二、概況：

　　惠隆五金機械廠供水站的供水系統是根據用水量的需求，是采用調整泵出門閥門來調節流量，需要專人值守，在不同的情況下，開關閥門。勞動強度較大，同時，由于閥門的強制節流使泵形成旋渦沖擊，產生了強烈的振動和噪聲，對泵的使用壽命、維護修理都加大了不利的損耗。再就是由于電動機的轉矩基本恒定，這種調節方式形成的供水壓力較高，造成嚴重的節流功率損失，泵的效率降低，造成電力的浪費。

　　三、水泵的調速性能

　　水泵在改變轉速時，其內部幾何尺寸沒有改變，所以，據水泵的相似原理可知：當轉速變化時，流量與轉速成正比，揚程與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比，得出：同一臺泵當轉速變化時，水泵的主要性能參數將接上述比例定律而變化，并且，在變化過程中可保持效率基本不變，若水泵機組轉速可調，我們就可以改變某臺水泵的轉速以適應當時需水量的變化，這樣就可以避免水泵機組在低效率區域運轉造成的電動機過載，另一方面，也可以避免供水壓力偏高所造成的浪費。同時，水泵隨著轉速的變慢而使軸功率大為減少，電動機輸入功率也隨之減少，這就是調速水泵在供水系統中所起的節能作用。

　　四、減速的基本原理

　　根據交流電動機工作原理中的轉速關系，n=60f（1-s）/p,從公式中得出：均勻改變電動機定子繞組的電源頻率，就可以平滑地改變電動機的同步轉速。電動機轉速變慢，軸功率就相應減少，電動機輸入功率也隨之減少，這就是水泵調速的節能作用。

　　交流電動機轉速物性為一條稍向下傾斜的曲線，如圖A所示，調速時的特性仍為稍向下傾斜曲線，是在不同頻率時相互平等的一組曲線，如圖B所示：

 

    從圖 A、圖B中可以看出，變頻器的調速特性基本保持了電動機固有的轉速特性，它是一組不同頻率時相互平行的特性曲線。

    變頻調速具有以下優點：

　　①轉差率小，轉差損失小，效率可高達90～95%以上。

　　②實現平滑地無級調速，精度高，調速范圍寬（0～100%），頻率變化范圍大（0～50Hz）。

　　③起動轉矩大（可達額定值的1.1倍），實現軟啟動減輕啟動電流的沖擊。

　　④提高電網側功率因數。

　　⑤變頻器可采用高速度的16位CPU與專用的大規模集成電路配合，用軟件實現V/5自動調整，具有

與計算機可編程控制器聯機控制的功能，容易實現生產過程的自動控制。

　　⑥安裝容易，調試方便，操作簡單。

　　⑦不僅適用于水泵，風機類負荷的節能調速，而且也適用于舊設備的改造，對改善工藝條件，提高產品質量都有其明顯作用。

    一、案例

　　惠隆五金機械廠生活水泵，電機功率為Y200M-2 45KW，安裝變頻器壹臺，已運行三個月，節電效果明顯。

　　生活水泵變頻減速節能測試數據如表A、表B所示：

　　表A（2001年9月份）安裝變頻器前的測試數據（f=50Hz）

 

    表 B（2001年9月-10月）
　　安裝變頻器后的測試數據（P=4kgf/cm2=39.2N/CM2,f=0～50Hz）

 

    供水的高峰與低谷是隨作息時間及生活習慣不同的變化的，為保證樓房高房及遠距離居住的職工正常用水，我們采用了恒壓供水方式，即保持管網壓力為 4KGF/CM2（39.2N/CM2）。電動機頻率隨壓力變化，從而實現了節能的目的。

　　從表A與表B所示，以10天運行記錄分析：

    安裝變頻器前： 供水量12785T，耗電7132KWH，平均單耗0.558KWH/T，平均時耗39.187KW/H。

    安裝變頻器后： 供水量：12819T；耗電5412KWH，平均單耗0.422KW/T，平均時耗29.254KWH。

　　前后相比，10天供水量幾乎相等，而耗電減少1720KWH，平均單耗降低0.136KWH，節電率24.37%，平均時耗降低9.942KW/H，節電率25.37%，平均節電率達24.87%，節電效果顯著。

