水泵三元流叶轮节能技术的研究与应用

风机水泵节能分析

风机水泵节能分析 LH-300型节电装置，是我公司研制生产的具有国内领先水平的最新一代中低压电动设备专用节电产品，它是目前独具特色的高智能化节电装置，可广泛用于水泵、风机、电机、制冷机、空压机、注塑机、中央空调系统等电动设备。该产品是集国际先进的可编程技术、变频技术、智能化控制技术为一体，采用专门设计的节电控制软件和节能波形，自动调节电动设备的供电参数并进行优化控制，使系统始终保持在最佳经济运行状态，最大限度的节约电能，从而达到减少电费开支的目的。 1、节电原理：当电动设备处于空载、半载、轻载、满载、超载时，通过主板控制系统，根据负载的工作状态，变频调速动态调整供给电动设备的电压、电流、有功量、无功量、频率、功率、功率因数等达到转距与负载精确匹配，使电动设备保持在最佳、最经济的运行状态。 2、设备保护 1）、节电装置本身具有软启动功能，能使电机在设置好的V/F曲线上平滑调速和起制动，保持V/F比值基本不变，这样在相当小的电流下也能达到高启动转距，保持设备正常启动，启动电流的降低，可以消除高启动电流对设备的冲击，使齿轮和传动带平稳运转，延长其使用寿命。 2）、节电装置具有完善的故障诊断系统和保护功能，其内部设有电子过热过载继电器能根据节电装置输出电流/频率时间的模拟来监视电动机的缺相、过压、过流、过载及过热，及时停止节电装置输出，保护电动机免遭过热烧毁。 3）、节电装置对电源方面的过压、欠压、缺相等进行检测并显示，可帮助维修人员及时找到故障点。 4）、可通过对载波频率的设置，有效的减少电机噪声，减少电机漏电流。 3、节电装置带有市电（正常用电，非节电状态）和节电的转换装置，当节电状态出现故障时，将开关打到市电状态，生产设备仍可正常运转，对生产不会产生影响。低压风机水泵节能装置的节能原理 1、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％，转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％. 2、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，使用节电装置后，由于节电装置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。 3、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。而使用节能装置后，利用变频技术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。系统特点： 1．输入功率因数高，在整个速度范围内典型值为95%或更高，电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波抑制装置 2．输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，可接普通电机，对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减少轴承、叶片的机械震动，输出线可以长达100米 3．标准操作面板配置或LED屏操作界面 4．功率电路模块化设计，如果需要，可在数分钟内更换损坏的模块，维护简单 5．完整的故障检测电路，精确的故障报警保护

水泵节能技术方案

水泵节能技术方案李树森［摘要］基于煤矿井下水泵排水用电量大，耗电量占煤炭生产总耗电量18%-40.9%这一实际情况，本文提出一种利用弹力驱动器驱动水泵排水的技术方案，是一种通过取消电动机来减少排水用电量的技术方案，方法是水泵通过联轴器与升速器连接，升速器与弹力驱动器内、外齿轮配合连接，利用弹力驱动器中的弹簧对远离回转轴的滚轮和滚轴施加弹力，形成驱动主轴转动的力矩，依靠滚轮在滚轮内环轨道中滚动，滚轴在滚轴内环轨道中滚动所形成的行程差，带动主轴连续转动，并通过升速器带动水泵运转，将井内的存水排到地面。［关键词］矿山水泵排水弹力驱动器驱动节电制动器引言在煤矿开采过程中，矿用排水用电量占总耗电量的18%-40.9%［1］，由于耗电量占比大，水泵节电技术成为科技人员关注的课题，众多研究成果表明，影响水泵排水系统效率的因素为：排水系统的有效扬程与水泵实际扬程之比，水泵效率、电动机效率，为解决这些问题，科研人员作了诸多改进，己接近提升的极值，但收效有限，［2］为更好的解决这些问题，本文推出一种用弹力驱动器驱动水泵排水的解决方案，这一方案的实施，可以取消泵房到地面之间的输电线路，降低线路投入成本，减少电缆放炮、漏电等不安全隐患，还可以取消电动机的采购，免去电动机购买资金，相应降低排水成本，减少采煤用电量。 1.减少排水用电量技术方案的具体措施就是利用弹力驱动器替代电动机驱动水泵运转排水，弹力驱动器［3］是一种可以提供旋转运动的发动机，将这种旋转运动传递到水泵上，就可以带动水泵转动并向地面排水，由于弹力驱动器自身的转速达不到电动机的转速，这样，就在弹力驱动器3与水泵9之间设置了一台升速器5，形成了水泵9-联轴器8-升速器5-弹力驱动器3-皮带2-发电机1这么一种连接方式，并且，在水泵9与升速器5之间的联轴器8上的刹车盘7部位设置了制动器6，如附图1所示，设置制动器的目的，是在不需要排水时，用制动器形成的制动力矩迫使弹力驱动器停止转动，这是根据弹力驱动器工作特征决定的，弹力驱动器的工作方式比较特殊，即常态是转动，停止运转需制动器工作，当继续排水时，只要松开制动器，弹力驱动器就可以继续转动并通过升速器带动水泵转动排水了，设置

