节电(风机和泵)

风机和水泵的节电技术主讲：李东晶第一节风机和水泵的简介风机和水泵是广泛应用于工业、农业生产和人民生活中的通用机械。搞好风机和水泵的节电工作，对缓解电能紧缺局势具有重要的意义。

一、风机

㈠风机的分类风机是一种把原动机输入的机械能转换为流体能量的通用机械。可分为容积式和叶轮式两类容积式是利用往复运动或旋转运动的活塞，使工作腔容积发生周期性变化，从而实现气体的输送。如鼓风机、压缩机等叶轮式是利用旋转叶轮产生离心力或升力来输送气体并提高其压力，如离心式风机、轴流式风机等㈡风机的性能参数基本参数：⑴流量Qm3/s或m3/h气体在单位时间内通过风机的体积⑵全压H它的数值等于通风机出口总压和进口总压之差，全压由静压和动压两部分组成Pa(单位体积的气体经过风机后其能量的增加值）⑶转速n风机叶轮每分钟的转动次数，r/min⑷功率⑸效率风机有效功率与轴功率的比

三、风机的特性曲线风机做功能力的大小可以用流量Q、全压H的大小来反映。在一定的转速下，一台风机的流量Q与全压H之间有一个对应关系

。从特性曲线上可以看出，风机在某一对应的Q-H值运行时，风机将有最高效率，这时的Q、H、η值即为该台风机的额定参数。风机的流量是根据生产、工艺的需要来决定的，全压是根据管道阻力特性曲线来决定的。当风机运行点落在低效区域或节流运行时，风机运转就不经济。因此掌握和应用特性曲线，就能正确选择和经济合理地使用风机。三、风机的特性曲线风机性能曲线Q(m3/h)0H(Pa),P(kW),η(%)ηPH管网风阻特性曲线RH(Pa)Q(m3/h)0管网风阻特性曲线风机与管网的工作点通风机总是要与管网联合工作的，气体在通风机中获得能量时，其全压与流量关系将按照通风机性能曲线变化；气体通过管网时，其通风阻力与流量关系又要遵循管网特性曲线。因此，两曲线的交点为风机的工作点

风机与管网工作特性曲线Q(m3/h)ABR2R1R2>R1QB0y,H(Pa)QA离心风机类负载，为平方转矩型负载，随着转速的提高，转矩成平方关系增加，轴功率成三次方关系增加。输送皮带类负载，为恒转矩类负载，随着转速的提高，转矩基本保持不变。金属切削机床，恒功率类负载，高转速时，吃刀量小，转矩也小，低转速时，吃刀量大，转矩也大，功率保持不变。二、水泵㈠水泵的分类：叶轮式（离心泵、轴流泵）容积式（活塞泵、罗茨泵）㈡水泵的性能参数⑴流量⑵扬程⑶转速⑷功率⑸效率水泵的特性曲线水泵的特性曲线Q(m3/h)P(kW),H(m),η(%)0PHη水泵的管网特性曲线QpH1ΔH2Q(m3/h)H(m)0RH水泵的管网特性曲线风机和水泵的能量损耗

一、机械损耗

机械损耗即指泵或风机在运转时，轴与轴封、轴与轴承以及叶轮盘面与流体摩擦所消耗的功率损失。二、容积损耗泵和风机运行时，其内部和各级之间压力是不相等的，而由于结构上的需要，转动部件与静止部件之间又必须留有间隙，为平衡轴向推力，以及动静部件之间存在间隙，就有部分流体要从高压区回流到低压区，而在机内循环流动及向外泄漏，消耗了能量。这种因回流及泄漏所造成的损失，就称为容积损失。尽量减小密封间隙，改进密封结构型式，严格坚持检修质量标准，均可有助于减少此项损失。三、流动损耗流动损耗即流体流经泵或风机产生的沿程阻力、局部阻力以及撞击损失之和。这项损失与通流部件的几何形状、表面粗糙度、流体的粘滞性及泵或风机的运行工况有关。四、水泵的汽蚀现象及其对性能影响离心式泵在运行中，常因吸入口压力太低或液体的温度较高，而在泵内发生汽蚀现象，导致泵的叶轮、导叶及泵壳产生机械侵蚀和化学腐蚀而被损坏，影响泵的正常工作，使泵的性能下降，能耗增高。风机和水泵的节电措施一、风机和水泵的调速节电在实际使用中，当风机和水泵的容量偏大时，需要对其流量和全压（或扬程）进行调节，而企业通常采用的方法是控制阀门开度，即节流调节，此方法虽能减少部分输入功率，但却有相当一部分能量损失在调节阀上，其节能经济性较差。若采用调速控制流量，可达到一定的节能效果。风机和水泵的Q、H、P与转速的关系

