一、前言
2006年以來，為認(rèn)真貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，把節(jié)能減排作為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重要手段，加大資金投入，強(qiáng)化責(zé)任考核，完善政策機(jī)制，加強(qiáng)綜合協(xié)調(diào)，使得節(jié)能減排工作取得重要進(jìn)展。全國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗累計(jì)下降14.38%，化學(xué)需氧量排放總量下降9.66%，二氧化硫排放總量下降13.14%。但要實(shí)現(xiàn)“十一五”單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右的目標(biāo)，就要進(jìn)一步加大工作力度，確保實(shí)現(xiàn)“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)。
早期的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法，如采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、籠型異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速，在定子繞組串電抗器調(diào)速等都存在效率低，不經(jīng)濟(jì)等缺點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)發(fā)展新時(shí)代的來臨，交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)有了飛躍發(fā)展，出現(xiàn)了交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速、串級(jí)調(diào)速等系統(tǒng)。近期發(fā)展起來的變頻調(diào)速，比上述兩種調(diào)速方式效率更高，性能更好，在近幾年得到了迅速發(fā)展。
在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造和日常生活中，風(fēng)機(jī)、水泵是應(yīng)用量大、涉及面廣的通用機(jī)械，據(jù)國(guó)家有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共擁有風(fēng)機(jī)、水泵約3700萬臺(tái)，總裝機(jī)容量約9000萬KW，約占全國(guó)總用電量的31％，現(xiàn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的多數(shù)風(fēng)機(jī)、水泵工作流量遠(yuǎn)低于額定流量，工作壓力遠(yuǎn)高于額定壓力。因此多數(shù)采用擋板或閥門來調(diào)節(jié)流量，以滿足那些不斷變更流量的要求，采用這種方式運(yùn)行，據(jù)統(tǒng)計(jì)至少浪費(fèi)20％的電能，其節(jié)電的潛力是相當(dāng)大的。
據(jù)調(diào)查，一般風(fēng)機(jī)水泵平均運(yùn)行在70％的額定負(fù)荷下，由流體力學(xué)知道，風(fēng)機(jī)、水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比、壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，當(dāng)流量減少或下降時(shí)，其軸功率按速度的三次方下降，例如流量減少到70％，速度下降到70％，則軸功率下降到額定功率的34.3％，如流量減少到50％，軸功率則減少到額定功率的12.5％。當(dāng)然還應(yīng)該考慮轉(zhuǎn)速下降引起機(jī)械等效率下降及附加調(diào)速裝置的損耗，但這些損耗都是不大的，因此風(fēng)機(jī)、水泵用調(diào)逮控制代替節(jié)能控制是節(jié)電的有效途徑。
二、風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能的措施及調(diào)速節(jié)能的原理
1、節(jié)能的措施
風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能的主要措施有以下幾種：
a、提高風(fēng)機(jī)、水泵本身的效率
我國(guó)工業(yè)部門的風(fēng)機(jī)、水泵運(yùn)行效率比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家同類產(chǎn)品平均低20％左右，目前我國(guó)已研制了一批高效節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵，其效率可達(dá)80％～90％，應(yīng)用效率高的新產(chǎn)品代替效率低的老產(chǎn)品。
b、合理地選型配套
風(fēng)機(jī)、水泵選型時(shí)要做到合理，使風(fēng)機(jī)、水泵的運(yùn)行壓力和流量盡量接近額定壓力和額定流量，并且使運(yùn)行的工況點(diǎn)經(jīng)常保持在高效區(qū)。
c、采用調(diào)速控制方式調(diào)節(jié)流量，減少節(jié)流損失。
工業(yè)上使用的風(fēng)機(jī)、水泵約有50％要求調(diào)節(jié)流量，目前大多數(shù)的風(fēng)機(jī)、水泵是采用擋板或節(jié)流閥來調(diào)節(jié)流量的，電能浪費(fèi)十分嚴(yán)重，如果把所有節(jié)能情況下運(yùn)行的風(fēng)機(jī)、水泵改為調(diào)速控制，則節(jié)能的效果是非常顯著的。
2、風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速節(jié)能的原理
以風(fēng)機(jī)為例來說明
a、風(fēng)機(jī)參數(shù)及特性曲線
風(fēng)量Q——表示單位時(shí)間流過風(fēng)機(jī)的空氣量（m³／s）。
風(fēng)壓H——當(dāng)空氣流過風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)機(jī)紿每立方米空氣的總能量（J/m³）
功率N——風(fēng)機(jī)工作有效的總功率
效率η——風(fēng)機(jī)軸上的功率N，有一部分損失，可用效率這一參數(shù)來表示風(fēng)機(jī)的優(yōu)劣。
H-Q曲線——當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，表示風(fēng)壓與風(fēng)量的關(guān)系特性。（如圖一）
當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)膎變到n1后，風(fēng)量Q、風(fēng)壓H及軸功率N的變化關(guān)系如下式：
Q1=(n1/n)Q
H1=(n1/n)²H
N1=(n1/n)³N
b、調(diào)速節(jié)能的原理
風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制與一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制鳳量的方法相比，有著明顯的節(jié)電效果，圖二可以說明其節(jié)電的原理．
圖中曲線1為風(fēng)機(jī)在恒速下風(fēng)壓一一風(fēng)量(H一Q)特性，曲線2為恒速下功率——風(fēng)量(N—Q)特性，曲線3為管網(wǎng)風(fēng)阻特性(風(fēng)門全開)，假設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)效率最高，輸出風(fēng)量為100％，此時(shí)軸功力N₁與Q₁、H₁乘
積面積AQ₁OH₁成正比。根據(jù)工藝要求，當(dāng)風(fēng)量需要從Q₁降到Q ₂時(shí)(例于50％額定風(fēng)量時(shí))，如果采用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法，相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力、使管網(wǎng)阻力特性變?yōu)榍€4，系統(tǒng)由原來的工況點(diǎn)A變到工況點(diǎn)B。從圖中可以看出，風(fēng)壓反而增強(qiáng)了，軸功率N2與BQ2OH2面積成正比的比例定律，畫出在轉(zhuǎn)速n2時(shí)的風(fēng)壓——風(fēng)量（H-Q）特殊曲線5，可見在同樣風(fēng)量的情況下，風(fēng)壓明顯下降，功率N3（相當(dāng)于CQ2OH3）隨著減少，節(jié)省的功率損耗△N=H·Q，與面積BH2H3C成正比，節(jié)能的效益是非常明顯的。