的四个重要的方面，称作4E。四者之间相互依存、相互需求、相互支持、相互制约，要求一个好的平衡。国民经济的发展要求能源相应发展，能源工业的发展促进了经济的发展，经济的发展、能源的消耗又导致大量的CO2、SO2、氮氧化物排放到大气层中，形成酸雨，温室效应。除了建立电厂以外（热电、水电、核电、风电、太阳能等，主要是热电），节能是能源开发的最好补充，相当于建设了能效电厂。对比热电，它洁净，又不需要煤，不需要运力，不排放CO2、SO2、、氮氧化物等，因而我国政府确立了“开发和节约并重”的能源方针。
电动机系统节能工程是节能的重点工程之一。目前，我国各类电动机总装机容量约4.2亿kW，实际运行效率比国外发达国家低10%～30%。用电量占全国的总用电量的60%左右。“十一五”期间重点推广高效节能电动机、稀土永磁电动机；在煤炭、电力、有色、石化等行业采用高效节能电动机，实施对风机、水泵、压缩机系统的优化改造，推广变频调速、自动化系统控制技术，使运行效率提高2个百分点，年节电200亿kW.h。
电动机系统变频调速节能工程中，又首推负载为叶片式风机、水泵、压缩机的调速节能技术，因为叶片式风机、水泵、压缩机属于平方转矩型负载，即其轴上需要提供的转矩与转速的二次方成正比。风机、水泵、压缩机在满足流体力学的三个相似条件：即几何相似、运动相似和动力相似的情况下遵循相似定律；对于同一台风机（或水泵），当输送的流体密度ρ不变，而仅转速改变时，其性能参数的变化遵循比例定律：即流量与转速的一次方成正比；扬程（压力）与转速的二次方成正比；轴功率则与转速的三次方成正比。即：
Hn2Pn3pn2Qn()()；；；()''''''''HnPnpnQn由于目前绝大部分风机水泵（压缩机）都采用风门挡板（阀门）调节流量，造成大量的1 节流损耗，若采用转速调节，具有巨大的节能潜力。直到上世纪七十年代，都采用机械调速或滑差电机调速，但这属于低效调速方式，仍有较大的能量损耗，并且驱动功率受到限制；到上世纪80年代，开始采用液力耦合器调速，并且突破了驱动功率的限制，向大功率方向发展，但它与滑差电机调速一样，属于低效调速方式，仍有较大的能量损耗。直到上世纪90年代，随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，变频器很快占领电动机调速市场，并向高压、大容量领域发展，使采用高压电动机驱动的风机、水泵、压缩机进行变频调速节能改造成为可能。进入新世纪以来，国产高压变频器生产企业如雨后春笋般的涌现，并且其质量和可靠性直逼进口产品，且价格低廉，服务周到，因此在很多领域大有取代进口产品的趋势。风机、水泵、压缩机变频调速节能改造的发展前景一片大好。
随着节能减排指标的层层落实，工业设备的节能改造已成为企业的自觉行动。为了帮助企业在确定节能改造项目时做到心中有数，使有限的改造资金取得最大的经济效益，改造前根据设备参数和运行工艺数据进行的节能估算（能效审计）就显得尤为重要；尤其是目前为了推动节能减排工作的全面推广，国家鼓励采用“合同能源管理”的模式实施节能改造工程，那么改造前的节能估算（能效审计）工作就成为重中之重了：因为它直接关系到“合同能源管理”实施企业的经济利益，甚至关系到“合同能源管理”项目的成败！
目前见到的变频调速节能改造项目的节能计算多有偏颇不实之处，这主要是缺乏理论指导和实践经验，而教科书上又缺乏系统的内容，致使大家各行其是，无所适从。当然也不排斥有些节能厂商为了推广其节能产品而误导用户，故意夸大节能效果；但是更多的则是由于没有掌握节能计算方法。
所以，根据长期以来从事风机、水泵、压缩机变频调速节能工程的实践，有责任将其总结成文，作为用户在节能改造时参考；同时也希望引起大家的讨论，以便形成共识。
第一讲 风机变频调速节能技术 概论