全国民用建筑工程风机和水泵的节能措施

全国民用建筑工程风机和水泵的节能措施 1)设定控制液位、时间，控制泵的启停。 2)调节风机、泵类风门(挡板)，阀门，控制风量、流量。对于风机类、泵类负载，当流量在90％-100％范围内变化时，通过风门控制器、阀门控制器控制风门(挡板)，阀门的开度，与电动机凋速的节能效果相近，不必采取电动机调速措施。 3)调速节能： ①电动机定子凋压。交流异步电动机定子调压一般采用双向晶闸管调整电压实现无级调速，为转差功率消耗型的调速系统。由于风机、泵类负载转差功率损耗系数均较小，较适用于要求风量、流量在50％—100％范围内变化、平滑启动、短时低速运行的风机、泵类负载。电风扇、风机盘管风机等采用单相交流异步电动机，一般采用串电阻调整电动机定子电压的有级调速方法。 ②电动机变换极对数、风机是按满足风量的最大需求选用的，但实际运行并不固定布在最大风量的运行状态。例如：地下车库送排风风机、兼作火灾时排烟的风机，平时排风风量不大，只在汽车尾气浓度超过定值和火火时排烟才需要加大或在最大排风风量的工况下运行，所以采用接触器切换来改变变极电动机定子绕组接线，获得多个不通转速，改变风量，使风机平时低速运转。电动机变换极对数调速方法适用于风量、流量在50％~100％范围内变化的场合。 ③在转子回路连续调节等效电阻，线绕转子异步电动机在转子回路连

续调节等效电阻，用转子电阻斩波调速法改变晶闸管的通断比率，实现无级调速节能、转子电阻斩波调速法是一种低效调速方法，适用于风机、泵类负载风量、流量在50％-100％范围内变化。电动机低速运转比关小阀门开度的耗电还节省得多。 ④采用变频凋速、静止串级调速，内反馈串级调速。当风量，流量在80％-100％范围内坐化时；风量、流量变化大于50％-100％范围时，宜采用高效率的变频调速或静止串级调速，内反馈串级调速，不宜采用变压、转子回路串电阻、电磁转差离合器等低效率调速方法。静止串级调速、内反馈串级调速均属静止低同步串级凋速，转差功率只能从转子输出，在同步转速以下调速，取代转子串电阻调速，适用于大功率风机，泵类的变速驱动。供水泵类负载的控制普遍采用以压力或流量．速度为参量的双闭环控制系统。YQT系列中型内反馈交流调速三相异步电动机是专门为风机、泵类调速节能设计的，可广泛用于风机、水泵的凋速拖动，取代挡板，阀门调节，具有显著的节能效果。 ⑤采用电磁调速电动机调速系统。电磁调速电动机调速系统由鼠笼型异步电动机，电磁转差离合器、测速发电机及晶闸管控制装置组成。电磁调速电动机适宜风量、流量在50％-100％范围内变化的小型风机、泵类负载的节能。YCTD系列低电阻端环电磁调速电动机较YCT系列电磁凋速电动机效率高10％以上，宜选用YCTD系列低电阻端环电磁凋速电动机。但此调速方案节能效果较低，且要求运行环境相对洁净。

风机水泵变频节能计算

■风机水泵工作特性风机水泵特性： H=H0-(H0-1)*Q2 H－扬程 Q－流量 H0－流量为0 时的扬程管网阻力： R＝KQ2 R－管网阻力 K－管网阻尼系数 Q－流量注：上述变量均采用标准值，以额定值为基准，数值为1 表示实际值等于额定值风机水泵轴功率P： P= KpQH/ηb P－轴功率 Q－流量； H－压力； ηb－风机水泵效率； Kp－计算常数；流量、压力、功率与转速的关系： Q1/Q2 = n1/n2; H1/H2 =（n1/n2）2; P1/P2 =（n1/n2）3 ■变阀控制变阀调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节泵与风机的流量。变阀调节时，泵或风机的功率基本不变，泵或风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生变化，泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。 ■变频控制变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点，变速调节中没有附加阻力，是比较理想的一种调节方法。通过变频器改变电源的工作频率，从而实现对交流电机的无级调速。泵和风机采用变速调节时，其效率几乎不变，流量随转速按一次方规律变化，而轴功率按三次方规律变化。同时采用变频调节，可以降低泵和风机的噪声，减轻磨损，延长使用寿命。 ■节能计算示例假设电动机的效率＝98% IPER 高压变频器的效率=97%（含变压器）额定风量时的风机轴功力：1000kW 风机特性：风量Q 为0 时，扬程H 为标么值，以额定值为基准) ；设曲线特性为H=年运行时间为：8000 小时风机的运行模式为：风量100%，年运行时间的20% 风量70%，年运行时间的50% 风量50%，年运行时间的30% 变阀调节控制风量时假设P100 为100%风量的功耗，P70 为70%风量的功耗，P50 为50%风量的功耗 P100=1000/ = 1020kW P70=1000 x x = 860kW P50=1000 x x = 663kW