    投資回報期短： 按平均每天運行時間為18小時計

    年運行時間 =18×365=6570小時

    年節電量 =（投入前平均時耗-投入后平均時耗）×年運行時間=（39.187-29.254）×6570=65319（KWH）

　　按電費單價1元=年節電折合人民幣

    年節電費 =電費單價×年節電量=1×65319=65319元

    投資回報期 =60000÷65319=0.92年×12個月=11個月 　　

    即期投資回報期不到1年，與其他節能技術相比投資回報期限明顯縮短。

　　中央空調智能節電系統

　　一、 概述：

　　目前大多數中央空調供水系統的供水量都是手動調節，只要水泵開始運行，無論負荷情況如何，水泵均以最大負荷運行，所以能源浪費現象較嚴重，經調查測試一些空調供水系統的資料數據表明，普遍存在大流量小溫差的問題。

　　 夏季供冷水系統的供回水溫差：較好者為4℃，較差者為1～1.5℃。

　　 冬季供暖水系統的供回水溫差：較好者為8～10℃，較差者為3℃。且循環水量一般是設計水量的1.5倍，這樣帶來如下一型問題：

　　 1、水流量過大使冷水系統和用水溫度變低，惡化主機的工作條件。

　　 2、由于水泵的壓力太大，通常都是通過調整管道上閥門的開度來調節水流量的，因此在閥門上存在很大的電能浪費。

　　 3、因水泵通常采用的是Y-△起動方式，電機的起動電流約為額定電流的3～4倍，一臺30KW的電動機，其起動電流將達到100A以上。在如此大的電流沖擊下，接觸器等元器件的使用壽命大大下降，增加了維修工作量和備品備件費用。其次，較大的啟動電流還會在電機和變壓器中引起極大的電能損失，造成電氣設備發熱等問題。

　　由上述可知，供水系統運行效率較低，能耗較大，且屬長期運行設備，進行節電改造完全是必要的，據統計，就在空調系統中，冬季暖期約占動力用電的20%～30%。在夏季供冷期占動力用電的15%～25%。因此，降低空調系統的用電是目前降低成本的一個重要環節。

　　二、 節能改造的技術可行性：

　　采用恒壓（恒溫）智能控制節電器，控制水泵運行，是目前供水系統節能改造的有效途徑之一，圖A和圖B給出了閥門調節和智能控制節電器兩種運行狀態的壓力——流量（H-Q）關系及功率——流量（P——Q）關系。

 

    圖 A中曲線1是水泵在額定轉速下的H——Q曲線，曲線2是水泵在某一較低速度下的HQ曲線，曲線3是閥門開度最大的管路H——Q曲線，曲線4是某一較小閥門開度最大的條件下采用智能控制器調節水泵運行，則工況點沿曲線3由A點移動到C點。顯然，B點與C點的流量相同，但B點的壓力以C點的壓力要高很多，即智能控制水泵運行，節能效果顯著。

　　圖B中曲線5為智能控制水泵運行的P——Q曲線，曲線6為閥門調節方式下的P——Q曲線；在相同的流量下，智能控制方式比閥門調節方式能耗小，二者之間的關系為：△P=[0.4+0.6Q/Qe-（Q/Qe）3]Pe式中，Q為實際負載流量，Qe為額定流量，Pe為額定負載功率，△P為功率節省值。可以算出當負載流量下降到額定流量的70%時，節電率將達到48%。除了節省電能外，智能控制節電器的應用還會給供水機組運行帶來如下好處：

　　 1：管路閥門開度最大，消除閥門上節流損失。

　　 2：有欠壓、過流、缺相、漏電等保護措施，改善了電機運行條件，提高了運行的可靠性。

　　 3：實現電機軟啟動（最大啟動電流小于額定電流）。

　　 4：啟動平穩，無沖擊負荷，大幅度降低設備損耗延長了設備使用壽命，減少維修費用。

　　 5：管路壓力降低，減少了跑冒滴漏現象，設備運行更加安全。

　　 6：在空調系統中，調節水流量，把冷水機組的進水和回水溫度控制在適當的范圍之內，保證主機的熱交換率，節省主機能耗。

　　三 、改造方案

　　1：供水系統及空調用冷凍水泵采用恒壓閉環控制，由壓力傳感器檢測則信號反饋給智能控制節電器，控制電機運行。

　　2：空調用冷卻水泵采用溫度閉環控制。

　　3：為方便檢修且不影響生產，可進行節電控制和市電兩種狀態運行，同時實行電氣互鎖。（以控制柜形式提供給用戶）

　　4：具有自動控制回路，手動控制旁路及相應的指示狀態和各種完善的保護功能，如過載、過流、過壓報警功能。