风机与水泵是用于输送流体（气体和液体）的机械设备。风机与水泵的作用是把原动机的机械能或其它能源的能量传递给流体，以实现流体的输送。即流体获得机械能后，除用于克服输送过程中的通流阻力外，还可以实现从低压区输送到高压区，或从低位区输送到高位区。通常用来输送气体的机械设备称为风机（压缩机），而输送液体的机械设备则称为泵。风机的主要功能和用途
风机按工作原理的不同，可以分为叶片式（又称叶轮式或透平式）和容积式（又称定排量式）两大类。叶片式风机又可以分为离心式风机、轴流式风机、混流式风机和横流式风机；容积式风机又可以分为往复式风机和回转式风机，而回转式风机又可用分为罗茨风机和叶氏风机。
风机除按上述工作原理分类外，还常按其产生全压的高低来分类：
(1)通风机：指在设计条件下，风机产生的额定全压值在98Pa～14700Pa之间的风机。在各类风机中，通风机应用最为广泛，如火力发电厂中用的各种风机基本上都是通风机。
(2)鼓风机：指气体经风机后的压力升高在14700Pa～196120Pa之间的风机。(3)压缩机：指气体经风机后的压力升高大于196120Pa以上，或压缩比大于3.5的风机。(4)风扇：指在标准状况下，风机产生的额定全压低于98Pa的风机。这类风机无机壳，故又称自由风扇。风机的性能参数
风机的基本性能参数表示风机的基本性能，风机的基本性能参数有流量、全压、轴功率、效率、转速、比转速等6个。(1)流量：以字母Q(q)表示，单位为（升）l/s、m/s、m/h 等。
(2)全压：风机的全压p表示空气经风机后所获得的机械能。风机的全压p是指单位体积气体从风机的进口截面1流经叶轮至风机的出口截面2所获得的机械能。风机全压的计算式为：
3p(p211v22)(p1v12)N/m2 22风机的全压等于风机的出口全压（出口静压和出口动压之和）减去风机的进口全压（进口静压和进口动压之和）。
(3)轴功率：由原动机或传动装置传到风机轴上的功率，称为风机的轴功率，用P表示，单位为kW。
P式中：Q——风机风量（m/s）；
P——风机全压(kPa)；
ηr——传动装置效率；
ηf——风机效率；
ηd——电动机效率。电动机容量选择：P3
Q.prf
Q.prfd
(4)效率：风机的输出功率（有效功率）Pu与输入功率（轴功率）P之比，称为风机的效率或全压效率，以η表示：
fPuQ.p PP(5)转速：风机的转速指风机轴旋转的速度，即单位时间内风机轴的转数，以n表示，单位为r/min（rpm）或s-1（弧度/秒）。
(6)比转速：风机的比转速以ny表示，用下式定义：
ny5.54nq
1.23/4(p) 作为性能参数的比转速是按风机最高效率点对应的基本性能参数计算得出的。对于几何相似的风机，不论其尺寸大小、转速高低，其比转速均是一定的。因此，比转速也是风机分类的一种准则。风机的性能曲线
图1所示为300MW火电机组离心式一次风机性能曲线，该风机为进口导叶调节，图中0为调节门全开位置，负值为调节门向关闭方向转动的角度；图中虚线为等效率线。图
2o所示为300MW火电机组动叶可调轴流式送风机性能曲线，图中虚线为等效率线，0代表设计安装角，负值为动叶片从设计安装角向关闭方向转动的角度，正值则相反。
由图
1、图2可见，风机性能曲线呈梳状，随着风门（动叶片）开大，风机的出口风量和风压都沿阻力曲线增大，其等效率曲线是一组闭合的椭元。这一点是与水泵的性能曲线不同的。
图
2、图4所示是典型的动叶可调轴流式风机的性能曲线。由图2可见，动叶可调轴流o 3 式风机叶片的安装角可在最小安装角到最大安装角之间从0～100％调节，随着叶片安装角的增大，风机沿阻力曲线方向风量和风压同时增大，反之则同时减小。100％锅炉负荷（B-MCR）
0时，叶片开度为70％左右，相对于安装角＋5；100％汽轮机负荷（THB）时，叶片开度为
065％左右，相对于安装角0；这两个点应在风机的最高效率区内。但是在锅炉设计时，由于无法精确计算锅炉风道的阻力曲线（图2中上面一条是双风机运行时的阻力曲线，下面一条则是单风机运行时的阻力曲线），因此所选用的风机性能曲线不能保证B-MCR点和THB点在高效区内，从而就降低了风机的运行效率，有时甚至可达20％～30％！轴流式风机叶片的安装角过大或过小，都会使风机的运行工况点偏离高效点，降低风机的运行效率。