水泵的四种节能特点

水泵的四种节能特点 1、切割叶轮节能众所周知，在离心式水泵的构造中，决定水量大小和扬程高低的一个重要部件就是叶轮。其工作原理是高速旋转的叶轮带动其内部的液体旋转，从而产生离心力。我们在初中物理课上就学过，决定离心力大小的一个重要因素是旋转半径，从这我们就可以看出，一旦一个离心泵的叶轮被切割，也就是将叶轮的直径变小，那么该叶轮的内部的液体的离心力肯定会变小，其后果只能是造成水泵的流量、扬程等参数下降，可能对安全生产造成隐患。 2、变频节能技术变频的主要工作原理是依靠变频改变水泵驱动电机的频率，降低电机的转速来实现节能的效果，其主要应用的范围是：①该电机的负荷随生产工况的需要呈现周期性的变化，在这种工况下，当生产负荷降低时，该电机的负荷也随之降低，运用变频技术就可以使该电机在此时的转速降低，从而达到节能的效果，但若是在运行工况比较平稳的系统中，变频技术的节能率会明显下降。②适应于某些循环水系统因设计参数富余量较大的水泵，即所谓的“大马拉小车”时，才有一定的效果，在这种工况下，依靠变频改变泵电机的频率，降低泵的转速，调整水泵Q、H值工况点，使水泵的实际流量值低于水泵的额定流量值，以此来达到节能的目的。离心泵是以水力特性最佳条件下的比转速作为相似准则进行设计的，每一种泵的流道水力模型的几何尺寸必须与它的设计参数Q(流量)、H(扬程)、r/min(转速)一一对应才能产生水泵的最终效率。因此，泵叶轮水力模型及几何尺寸不可能随转速改变而相应改变，所以变频调速使泵的额定转速降低，随之泵的输出流量减小，泵的扬程降低，泵实际效率降低，并远低于该泵原效率值。当工业循环水系统选用的循环水泵的性能参数Q、H值富余量不大时，如果采用变频调速将泵的实际参数Q、H值变小，可能会造成水泵流量减小值过大，系统冷却水量不足，造成冷却水系统水温升高。 3、三元流技术三元流技术就是把叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流动的数学模型。通过这一方法，对叶轮流道分析可以做得最准确，反映流体的流场、压力分布也最接近实际。叶轮出口为射流和尾迹(漩涡)的流动特征，在设计计算中得以体现。因此，设计的叶轮也就能更好地满足工况要求，效率显着提高。但是，如果单纯的将普通水泵的叶轮更换为三元流叶轮，其节能效果可能不能达到预期，因为在泵壳及其他部件都已经定型的情况下，单独的三元流叶轮不能改变整个水泵内部所有的过流部件的水阻力和水损失。 4、节能专用水泵节能专用水泵专为各类型循环水系统量身定做，其综合利用各项技术，将虹吸原理、三元流技术及技术专利完美的结合在一起，并将节能专用水泵从设计、开模、铸造、加工全过程把关控制，使其设计合理、开模符合设计要求，再应用先进的铸造工艺，减少铸造误差，最终通过精心加工、打磨，使最终的产品与设计理念相吻合，达到最佳状态。

叶轮机械内部流场数值分析方法概论.txt.doc

叶轮机械内部流场数值分析方法概论席光第一章叶轮机械气体动力学的一般知识 1.1绪论 1.2描述流体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法 1.3绝对与相对坐标系，标量和矢量函数在两类坐标系下的关联 1.4相对和绝对坐标系下作用力和功的概念 1.5三元流动控制方程组第二章基于两类相对流面理论的数值分析方法 2.1两类相对流面的基本概念 2.2流线曲率法 2.3有限差分法 2.4应用实例第三章三元流动的直接数值求解方法 3.1不同坐标系下控制方程的分量表达式 3.2压力求解变量类方法（SIMPLE） 3.3密度求解变量类方法（时间相关法） 3.4通用软件简介第四章非定常流动的数值分析方法 4.1叶轮机械中非定常流的概念 4.2滑移网格法 4.3应用实例

1.2 相对、绝对坐标系下各类函数的关联 1.2.1 坐标系的基本概念坐标系的定义：一般地，对于某个函数对象的集合，若有使它的元素对应于数量的结构，则称此结构为坐标系。坐标系的分类：几何???），非正交曲线坐标系（系等）卡尔，圆柱，球形坐标正交曲线坐标系（如笛 ηξ；图1 非正交曲线坐标系示例运动???常）轮上，叶轮内流边界定相对坐标系（固定在转结在一起，惯性系）绝对坐标系（与地面固。最常用的坐标系： 1. 笛卡尔直角坐标系（z y x ,,）特点：坐标线为直线，且相互垂直；坐标面为平面；坐标矢基为单位常向量，不随空间位置变化。图2 笛卡尔直角坐标系 2. 圆柱坐标系（z r ,,θ） r ：空间点到z 轴的距离； θ：x 轴为起点，逆时针为正的角度； z ：与直角坐标的z 轴相同。

