风机水泵的节能潜力

    一般使用的风机、水泵设备额定的风量、流量，通常都超过实际需要的风量、流量，又因为工艺要求需要在运行中变更风量、流量，而目前，采用挡板或阀门来调节风量和流量的调节方式较为普遍，虽然方法简单，但实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节目的的，这种节流调节方法浪费大量电能，回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。

    从流体力学原理知道，离心水泵的流量与电机转速及电机功率有如下关系：

   Q1/Q2=n1/n2；H1/H2=(n1/n2)²；P1/P2=(n1/n2)³

式中，Q1/Q2为流量；H1/H2为扬程；P1/P2为电机轴功率；n1/n2为电机转速。

    当水流量减少水泵转速下降时，其电动机输入功率迅速降低。例如，流量下降到80%，转速（n）也下降到80%时，其轴功率则下降到额定功率的51%；若流量下降到50%，轴功率将下降到额定功率的13%，其节电潜力非常大。

    上述的原理也基本适用于离心风机，因此对风量、流量调节范围较大的风机、水泵，采用调速控制来代替风门或阀门调节，是实现节能的有效途径。图4.1所示为某离心泵的流量负载曲线，从图4.1中可以看出变频控制时的节能效果非常显著。

    图4.1    离心泵的流量-负载曲线

    驱动风机、水泵，大多数为交流异步电机（多数大功率为同步电机），异步电动机或同步电动机的转速与电源的频率厂成正比，改变定子供电频率就改变了电动机的转速。也就是说，变频调速装置是将电网50Hz的交流电变成频率可调、电压可调的交流电去驱动交流电动机实现调节速度的。

    变频调速的特点是效率高，没有因调速带来的附加转差损耗，调速的范围大、精度高、无级调速。容易实现开环控制和闭环控制，由于可以利用原笼型电动机，所以特别适合于对旧设备的技术改造，它既保持了原电动机结构简单、可靠耐用、维护方便的优点，又能达到节电的显著效果，是风机、水泵节能的较理想的方法。

    通过调查发现，一个厂矿企业的电费约有70%消耗在风机、泵类等通用机械的负载上，因此如何提高传统的负载运转效率是厂矿企业提高企业效益的一项重要工作。传统风机、泵类、空气压缩机、制冷压缩机的流量控制大部分采用调节阀门、风门挡板开启度放流或启停电机的方式，如果能将效率提高到95%，那么就能节省约50%的电费，将电机的容量，每度电费金额及每日运转小时相乘，就可以估算出每日节省的电费金额。

    同时，也发现这样的一令经验，即对水泥厂和化工厂的罗茨风机、自来水厂水泵、工厂锅炉鼓风机和引风机、酒厂和制药厂的循环水泵、中央空调的水循环泵等节能改造，一般投资回收时间为6～16个月，属于投资效益极佳的节能改造项目。

    表4.1是对100kW的离心水泵的流量通过3种流量控制方法即变频器控制、输入阀门控制和输出阀门控制得出的实际耗电量，显然变频器的输出流量在低于90%的情况下节能效果非常显著。

    表4.1    水泵100kW 3种流量控制方法的耗电实测比较