为了将两种风机的性能进行比较，图5所示为定速轴流风机和离心风机性能曲线的重叠。由图5可见，离心式风机的最高效率在进口调节门的最大开度处，等效率线和锅炉阻力曲线接近垂直，效率沿阻力线迅速下降。能满足TB点（锅炉风机设计点），而100％MCR点（锅炉满负荷连续运行点）在低效率区，变工况时效率则更低，其平均运行效率比动叶可调的轴流风机要低得多。如采用转速调节，可将风门开到最大，使风机在高效区运行，而通过改变风机的转速达到控制风量的目的，风机将在很大的范围内维持高效运行，从而达到节能的目的。
而动叶可调的轴流式风机的等效率线与锅炉的阻力曲线接近平行，高效率范围宽，且位置适中，因而调节范围宽。锅炉设计点（TB）与最大连续运行工况点（100％MCR）相比，流量约大15％～25％，压力约高30％～40％。在满足锅炉设计点条件下，100％MCR工况点位于高效区，平均运行效率高，单风机运行时可满足锅炉60％～80％负荷。就运行效率而言，动叶可调的轴流式风机是除变转速调节外的风机最佳调节方式。
图1 某300MW机组离心式一次风机的性能曲线 图2 某300MW机组动叶可调轴流式送风机的性能曲线
图3 某600MW机组静叶可调轴流引风机的性能曲线 图4 某660MW机组动叶可调轴流式送送风机的性能曲线
图5 定速轴流风机和离心风机性能曲线重叠比较
如采用转速调节，可将风机的安装角固定在高效区，而通过改变风机的转速达到控制风量的目的，风机将在很大的范围内维持高效运行，从而达到节能的目的，但是由于这时的调速范围小，节能效果也就差。所以也可以将风机的安装角调到最大，这样虽然会降低一些运行效率，但是却大大增加了调速范围，而风机轴功率的下降是与转速的三次方成正比的，所以功率的降低远大于效率的下降，采用这种运行方式能取得更大的节能效果，详见下面具体工程案例的计算结果。风机拖动系统的主要特点
叶片式风机水泵的负载特性属于平方转矩型，即其轴上需要提供的转矩与转速的二次方成正比。风机水泵在满足三个相似条件：几何相似、运动相似和动力相似的情况下遵循相似定律；对于同一台风机（或水泵），当输送的流体密度ρ不变仅转速改变时，其性能参数的变化遵循比例定律：流量与转速的一次方成正比；扬程（压力）与转速的二次方成正比；轴功率则与转速的三次方成正比。即：
Hn2Pn3pn2Qn()()；；；()H'n'P'n'p'n'Q'n'风机与水泵转速变化时，其本身性能曲线的变化可由比例定律作出，如图6所示。因管
＇＇路阻力曲线不随转速变化而变化，故当转速由n变至n时，运行工况点将由M点变至M点。
应该注意的是：风机水泵比例定律三大关系式的使用是有条件的，在实际使用中，风机水泵由于受系统参数和运行工况的限制，并不能简单地套用比例定律来计算调速范围和估算节能效果。
当管路阻力曲线的静扬程（或静压）等于零时，即HST=0（或PST=0）时，管路阻力曲线是一条通过坐标原点的二次抛物线，它与过M点的变转速时的相拟抛物线重合，因此，＇＇M与M又都是相似工况点，故可用比例定律直接由M点的参数求出M点的参数。对于风5 机，其管路静压一般为零，故可用相似定律直接求出变速后的参数；而对于水泵，其管路系统的静压一般不为零，故对于每一个工作点，都要经过相似折算后，才能用比例定律的三个公式求出变速后的参数。
PH扬程P-qvP-q'vM'nMM'nn'HSTn>n'Mn'n>n'O
O
(a)
(b)图6 转速变化时风机（水泵）装置运行工况点的变化
（a）风机（当管路静压Pst=0时）
(b)水泵（当管路静扬程Hst≠0时），qvqv
作者简介
徐甫荣（1946-）男，1970年毕业于西安交通大学电机工程系发电厂电力网及电力系统专业，后在西安电子科技大学攻读硕士研究生。毕业后在国家电力公司热工研究院自动化所工作，任总工程师，教授级高工，现为深圳市科陆变频器公司工程技术总监，享受国家特殊津贴的专家。主要从事火电厂热工自动化和交直流电机调速拖动及节能技术的研究工作，在国内外各类学术刊物上发表论文五十余篇，专著“高压变频调速技术应用实践”等两本。