水泵节能的主要措施

水泵节能的主要方法水泵广泛应用于工农业生产和居民生活的各个领域，每年消耗在水泵机组上的电能占全国总电耗的21％以上。水泵也是造纸企业必需的辅助生产设备，如用于制浆供水、碱炉给水、燃煤锅炉供水等，是造纸企业的主要耗能设备之一。当前，造纸企业的水泵效率普遍偏低；泵组选型过大、运行控制方式落后。多数企业仍然采用定速驱动，水泵的流量主要通过阀门调节。受季节、气候、工作负载等诸多因素的影响，水泵经常处于较低负载甚至节流50％以上运行，由于存在节流损失及偏离高效区运行，能量浪费非常严重。因此，探讨造纸企业水泵节能的技术和方法，提高水泵的工作效率，对提高企业的经济效益和社会效益具有重要意义。 1、提高系统的效率水泵装置的效率可表示为 η=ηb. ηd. ηc. ηg （1）式中：ηb—水泵效率，%；ηd —电动机功率，%；ηc—传动装置的效率，%；ηg—管路的效率，%。由式（1）可见，水泵装置的效率受各个局部效率的直接影响，大小由他们共同决定。 1.1提高电机的效率开发使用节能电机，降低铜、铁损耗，节能电机采用损耗低，导磁性较好的磁性材料，同时还改进了结构设计及制造工艺来降低杂散损耗。另一方面，注意选型的配套合理，做好运行中的检查、维护、保养工作，这对提高电机的效率也很重要。 1.2提高传动装置的效率水泵与电机之间多采用V带（三角胶带）传动。保证V带传动的效率主要是保证胶带具有一定的转动包角和保持胶带合适的松紧度。运行一段时间后胶带发生塑性变形而伸长，导致包角减小和张力降低，此时要及时通过中心距进行调节。另外，由于带轮的加工误差，或者新旧胶带混用容易造成各根胶带的松紧不一，受力不均，降低了传动效率。因此，应选择加工精度高、质量好的带轮和胶带，更换胶带要做到一次全部更换。对于直接采用联轴器联接的水泵，其传动效率明显高于V带传动，但只有保证水泵与电动机之间的同轴度精确、连接螺栓松紧固定，才能进一步提高传动装置的效率。 1.3提高管路的效率

我们当前水泵节能工作中存在的问题

我们当前水泵节能工作中存在的问题火力发电厂中，厂用电约占总发电量的8%～10%，泵与风机的耗电量约占厂用电的70%～80%，因此，降低泵与风机的功耗对于提高电厂经济效益有很大作用。循环水泵的耗电量与季节和负荷都有关系，对其进行变频改造，既可以保证其有效地工作，又可以保证其在低负荷和不同季节的最低功耗，运用灵活、节能效果明显。一、水泵节能技术在我国发展的趋势目前，国内外许多电力拖动场合已将矢量控制的变频器广泛应用于通用机械、纺织、印染、造纸、轧钢、化工等行业中交流电动机的无级调速，已明显取得节能效果并满足工艺和自动调速要求。但在风机、水泵应用领域仍没有得到充分应用。其主要原因是对风机、水泵类负载可大量节能了解不够。故此，我们将风机、水泵的节能原理和应用状况向客户介绍。全国风机、水泵用电量占工业用电的60%以上，如果能在这个领域充分使用变频器进行变频无级调速，对我们发展加工制造业又严重缺电的国家，是兴国之策。风机，是传送气体装置。水泵，是传送水或其它液体的装置。就其结构和工作原理而言，两者基本相同。现先以风机为例加以说明。自然通风冷却塔、循环水泵、循环水管道及管道附件是电厂循环水系统的重要组成部分，在电厂初步设计中研究系统方案确定最优化系统配置，对于降低工程建设造价具有积极意义。循环水系统设计中最核心部分就是自然通风冷却塔、

循环水泵的合理选择配置，在循环水系统建设中它们的投资费用最多、施工最复杂，对电厂总投资影响最大。直接影响电力工程建设的单位造价与电厂投资回收年限。供水系统优化设计是系统方案选择的基础，其中对方案设计影响最大的是循环水泵电动机的年费用。在保证汽轮机运行安全满负荷发电的前提下，如何降低电动机的年费用，值得每一位工程设计人员思考。二、水泵在使用过程中的问题 1、水泵本身设计技术含量不高现阶段我国水泵设计主要是沿袭传统的模型换算法和速度系数法，这些设计方法从某种程度上来说已经过时，因为这是建立在旧的水泵设计经验的基础上的，在设计过程中无法超越过去的设计水平，无法在效率提升上有所突破。再加上水泵设计单位对技术的资金投入和人员投入不足，水泵设计人员的创新动力不足、缺乏创新意识，从而导致了水泵产品的技术含量得不到一个质的提升，水泵本身的技术含量无法提升，节能工作自然也做不到。再加上水泵制造企业片面着重经济效益，而忽视了水泵的节能工作，国家也没有这方面的政策扶持和财政优惠，造成了水泵制造企业对水泵节能、提高水泵效率也没有积极性。 2、水泵节能存在误区我们过去对水泵节能的理解主要是提高水泵的各项效率指标，其实这是对水泵节能理解的一个误区，是一种片面的理解。我们所说的节能范围不只是一个效率指标，而且也包含水泵的性能的稳定性、水

