目前我國發展迅猛，變頻已經在生產生活中廣泛應用，在提高能源利用效率方面發揮積極作用，與我國碳經濟發展目標相適應，對推動國民經濟可持續發展有重要意義。能源對變頻調速的運行原理進行分析，在此基礎上提出變頻水泵節能的設計方法與應用相關問題。

在碳經濟發展的背景下，我國泵類配套的電動機耗電量約為全國消耗總電量的20%，但是由于水泵運行效率偏低，造成嚴重的資源浪費行為。如何加快水泵運行的節能性，已成為當前必須思考的話題。

1 水泵變頻調速原理

有關變頻調速的運行原理，主要根據交流電動機的運行原理，與其轉速關系密切相關，公式分析如下：

n=60f(1-s)/p (1)

在該公式中，f代表水泵電機運行過程的電源頻率(Hz);p代表電機中的對數。只要對電動機的定子繞組電源頻率進行均勻化的改變，就能夠實現電動機同步轉速的平滑改變;電動機的轉速緩慢，軸功率就會隨之降低，同時電動機的輸入功率也有所減少。

2 水泵變頻調速系統的設計

當前，我國水泵節能系統中應用變頻調速，主要處于開環狀態之下，也就是通過人為操作方式，遵循外界條件變化、工藝變化等，對變頻器的頻率值進行更改，以達到調速目標。在變頻調速系統中，可主要包括調節器、壓力測量變送器、變頻調速器以及控制對象四部分;對于該系統的控制過程，首先利用壓力測量變送器，測量水管的出口壓力，將該數值轉換為標準的電信號[1];其次，利用調節器與事先設置的控制指標進行對比，發現其中存在的偏差;，通過調節器將該偏差值進行運算與調節，獲得調節信號。系統設計要點如下：

2.1 水泵的區運行

1)有關水泵的選擇，一般在區使用，避免出現馬拉小車的浪費現象;

2)水泵運行呈曲線模式，也就是說，隨著流量的不斷增大，揚程有所降低;同時注意控制水壓力的波動性，確保出流穩定，更利于節能的落實;

3)結合管網的水力計算，實現選泵的優化，確保在穩定運行。在計算水泵運行相關參數時，應考慮到水泵在長期運行中葉輪產生的磨損，提高安全系數的適用性;但是選泵不能過大，否則可能造成低效運行，耗能增加;

4)如果調速泵處于額定轉速下工作，則應處于水泵運行的末端。由于選擇調速泵時主要參考秒流量數據，則工作點就是符合秒流量的工況點，但是在管網中涉及秒流量的時間非常短暫，多水泵處于于設計值的工況下運行。如果水泵的工作點處于高效區的末端位置，那么水泵就可實現、穩定運行，達到節能。

2.2 多臺泵組運行

一般情況下，離心泵在高效區運行，流量范圍處于1-0.5Q之間;但是以實際運行情況來看，水量的變化受到不同因素的影響，因此呈現不均勻狀態;那么在設計變頻調速泵組過程中，就應充分考慮這一實際問題，才能確保水泵的高效、穩定運行;經大量實踐經驗表明，選擇若干大小不同的水泵，采取并聯運行方式，是一種良好的方法，在用水量較少的情況下，可采取小泵和氣壓罐聯合供水模式。

2.3 水泵的化配置

1)在用水量并不的情況下，可以選擇1臺工頻泵、1臺變頻泵、1臺備用泵三臺輪換的方式，每臺泵按照60%的設計流量進行選擇，這樣就可確保高效運行階段與低需求運行階段的優化配置;

2)如果需要應用集中供水模式，則計算用水量，采取泵與中泵聯合運行的模式，同時也要采取小泵和氣壓罐的組合供水模式。在運行過程中，根據用水量的實際情況進行調整，避免出現“大馬拉小車”現象，實現低效運行目標;

3)在冷卻塔補水運行中，供水遵循一定規律，因此基本不會出現零流量供水狀態，應用變頻調速泵組，主要根據冷卻塔臺數，采取一工一備、兩工一備等方式。

3 水泵變頻調速的應用

一般情況下，水泵調速涉及到減速問題，如果應用變頻調速，那么原本采取工頻狀態下設計的電機或水泵，其運行參數將面臨較大變化。另外，定速泵、管路性曲線等也會對變頻調速運行產生影響，如果出現范圍調速現象，將難以實現節能目標[4]。因此，即使應用變頻調速，也不能無限制地進行調速，一般變頻調速不得于額定調速的1/2，具體數值根據實際情況確定。

1)定速泵的影響作用

從理論上來看，在水泵調速的區運行，主要在工頻的左右端點位置，處于拋物線中間區域;如果水泵運行的轉速有所降低，則泵的效率也隨之下降，如果運行的工況點出了區域，則不適宜采取調速節能方式。

2)水泵工藝的影響作用

從以往變頻調速應用的實際情況來看，多供水系統采取多臺水泵聯合供水模式，但是由于成本較高，難以實現所有水泵的調速運行，以調速泵和定速泵混合運用模式為主。在這種情況下，就應確保二者和諧、運行，實現系統化。但是在這種模式下，調速泵的運行范圍出現變化，可分為兩種形式討論：其一，同型號的水泵。在采取一調一定運行方式時，調度較為靈活，但是不能確保定速泵與調速泵同時處于運行狀態，調速范圍相對較小;其二，不同型號的水泵。在采取一調一定運行時，如果能確保調速泵的運行，可與定速泵的運行相一致，適當調整范圍。

總之，變頻調速已成為當前水泵節能中的關鍵，但是適用條件問題不容忽視，變頻調速并非適合應用于任何供水系統，具體采取的節能及組合方式，應根據實際情況來定，才能真正發揮變頻調速的作用。

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