参考文献（略）
第二篇：节能水泵新技术泵-变频恒压型水泵控制器节能
节能水泵新技术泵-变频恒压型水泵控制器节能
---湖南利圣德节能科技有限公司
“LPC-泵控技术”采用先进的节能控制技术,使用V/F变频节能控制方式，可实现水泵电机的高效率运行、根据负载情况，自动优化，实现节能运行。“LPC-泵控技术”变频恒压型水泵控制器能快速稳定的自动观测用水使用情况，根据用户用水情况自动调节运行方式和输出频率，水泵运行在变频控制方式，电机冲击电流几乎为零。高效节能,节能达到30%以上。
“LPC-泵控技术”变频恒压型水泵智能控制器变频调速技术的基本原理是根据水泵电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n =60 f(1-s)/p，(式中 n、f、s、p 分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数)由流体力学可知，水泵流量 Q 与转速的一次方成正比，压力 H 与转速的平方成正比，轴功率 P 与转速的立方成正比，即 Q∝n，H∝n2，P∝n3 当流量减少，水泵转速下降时，其功率下降很多。例如水泵流量下降到 80%，转速也下降到 80%时，则轴功率下降到额定功率的 51%;如流量量下降到 50%，功率 P 可下降到额定功率的 13%，当然由于实际工况的影响，节能的实际值不会有这么明显，即使这样，水泵节能的效果也是十分明显的。因此在水泵的机械设备中，采用“LPC-泵控技术”变频恒压型水泵智能控制保护器来调节流量，在节能上是一个最有效的方法。水泵电机转速与LPC节能率的关系表频率 f(Hz)转速 N% 流量 Q% 压力 H% 轴功率 P% 节电率 根据“LPC-泵控技术”变频恒压型水泵控制器上述原理可知改变水泵的转速就可改变水泵的功率。
目前变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显着的节电效果改善现有设备的运行工况、提高系统的安全可靠性和设备利用率、延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。
第三篇：变频水泵工作原理
变频水泵的变频节能
由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）╳
H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％.变频水泵的功率因数补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式
P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
变频水泵的软启动节能
由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（4-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。浅谈水泵选型及调速引言根据gbj13-86室外给水设计规范，取水泵站选泵设计时应考虑供水保证率达到90~99%[1]的最低原水水位和泵站供水规模的最大出水量。然而由于自然界的规律，我国冬季12~3月为河流的枯水期，届时江河水位最低，水泵所需的静扬程高，泵站供水量小，如图1、2中a点所示;7~9月夏季高峰供水时，江河水位由于丰水期的来临而上升，虽然泵站供水量增大了不少，但水泵的静扬程有所下降，如图1、2中b点所示。