水泵节能改造的方法

水泵节能改造的方法对于水泵节能这个问题，不少人都有一个疑问，水泵有什么好节能的，平时不都那么用吗？水泵运行得很好啊，根本不需要节能啊，也没耗多少电的，不可能有多大的节能空间啊，针对这一系列的问题，下面泽德污水提升器就水泵节能问题详细给大家介绍下，我们为什么要节能，还有一些常见的水泵节能改造方法。水泵节能的原因：由于水泵大量广泛应用，水泵是中国的能耗大户啊，每年的耗电总量达到全车总耗电量的20%之多，并且每年还呈现出大幅递增的趋势呢，从水泵的设计方面的水平来看，中车的水泵设计水泵十分接近国外发达国家的先进水平了，但是在水泵的制造，工艺技术和系统运行的效率这些方面来说，相对发达国家都还存在很大的差距，2010年就因为水泵造成的能量浪费就达到了1700亿千瓦时,在水泵造成这么严重的能源的浪费，中国的水泵节能改造迫在眉睫啊，现在国家对水泵的节能服务有很强的政策扶持，水泵节能改造方法：要对水泵节能改造主要分两步，先是对水泵能耗进行准确的评估，然后进行有效的改造，特别是针对能耗浪费严重的地方进行对症下药,实施有效的整改方案，减少并做到杜绝浪费，我们根据水泵运行原理可以知道，流量与转速的一次方成正比的，扬程与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。假如水泵的效率一定，当要求调节流量下

降时，转速可成比例的下降，而此时功率成立方关系下降。我们举个例：如果一台水泵电机功率为200kW，当转速下降到原转速的80%时，其耗电量为102.4kW，省电48.8％。第一、功率因数补偿方法节能，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从而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。使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，功率因数很高，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。第二、软启动方法节能，电机一般为直接启动或Y/D启动，启动电流等于4～7倍额定电流，这不但要求电网容量高，而且启动时会对设备和电网造成严重的冲击，影响使用寿命。使用变频装置后，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，延长了设备的使用寿命。第三、采用闭式（或开式）变频控制技术，由能耗优化模块、智能控制系统、变频控制系统、远程监控制系统等组成，实时监控泵系统工艺参数并与目标值比较，自寻优给出满足工艺要求且实时电耗最低的运行匹配和调速策略，实行最优运行调度方案，达到最佳节能效果。第四、采用国内名优变频器和电气元件，性能稳定，设备运行安全可靠。第五、自动寻优功能。自寻优给出满足工艺要求且实时能耗最低

风机与泵的各种调节方式和节能计算_节能培训材料

节能培训材料：风机与泵的各种调节方式及其节能计算节约能源是我国的一项基本国策。我国人均能源占有量，在全世界194个国家和地区中，大约排位在100另几位。人均能源十分缺乏。因此，节约能源是今后我国的长期战略任务。我国电力工业所消耗的一次能源占有很大的比例，初步估计在35-40%左右。另一方面，我国的能源利用率不高，单位产值的能耗约为日本的8倍左右，是美国的5-6倍。因此，电能的节约在整个节能工作中，占有十分重要的地位。风机、泵是通用的耗电量大的设备，它们被广泛用于国民经济的各个部门和生活设施的各个方面。它们数量多、分布广、总耗电量巨大，且有很大的节能潜力。目前我国使用的风机、泵，其本身效率要比先进工业国家的效率低3-5%，而其运行效率低10-30%。因此，开展风机、泵的节电工作，有着十分深远的意义。第一部分：风机、泵调速的节能原理一、叶片式风机、泵（包括离心式、轴流式、混流式、旋流式的风机、泵）的相似性原理：（一）、风机与泵的工作原理：叶片式风机与泵的工作原理，就是通过旋转叶轮上的叶片，将能量传递给流体。（二）、风机与泵的相似性原理：

1、同一台风机与泵的相似定律： Q1/Q2=n1/n2； H1/H2=(n1/n2)2，p1/p2=(n1/n2)2； P /P2=(n1/n2)3。 1 式中：P1、P2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的功率； H1、H2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的扬程； p1、p2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的压力； Q1、Q2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的流量； n1、n2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的转速。 2、几何相似，但尺寸不同的两台叶片式风机、泵间的相似关系为： Q1/Q2=（D1/D2）3； H1/H2=(D1/D2)2，p1/p2=(D1/D2)2； P /P2=(D1/D2)5。 1 式中：D——叶片式风机、泵的旋转叶轮外径，其余同上。二、叶片风机、泵的特性曲线：描述叶片风机、泵额定及运行中的Q-H、Q-p、Q-η、Q-P等关系的曲线。要分风机、泵的云性工况，进行节能计算，必须把握各种型号、规格的风机、泵的特性曲线。（一）、通用风机、泵的特性曲线： 1、离心泵的特性曲线：