风机、水泵类负载采用调速节电的原理

R1R2ACBH1(nl)H2(n2)HAHBHCQBQAh1H(Pa)Q(m3/h)0风机调速节电示意图㈡风机和水泵的调速方法的选择为了取得最大经济效益，在选择风机、水泵调速方法时，应根据风机、水泵的性能、容量大小、流量变化幅度、调速查装置的效率、技术复杂程度、价格、维修难易程度、对电网影响等诸多因素进行技术经济比较后，确定适用的调速方法。高效调速方法与有转差损耗调速方法 高效调速方法是指在调速过程中没有转差损耗或对转差损耗能够进行回收，如变极电动机调速、变频调速、串极调速等 低效调速方法是指在调速过程中有转差损耗，如电磁调速电动机调速、调压调速、液力耦合器调速等

2、采用变频调速节电装置可解决大量的电能浪费：（1）在许多的工厂企业中由设备设计余量而导致“大马拉小车”现象，因电机定速旋转不可调节，这样运行自然浪费很大，而变频调节彻底解决了这一问题；（2）由负载挡板或阀门调节导致的大量节流损失，在变频调节后不再存在；（3）某些工况负载需频繁调节，而挡板调节线性太差，跟不上工况变化速度，故能耗很高；而变频调节响应极快，基本与工况变化同步；（4）异步电动机功率因数由变频前0.85左右在变频后提高到0.95以上（变频器本身损耗极小，整机效率在97％以上）

变速运行时的功率因数调速系统的功率因数值主要由电动机的功率因数及调速装置的功率因数决定。由于风机、泵的轴功率与转速三次方有关，因而电动机负载变化较大时，电动机功率因数变化也较大。 晶闸管串极调速装置的功率因数在0.35～0.7之间，变频调速装置在0.3～0.8之间流量变化与调速装置的选择风机与泵变速运行的节电效果主要与其流量变化大小有关⑴流量在额定流量90%以上变化时，一般不采用变速调节，因为调速装置效率在90%左右，不会产生较大节能效果⑵中高流量变化的风机与泵一般采用有转差损耗调速装置，绕线式电动机采用晶闸管串极调速。⑶流量变化经常在额定流量60%以下的采用高效调速方式。⑷在全流量范围变化的风机与泵采用调速装置的话，应有流量在90%以上时全速运行的切换装置。⑸为取得变速节电的良好效果，调速装置应配有根据流量变化的自动控制装置，当流量需要变化时，能按照给定的变化参数自动地改变转速，以期取得最大节电效果。风机、泵容量与调速装置选择风机、泵容量大小与节电效果直接有关,容量大的风机、泵节电实际效益要比容量小的高，但容量大的调速装置的投资要比容量小的大，应作综合比较。⑴配套电动机功率在10KW以下的风机、泵，一般不采用调速装置⑵配套电动机功率在10～55KW的风机、泵，应有限考虑使用投资较少的调速装置在流量变化较大的场合，可采用多速电动机。在调速范围较小场合采用电磁调速电动机。绕线式电动机宜采用晶闸管串极调速，若鼠笼式电动机传动的风机、泵要求调速范围在50%～80%额定转速时，是否采用串极调速，应作技术经济比较，一般要求投资能在2～3年内回收。目前，风机、泵也采用变频装置进行调速，其应用对象为流量变化较大、经常需要在低速运转的风机、泵，以获得较大节电效益。投资应在2～3年内回收，最长不宜超过5年。⑶配套电动机功率在55～100KW的风机、泵，若流量长期在80%～90%额定转速内变化的，可采用电磁调速电动机或液力耦合器；流量在60%～80%之间波动的，宜采用串极调速或变频调速。⑷配套电动机功率在100KW以上的风机、泵，由于容量较大，节能效果是选择调速方式首先考虑的因素，应根据风机、泵运行的工况，尽可能选用高效的调速方式。流量变化在80%～90%范围内时，也可选用液力耦合器。⑸还要根据风机、泵运行可靠程度，选择相适应的调速方式，对于重要场合的风机、泵应选择可靠性较高的调速方法，选择调速装置时，还要根据自己的维修力量，若近期内无法适应、提高的，应选择维修要求较低的电磁调速电动机、多速电动机、液力耦合器等。二、风机和水泵的其他节电措施㈠改造或更换低效率设备，推广高效风机和水泵抽级改造法改造或更换叶轮法采用高效节能风机和