室外给水设计规范依据的最大供水量和最低水位这两个因素存在着明显的季节差异，同时出现的概率很小，照搬教条按规范设计的取水泵站的扬程和流量参数选择会非常不合理，造成泵站绝大部分时间的实际运行工况与设计参数存在较大的差别，运行能耗和基建投资的浪费较大[2]。但若只考虑正常年份的水位水量变化而不按规范要求设计，万一在夏季高峰供水时出现干旱，江河水位下降至最低，而此时供水量又要求最大;或冬季枯水期时由于某种特殊情况而需要最大供水量，如图1、2中c点所示，那么投资巨大的取水泵站将不能发挥应有的作用。水位、水量的变化以及存在问题以南京地区的长江水位变化为例，夏季丰水期平均高水位为9.50m(吴淞标高，下同)。冬季枯水期平均低水位为2.50m，而设计时考虑的极限低水位
1.42m，几乎很难出现。一年中供水量较大的时间集中在7、8、9月份，此时江河的水位较高，而低水位时的12、1、2、3月份需水量比较少。在很多场合，设计人员往往偏重考虑安全供水因素，一般都按规范要求进行选泵设计，即按供水保证率达到90~99%[1]的最低取水水位和泵站供水规模的最大出水量(图1、2中c点工况)设计。水厂反应池标高是恒定的，但江河水位随季节更迭而变化且幅度比较大时，水泵的静扬程也发生较大的变化。理想状态的设计认为可以做到仅靠调节水泵并联运行台数来适应实际运行中的流量、扬程的变化，如图1、2中a、b、c点所示。但据笔者调查大多数的取水泵站需要调节管路阀门的开度配合水泵并联运行台数的增减来适应流量及扬程的变化.如图3中a1，b1点所示，那么a1-a,b1-b之间剩余扬程的能量消耗在阀门上，长年累月能量的浪费是十分惊人的。
图1 江河枯/丰水期水位变化及冬/夏季源水泵站供水量变化1图2 江河枯/丰水期水位变化及冬/夏源水泵站供水量变化2图3 大多数泵站的实际工况曲线
因此按百年一遇(即供水保证率90~99%)的极限低水位和最大供水量来选择水泵的取水泵站肯定会出现闲置的水泵台数较多，水泵绝大部分时间不在工况点运行而需依靠关小阀门开度来调节。大量闲置的固定资产和日常运行的高能耗使取水泵站的经济性无从谈起。经济性水泵选型和调速设计的原则水泵额定数据是对应于水泵效率最高点的各项参数，在该点左右两侧不低于最高效率10%的一定范围内，都属于效率较高的区段[3]。最理想的设计方案应该是泵站的流量、扬程变化范围在所选水泵的高效区内，但实际上不一定能选择到满足理想条件的水泵。而且在工程实际中，经常遇到单台水泵的高效区无法覆盖泵站流量、扬程变化范围的情况，这时就需要依靠多台水泵并联运行来完成。水泵并联时按扬程不变，流量叠加的原理工作(如图4所示)。水泵q-h曲线变得越来越平缓，因而更适应流量变化比较大而扬程变化比较小的泵站。
图4 水泵并联工况图图5 水泵调速的特性变化与江河水位变化之管道特性曲线变化
江河水位的升高，表现在水泵静扬程的减少，管道特性曲线平行下移。此时工况点往往会移出水泵的高效区。如果能同时改变水泵转速，水泵特性曲线q-h同时平行下移，那么水泵特性曲线q-h和管路特性曲线这两族曲线就能在abcd(如图5所示)的区域内相交，在这块区域内的各个工况点上，无论是流量还是扬程，水泵都能适应它们的变化。从而充分利用了水位的势能，节省电耗。按水泵相似工况定律, 有:qn/ q0= nn/n0(1)hn/ h0=(nn/n0)2(2)pn/ p0=(nn/n0)3(3)式中:n0，q0，h0，p0分别为全速泵之转速，流量、扬程、功率。nn，qn，hn，pn分别为变速泵之转速，流量、扬程、功率。所以调速恰恰能弥补水泵并联运行时q-h曲线变得平缓而不能适应原水水位变化大但流量变化小的短处。从图1、2的两种情况可以看出，取水泵站的常规运行是在夏季高水位低扬程大水量的b点和冬季低水位高扬程小水量的a点及其区间里。则经济性选泵和调速原则的出发点可以分为两种1)以图1中b点为选泵的基准点，且水泵在b点运行适应位于其相应高效区的右侧，若b点水量是单台水泵是可以满足的，而a点及a-b之间区域的经济运行可以依靠降低水泵机组运行速度来解决;若b点水量必须数台泵并联运行才能达到时，则a点及a-b之间区域的经济运行可以用减少并联水泵台数[2]、降低水泵机组速度的组合方法来解决。