风机水泵的变频调速节能分析

风机水泵的变频调速节能分析节能降耗、增加效益是全社会应为之努力的方向。我国的电动机用电量占全国发电量的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。应用于风机、水泵等设备的传统方法是通过调节出口或入口的挡板、阀门开度来控制给风量和给水量，其输出功率大量消耗在挡板、阀门地截流过程中。另外，由于在通常的设计中为了满足峰值需求，水泵选型的裕量往往过大，也造成了不应有的浪费。根据风机、水泵类的转矩特性，采用变频调速器来调节流量、风量，将大大节约电能。下面就分析一下在风机水泵类负载中使用变频器所能达到的效果。一，通过变频调速达到的一次节能。下面以水泵为例来说明，由图1可以看到：流量Q正比于转速n 压力H正比于n2 转矩T正比于n2 功率P正比于n3 图1 水泵流量、压力、功率曲线…

在普通的水泵流量控制中使用阀门来调节，如图2所示：图2 阀门控制水泵流量管道阻力h与流量Q的关系为h正比于RQ2，其中R为阻力系数电机在恒速运行时，流量为100%情况下（工作点为A），水泵轴功率相当于Q1AH1O 所包容的面积。电机在恒速运行时，采取调节阀门的办法获得70%的流量（工作点为B），将导致管阻增大，水泵轴功率相当于Q2BH2O所包容的面积，所以轴功率下降不大。采用变频调速控制流量时，由于管道特性没有改变，水泵特性发生变化（工作点为C），轴功率与Q2CH3O所包容的面积成正比。故其节能量与CBH2H3所包容的面积成正比，输入功率大大减小。如图3所示：图3 变频调节水泵流量

正如前面提到的，轴功率P与转速n的三次方成正比。采用变频器进行调速，当流量下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,如果流量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,当然还需要考虑由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等.即使这样,这个节能数字也是很可观的,因此在装有风机水泵的机械中,采用转速控制方式来调节风量或流量,在节能上是个有效的方法。二，变频调速所实现的二次节能变频调速自动根据负载情况调整输出电压，通过对电机的最佳励磁，有效地降低了无功损耗，提高系统功率因数，降低电机工作噪音, 延长电机使用寿命。电动机的总电流(IS)为电机励磁电流(IM)与电机力矩电流(IT)的矢量和, IS和IM夹角的余弦值即为电动机的功率因数; 电机励磁电流决定于加在电机线圈上的电压, 在工频状态下, 交流电压为380V恒定不变, 因此励磁电流也不会改变; 在变频状态下, 变频器自动检测负载力矩, 根据实际负载决定输出电压, 因此在负载较低的时候自动降低输出电压, 以维持最高的功率因数. 由于变频器自动降低了电机励磁电流, 使得输出总电流明显低于工频工作的总电流, 节约了线路中的损耗和无功功率的损失; 这个功能在丹佛斯VLT系列变频器中称为AEO功能(Automatic Energy Optimization, 自动节能功能). 声明：上海津信电气有限公司拥有此篇技术文档的所有权，任何人如需转载，必须表明出处。

流体机械三元流动理论

三元流动理论在叶轮机械中的应用与发展所谓三元流动，其含义是指在实际流动中，所有流动参数都是空间坐标系上三个方向变量的函数。其通用理论的中心思想是将叶轮机械内部非常复杂、难以求解的三元（空间）流动,分解为相交的两族相对流面上比较简单的二元（流片）流动，只使用这两族流面就可以很容易地得到三元流场的近似解，同时使用这两族流面进行迭代计算，可以得到三元流动的完整解。三元流动是透平机械气动热力学的专门问题。最初是航空上为了提高飞机性能，对压缩机的设计不断提出新的技术要求和性能指标，从而使压缩机的第一级由亚音速过渡到超音速。流线的曲率和斜率对气流参数的影响就特别突出，要设计样的叶轮机械就必须突破“沿圆柱表面”流动的束缚，把流线的曲率和斜率考虑进去，同时还要考虑熵和功沿径向的变化。因此，迫切需要建立新的流动模型，把二元流发展到三元流。按三元流动理论设计出既弯又扭的三元叶轮，才能适应气流参数(如速度、压力等)在叶道各个空间点的不同，并使其既能满足大流量、高的级压力比，又具有高的效率和较宽的变工况范围。图1：S1流面与S2流面相交叉模型叶轮中三元流动的理论大致可分为三类：通流理论、Sl与S2相对流面理论和直接三元流理论。 (1)通流理论通流理论最早是由劳伦茨(Lorenz)提出的。这个理论假设叶片数趋于无穷多，叶片厚度趋于无限薄。此时，介于两相邻叶片间的相对流面S2与叶片的几何中位面趋于重合，而其上的流动参数在圆周方向的变化量趋于零，但圆周方向的变化率却保持有限值。所以，此时仍不是轴对称流动。叶片的作用则通过引入一假想的质量力场来代替。这样，只要求出在这个极限流面上流动的解即可。但是，这样得出的解实际上只能是在叶栅密度较大时，作为某个大约与叶道按流量平均的中分面相