(2)以图2中a点作为选泵的基准点，且水泵在a点运行适应位于其相应高效区的左侧，若a点水量是单台水泵可以满足的，则b点及a-b之间区域的经济运行可以依靠降低水泵机组运行速度来解决;若a点水量必须数台泵并联运行才能达到时，则b点及a-b之间区域的经济运行可以用减少并联水泵台数[2]、降低水泵机组速度的组合方法来解决。可靠性水泵选型和调速设计的对策根据gbj13-86的设计规范，取水泵站选泵设计时应考虑供水保证率达到90~99%的最低水位和泵站供水规模最大时的出水量，即图1、2中c点的要求。但正如本文前面分析所述，取水泵站由于自然界的规律而经常运行于a-b之间的区
域内，只有在夏季高温干旱或冬季出现特大供水量需求的特殊条件下，才会出现c点的情况，这就是源水泵站选泵设计的可靠性所在。水泵机组采用变频调速技术，并且在a-b之间正常运行区域内时均采用低于50hz的变频运行状态，按实际情况需要时将运行频率上调至55hz甚至更高一点的超工频运行状态，则根据式(1)、(2)、(3)的规律，可以满足c点的运行工况。需要注意的事项(1)电动机功率的匹配由于式(3)的关系，在采用调高频率进行超过额定转速运行时，必须对水泵和电动机的功率进行校核。因为水泵的轴功率是随着流量、扬程的变化而变化，水泵配置的电动机功率均按水泵单机运行的最大轴功率选择。由图4可见，两台水泵并联运行时的工况点f，其流量为q1+2，扬程为h2。折算到单台水泵时的扬程仍为h2，流量为q1，2。该流量小于单台水泵工作时的流量q1;其轴功率p1，2也小于单泵工作时的轴功率p1。多台水泵在并联运行时的功率更小于单泵运行时的功率[3]。所以在选配电动机时，其功率按常规配置就足够了。但应校核水泵在并联且调速运行时，其电动机的输出功率一般不小于75%的额定值。以保证调速状态下的电动机也处于高效区内。在多台水泵并联运行还不能满足最大流量最高扬程(即c点)的工况，而需要将频率调至55hz时按式
(3)pp=(55/50)3 p1=1.13 p1=1.331 p1(4)反之，p1=0.751 pp(5)所以当水泵并联运行时，可在电动机功率不超载的前提下，实现前述超速的安全运行。(2)水泵汽蚀余量的校核由于水泵的npsh(必需的汽蚀余量)在实行超速运行工况时，会随着转速的上升而上升，但水泵的安装高度是恒定的，c点的工况条件是最低水位时的最大流量，所以在为满足c点要求采取的对策时，npsh的校核是保证泵站安全运行的必备条件。(3)电动机功率因数当水泵并联运行时电动机处于轻载状态，其功率因数cosф有一定的下降，这可以通过电容补偿的方法来解决。在为实现c点运行要求而进行超速运行时，电动机功率会随着负载的加重而逐渐向满载甚至轻微超载的状态靠拢，功率因数也逐渐上升，就有可能出现功率因数过补偿而不经济的状况。但因为c点是非正常的极端情况，发生的机会很少，即使功率因数不经济也同样作为小概率事件可以忽略不计。(4)机械强度的考虑目前国内水泵、电动机的机械强度能满足上述小范围超速运行的需要。因为在为50hz的工况条件下生产水泵及电动机时，制造者仅需改变工艺参数设计而保持原有的机械结构不变。结束语当江河水位变化较大时，水泵静扬程变化也较大。冬季低水位时供水量小，夏季高水位时供水量大，这是自然界的规律。取水泵站选泵设计应分别根据实际情况按正常年份冬季水位水量和夏季水位水量来选取合适的泵型再配以变频调速，以确保泵站的高效运行，这才符合选泵和调速设计的经济性的要求;同时还应校核设计规范要求的在最低水位情况下，泵站能否满足最大供水量的要求，这是选泵和调速设计的可靠性所要求的。
参考文献[1] gbj13-86.室外给水设计规范.[2] 钱健,吴志成.自来水厂取水设计流量合理性的探讨.中国给水排水,2001(8).[3] 姜乃昌.水泵和泵站(第2版).北京:中国建筑工出版社,1987.