变频水泵节能原理及分析

变频水泵节能原理及分析 Revised as of 23 November 2020

前言离心式水泵在我国当前的工农业生产和人民日常生活中起到很大的作用，水泵使用三相异步电动机进行拖动，其流量和压力等控制对象大多采用管道阀门截流的调节方式。这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制，但是浪费了大量的电能，不是一种经济的运行方式。在电力能源越发短缺的今天，找寻并普及一种既经济又方便的水泵运行方式，对节能工作有着重大的意义。 1、离心式水泵工作特性离心式水泵工作原理离心式水泵是一种利用水的离心运动的抽水机械。由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。起动前应先往泵里灌满水，起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管。叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断地从低处被抽到高处。泵类负载特性分析为适应用户用水量的变化，调节出水流量，现通常采用两种方法来完成流量的连续调节。一种是利用控制阀或节流阀进行节流，以改变出水流量；另一种是泵的调速控制，调节泵的转速来改变出水流量。图1为水泵调速时的全扬程特性（H—Q）曲线。

图1 水泵调速时的H-Q曲线在上图中，曲线n0表示，管路中阀门开度不变时，水泵在额定转速下的扬程—流量曲线。R1表示水泵转速不变时，全扬程与流量之间的关系曲线，又称管阻特性曲线。H0为供水量Q接近0时，所需的扬程等于实际扬程，其物理意义是：如果全扬程小于实际扬程，系统将不能供水。由上图可知，水泵的扬程特性曲线和管网的管阻特性曲线有交叉点，这个点就是水泵工作时既满足扬程特性又满足管阻特性，供水系统工作于平衡状态，系统稳定运行。在使用管道阀门控制时，当流量要求从QA减小到QB，就必须减小阀门开度。这时供水管道的阻力变大，管阻特性曲线从R1移到R2，扬程则从HA上升到HB，运行工况点从A点移到B点。在使用水泵调速控制时，当流量要求从QA减小到QB，由于阀门开口度不变，管道的阻力曲线R不变，此时水泵的特性取决于其转速。如果把速度从n0降到n1，运行工况点则从A点移到C点，扬程从HA下降到HC。根据离心泵特性曲线公式：其中：P——为泵使用的工况点轴功率（KW）； Q——为使用工况点的水压或流量（m2/s）； H——为使用工况点的扬程（m）； ρ——为输出介质的密度（kg/m3）； η——为使用工况点的泵的效率（%）。由公式1，可得出在使用阀门调节时，水泵运行在B点的轴功率，和用转速调节时，水泵运行在C点的轴功率分别为：

节能原理及节能计算

节能原理及计算方法一、节能原理风机和水泵，前者工作介质为液体，均属于流体机械设备。下面以风机为例说明它们的工作特性。特别是离心式风机及水泵，工作特性基本相同。以下就以风机为例说明他们的调速工作原理。风机的工作特性图如下：风机的工作特性图由上图可以看出，风机工作的位置，即风机的风量是由风机特性曲线（风压特性）和管网特性曲线（风阻特性）决定的，无论是改变风机的特性曲线，或者是改变管网特性曲线，都可以达到改变风量的目的。图中：风机特性曲线 H A =kQ 1 2 K——风机特性系数；管网特性曲线 H A =Hc-λQ 1 2 λ——管网特性系数。（一）工频工作方式工频工作方式是指泵的特性曲线保持不变，而改变管网特性曲线。通常采取的方式是保持风机的特性曲线不变，即不改变风机的转速，而用调节挡板改变出

风口的大小，达到改变风量的目的。如下图所示：工频工作方式时风机的工作特性图从图中可以看出，风机工作在A点时，风量为Q 1，风压为H 1 。保持风机的转速不变，用挡板将风量调节为Q 2时，风压将上升到H 2 ，风机工作点变为B点。由于挡板的节流作用，风道的阻力曲线变为OB。风机工作在A点时，其功率为P A ＝H 1 ×Q 1 /102；风机工作在B点时，其功率为P B ＝H 2 ×Q 2 /102。虽然Q 2H 1 ，所以P A 与为P B 的值变化不大，说明采用工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小有限。（二）变频工作方式变频工作方式是指管网特性曲线保持不变，而改变风机的特性曲线。通常采取的方式是保持管网特性曲线不变，即不改变风机出口的大小，而改变风机的特性曲线，即改变风机的转速，达到改变风量的目的。如下图所示：风机工作在A点时，其功率为P A ＝H 1 ×Q 1 /102；风机工作在B点时，其功率为P B ＝H 2 ×Q 2 /102。 Q 2H 1 ，所以P A 与为P B 的值变化较大，说明采用变工频工作方式时，改变风机的风量，风机的轴功率减小很大，节能效果显著。

风机、水泵变频器选型原则

风机、水泵变频器选型方法一、首先需要注意，1.罗茨风机及潜水泵及齿轮泵等不是平方转矩的风机水泵类负载，是恒转矩负载，平方转矩类风机水泵负载一般都是针对于离心风机及水泵来的，这种负载在出口关闭情况下出口压力升到额定压力后就不升高了，因为没有流量所以负荷降低。 2.风机水泵类负载一般在设计时是按照最大需量设计的，存在富余功率。对于这类负载使用变频器按需使用就有节能的空间。二、正确的把握变频器驱动的机械负载对象的转速——转矩特性，是选择电动机及变频器容量、决定其控制方式的基础。风机、泵类的负载为平方转矩负载。随着转速的降低，所需转矩以平方的比例下降，低频时负载电流小，电机过热现象不会发生；但有些负载的惯量大，必须设定长的加速时间，或再启动时的大转矩引起的冲击，因此选型时需考虑裕量；另：当电机以超出基频转速以上的转速运行时，负载所需的动力随转速的提高而急剧增加，易超出电机与变频器的容量，将导致运行中断或电机发热严重。