第四篇：《变频调速应用》课程教学大纲
《变频调速应用》课程教学大纲
Variable Voltage and Variable Frequency Technology 课程编号：2000652
适用专业：电气工程及其自动化
学 时 数：32 学 分 数：2
执 笔 者：汤钰鹏 编写日期：2002年5月
一、课程的性质和目的
课程性质：《变频调速应用》是电气工程及其自动化专业的专业选修课。
主要任务：通过对《变频调速技术及应用》课程的学习，使学生对异步电动机变频调速系统有一个系统的了解，对变频调速方法的特点、重要性、应用领域有一个正确的认识，为在今后工作中解决实际问题打下良好的基础。
二、课程教学内容:
第一章 交流调速系统概述（讲授4学时）
了解交流调速传动的发展过程及其应用领域、应用目的，了解异步电动机的基本调速方法、了解变频器的基本分类。
重点：变频调速方法及特点。
第二章 异步电动机的变频调速（讲授4学时）
了解异步电动机在非正弦电源供电情况下的运行特点，掌握异步电动机的变频运行方式、运行特性（包括V/F运行方式、恒磁通运行方式和恒功运行方式）；掌握在非正弦电源供电情况下异步电动机的磁通、电流、转矩分析方法及特点。
重点：异步电动机的变频运行方式、运行特性。
第三章 变频器的结构及工作原理（讲授2学时）
了解变频器的基本结构及工作原理，掌握逆变器的工作原理。重点：交直交电压型逆变器的工作原理。
第四章 脉宽调制技术（讲授8学时，实验4学时）
了解脉宽调制方式的种类和脉宽调制技术的作用。
重点：正旋脉宽调制技术、磁通轨迹控制（电压空间矢量控制）脉宽调制技术。第五章 变频调速系统（讲课2学时）
了解变频调速系统的构成、控制对象和控制方式。
重点：异步电动机、变频器和外围设备的选择。
第六章 通用变频器的运行功能（讲课2学时、实验2学时）
了解通用变频器的运行功能，掌握通用变频器的参数设置方法。
重点：变频器运行功能的选择。
第七章 通用变频器的应用（讲课4学时）
了解通用变频器的应用情况及其应用领域的相关技术，掌握通用变频器的应用方法。
重点：通用变频器的应用方法。
三、课程教学的基本要求
本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试等。通过各个教学环节重点培养学生分析问题和解决问题的能力。
（一）课堂讲授
以案例教学和实验教学为主，教学中多提问题以引导学生思考，设置适当的课堂讨论，以加深学生对知识的理解和提高学生对知识的应用能力。
（二）课外习题
第一章1题、第二章2题、第三章1题、第四章2题、第五章1题、第六章2题。
（三）实验
开设6个学时的开放性实验，让学生了解电压型变频器的基本结构、熟悉输入测、直流测、输出测的电压波形和电流波形，掌握改善电流波形的方法。熟悉通用变频器的各项运行功能，掌握通用变频器的参数设置方法。
（四）考试环节
考试形式分为笔试和实际操作考试两部分，考试题型分为：简答题、论述题等。
四、本课程与其它课程的联系与分工
本课程的先修课为“电机学”、“电力电子技术”等。
五、建议教材与教学参考书
1．满永奎编著，《通用变频器及其应用》机械工业出版社
2．吴忠智编著，《变频器应用手册 》 机械工业出版社
第五篇：《变频调速应用》课程教学大纲
《变频调速应用》课程教学大纲
Variable Voltage and Variable Frequency Technology 课程编号：2000652
适用专业：电气工程及其自动化
学 时 数：32 学 分 数：2
执 笔 者：汤钰鹏 编写日期：2002年5月
一、课程的性质和目的
课程性质：《变频调速应用》是电气工程及其自动化专业的专业选修课。
主要任务：通过对《变频调速技术及应用》课程的学习，使学生对异步电动机变频调速系统有一个系统的了解，对变频调速方法的特点、重要性、应用领域有一个正确的认识，为在今后工作中解决实际问题打下良好的基础。
二、课程教学内容:
第一章 交流调速系统概述（讲授4学时）
了解交流调速传动的发展过程及其应用领域、应用目的，了解异步电动机的基本调速方法、了解变频器的基本分类。
重点：变频调速方法及特点。
第二章 异步电动机的变频调速（讲授4学时）
了解异步电动机在非正弦电源供电情况下的运行特点，掌握异步电动机的变频运行方式、运行特性（包括V/F运行方式、恒磁通运行方式和恒功运行方式）；掌握在非正弦电源供电情况下异步电动机的磁通、电流、转矩分析方法及特点。
重点：异步电动机的变频运行方式、运行特性。
第三章 变频器的结构及工作原理（讲授2学时）
了解变频器的基本结构及工作原理，掌握逆变器的工作原理。重点：交直交电压型逆变器的工作原理。
第四章 脉宽调制技术（讲授8学时，实验4学时）
了解脉宽调制方式的种类和脉宽调制技术的作用。
重点：正旋脉宽调制技术、磁通轨迹控制（电压空间矢量控制）脉宽调制技术。第五章 变频调速系统（讲课2学时）
了解变频调速系统的构成、控制对象和控制方式。
重点：异步电动机、变频器和外围设备的选择。
第六章 通用变频器的运行功能（讲课2学时、实验2学时）
了解通用变频器的运行功能，掌握通用变频器的参数设置方法。
重点：变频器运行功能的选择。
第七章 通用变频器的应用（讲课4学时）
了解通用变频器的应用情况及其应用领域的相关技术，掌握通用变频器的应用方法。
重点：通用变频器的应用方法。
三、课程教学的基本要求
本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试等。通过各个教学环节重点培养学生分析问题和解决问题的能力。
（一）课堂讲授
以案例教学和实验教学为主，教学中多提问题以引导学生思考，设置适当的课堂讨论，以加深学生对知识的理解和提高学生对知识的应用能力。
（二）课外习题
第一章1题、第二章2题、第三章1题、第四章2题、第五章1题、第六章2题。
（三）实验
开设6个学时的开放性实验，让学生了解电压型变频器的基本结构、熟悉输入测、直流测、输出测的电压波形和电流波形，掌握改善电流波形的方法。熟悉通用变频器的各项运行功能，掌握通用变频器的参数设置方法。
（四）考试环节
考试形式分为笔试和实际操作考试两部分，考试题型分为：简答题、论述题等。
四、本课程与其它课程的联系与分工
本课程的先修课为“电机学”、“电力电子技术”等。
五、建议教材与教学参考书
1．满永奎编著，《通用变频器及其应用》机械工业出版社 2．吴忠智编著，《变频器应用手册 》 机械工业出版社
1、变频器的分类方式？(1)、按变换频率方法分
a、交直交变频器 先由整流器将电网中的交流电流整流成直流电，经过滤波，而后由逆变器再将直流逆变成交流供给负载； b、交交变频器 只用一个变换环节就可以把恒压恒频的交流电源变换成变压变频电源，因此又称直接变频装置
(2)、按主电路工作方法分
a、电压型变频器 当中间直流环节采用大电容滤波时，称为电压型变频器b、电流型变频器 采用高阻抗电感滤波时成为电流型变频器
(3)、按变频器调压方法分
PAM变频器： 逆变器负责调节输出频率，通过改变直流环节的电压或电流来改变输出电压或电流；PWM变频器： PWM方式是在变频器输出波形的一个周期产生多个脉冲波，其等值电压为正弦波，波形较平滑
(4)、按控制方式分
a、U/F控制变频器 采用普通的VVVF控制方式实现； b、SF控制变频器 采用转差频率控制方式实现；c、VC控制变频器 采用矢量控制方式实现
2、一般的通用变频器包含哪几种电路？
整流电路、中间直流电路、逆变电路、制动电路、控制电路
3、四种调速方式？
（1）变频调速（2）变转差调速（3）串级调速（4）变极调
4、变频器调速系统的调试方法有哪些？
空载实验、带负载测试、全速停机试验、正常运行试验
5、变频器过流跳闸和过载跳闸的区别是什么？
过流主要用于保护变频器，而过载主要用于保护电动机。因为变频器的容量有时需要比电动机的容量加大一挡或两挡，这种情况下，电动机过载时，变频器不一定过流。过载保护由变频器内部的电子过热保护功能进行，在预置电子过热保护功能时，应该准确地预置“电流取用比”即电动机额定电流和变频器额定电流之比的百分数、
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