对于恒转矩负载，要选用G型的变频器；P型变频器适用于普通的风机和离心式水泵等负载。（罗茨风机、螺杆泵、泥浆泵、往复式柱塞泵等则要用G型） --------------百度文库及工控网、自动化网，总结的选型方法摘抄如下：1) 根据负载特性选择变频器，如负载为恒转矩负载需选变频器，如负载为风机、泵类负载应选择风机、泵类变频器。因为风机、水泵会随着转速增大力矩。而刚启动时力矩较小。 2) 选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。另外,应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。因此用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10％而温升会增加20％左右。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。 3) 变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

水泵节能技术发展现状及趋势展望

水泵节能技术发展现状及趋势展望火力发电厂中，厂用电约占总发电量的8%～10%，泵与风机的耗电量约占厂用电的70%～80%，因此，降低泵与风机的功耗对于提高电厂经济效益有很大作用。循环水泵的耗电量与季节和负荷都有关系，对其进行变频改造，既可以保证其有效地工作，又可以保证其在低负荷和不同季节的最低功耗，运用灵活、节能效果明显。一、水泵节能技术在我国发展的趋势目前，国内外许多电力拖动场合已将矢量控制的变频器广泛应用于通用机械、纺织、印染、造纸、轧钢、化工等行业中交流电动机的无级调速，已明显取得节能效果并满足工艺和自动调速要求。但在风机、水泵应用领域仍没有得到充分应用。其主要原因是对风机、水泵类负载可大量节能了解不够。故此，我们将风机、水泵的节能原理和应用状况向客户介绍。全国风机、水泵用电量占工业用电的60%以上，如果能在这个领域充分使用变频器进行变频无级调速，对我们发展加工制造业又严重缺电的国家，是兴国之策。风机，是传送气体装置。水泵，是传送水或其它液体的装置。就其结构和工作原理而言，两者基本相同。现先以风机为例加以说明。自然通风冷却塔、循环水泵、循环水管道及管道附件是电厂循环水系统的重要组成部分，在电厂初步设计中研究系统方案确定最优化系统配置，对于降低工程建设造价具有积极意义。循环水系统设计中最核心部分就是自然通风冷却塔、

徐建中叶轮机械气动热力学的回顾与展望

第33卷第9期 1999年9月西安交通大学学报 JOURNAL OF XI AN JIAOTONG UN IVERSITY Vol.33 9 Sep.1999叶轮机械气动热力学的回顾与展望徐建中 (中国科学院工程热物理研究所,100080,北京) 摘要:对半个世纪以来叶轮机械气动热力学的重要发展,特别是两类相对流面理论和三维粘性流动的数值解法作了回顾;对其今后的发展,特别是非定常流动研究方面可能取得的巨大进展作了展望. 关键词:叶轮机械;内部流动;气动热力学中国图书资料分类法分类号:TK123 Review and Prospect of Aerothermodynamics of Turbomachinery X u Jianz hong (Institute of Engineering T hermophysics,Chinese Academy of Sciences,Beiji ng100080,China) Abstract:The v ital developm ent of aerothermodynamics of turbomachinery during the past half centu ry,particularly the theory of two kinds of relative steam surface and the research on numerical meth ods of3 D v iscous flow,have been review ed.Moreover,their future development,especially in the field of unsteady flow,has been prospected. Keywords:tur bomachinery;inter nal f low;aerother modynamics 内部流动气动热力学是研究在一定边界范围的空间内流体运动规律的一门学科,是工程热物理学的一个分支.与外部流动相比:一方面,在运动的控制方程中,许多内部流动问题出现与外部流动不同的作用力项;另一方面,即使控制方程相同,由于内部流动中存在各种不同的边界,二者的边界条件亦不一样.因此,内部流动有着与外部流动不同的规律和特点,需要加以专门的、系统的研究. 由于各种内部流动通常与工程中使用的各类装置或机械联系在一起,在内部流动方面的研究中:一方面是通过理论分析、数值计算和实验,来揭示流动现象普遍的、共同的规律和主要特征,这属于基础性研究的范畴,同时由于研究对象的复杂性,除采用上述方法外,还不得不使用经验的方法和经验数据,使问题在要求的期限内得以解决;另一方面则是建立这些装置和机械设计的理论体系和相应的计算方法,以提高其性能、寿命和工作可靠性,这些是应用研究的内容.显然,在各种流动问题中,这二者往往是紧密联系在一起的. 在各种内部流动中,叶轮机械内的流动是最为复杂的一种.由于其包含旋转部件,控制方程中出现了离力项和哥氏力项,与通常的外部流动有很大的不同,而边界条件和初始条件也更为多样,包括特有的周期性条件等;多排转动和静止叶片交错排列,使收稿日期:1999 04 28. 作者简介:徐建中,男,1940年3月生,西安交通大学兼职教授,博士生导师,中国科学院院士.本文系庆祝陈学俊院士80华诞暨能源与动力工程科学报告会的特邀报告.