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[摘要]供热循环水泵是供热系统中重要的应用设备，其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%～25%，是一笔不小的生产费用开支。本文则着重分析了变频技术在循环水泵性能节能上的应用。
[关键词] 变频 调速 节能 供热
中图分类号：TN830.2
供热系统中泵类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%～25%，是一筆不小的生产费用开支。供热系统中泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代挡板、阀门的控制方案。
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60（f1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
一、节能分析
通过流体力学的基本定律可知：泵类设备属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
而供热系统中用电设备容量较大，以供热循环水泵为例，设计时过多考虑热源设备、预留增加供热面积、热网和热用户的阻力等，层层加大富裕量，使水泵设计功率过大，热水供暖系统的变流量调节措施主要采用调节阀门开度来改变系统循环水量，这种调节法即不节约轴功率效果也不好，由于循环泵没有采用节能控制方式，总是满负荷运转，无形中又带来大量浪费，利用变频技术，可使电能消耗降低到合理的范围。
循环水泵性能参数分析：
首先对循环水泵进行性能分析：水泵的轴功率是与水泵流量和扬程的乘积成正比。因此，水泵的流量、扬程和轴功率均与水泵的叶轮转速之间存在着一定的比例关系。即：
表1ISB200/150-400-50A型水泵
由表1也可以看出三者之间的关系。
二、采暖系统循环泵安装变频器的效益
1、节能计算：以供暖系统为例，对该系统进行阀门调节法的流量调节和变频调速法的流量调节二种调节方法的能耗分析研究。鞍钢物业三台子锅炉房供热面积为48万m2，一环系统有2台循环泵，一用一备（每台功率132KW），分别采用自耦降压启动和变频启动；下面对该系统进行阀门调节和变频调速法的流量调节二种调节方法的能耗分析。
2011年11月份-2012年3月份的5个月采暖期间，循环泵没安装变频器前，电机全功率运转，仅靠阀门调节流量。5个月采暖期间运行3600小时，流量为600m3/H运行时，小时耗电量为106.7KWh，耗电量为106.7KWh*3600小时=384013KWh。
2012-2013采暖期安装变频器后，由公式P=f3（n^3），输出功率是与转速的立方程正比，即：转速下降10%时，输出功率就下降27.5%，所以2012年11月份-2013年3月份的5个月采暖期间，同样运行3600小时，流量为600m3/H，，小时耗电量为34.25KWh，耗电量为34.25KWh*3600小时=123295KWh；同比5个月采暖期间节约电量384013KWh-123295KWh=260718KWh，按0.75元/KWh，节约成本为260718KWh*0.75元/KWh=195538.5元。
三台子锅炉房一环系统和2个换热站在2012年安装变频器后，通过11月～2013年3月份5个月运行，少耗电量较去年同期少耗电量为45万KWH，节约电费金额为33.75万元。
三、结论
随着科学技术的发展，变频技术越来越成熟，现在市场上变频器的价格大约在500元/KW，配备150kW、132KW和220KW的变频器，投资大约为T=（150+132+220）×500=251000元人民币，变频设备的投资回收期已不足一年，在当年便可收回投资。
需要强调的是，任何循环泵流量的调节必须进行热网压力的重新分配，必须在近端分支、楼房加设自动调节阀才能达到预期效果。循环泵安装变频器调节系统流量、近端分支楼房加设自动调节阀，既节省了能源，又解决了末端用户室温达不到标准的难题。
通过上面的论述，我们可以很容易得出结论，变频器在供热行业应用的巨大潜力———优良的控制方式和节能效果，通过实际应用效果，证明其节能环保的效果是可以预见的。我们刚使用一年，流量的调节有待完善，应多段调节，充分发挥变频器的作用，从而达到节省电能、经济运行的目的。
参考文献：
[1]刘毅.高压变频器在生产给水泵上的应用[J].科技风.2010（13）
[2]邵永生，赵亮.锅炉及供热系统的节能问题[J].科技资讯.2011（02）
[3]王荣，刘秀东.供暖热网变频补水控制系统的应用[J].民营科技.2010（02）
[关键词] 变频 调速 节能 供热
中图分类号：TN830.2
供热系统中泵类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%～25%，是一筆不小的生产费用开支。供热系统中泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代挡板、阀门的控制方案。
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60（f1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
一、节能分析
通过流体力学的基本定律可知：泵类设备属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
而供热系统中用电设备容量较大，以供热循环水泵为例，设计时过多考虑热源设备、预留增加供热面积、热网和热用户的阻力等，层层加大富裕量，使水泵设计功率过大，热水供暖系统的变流量调节措施主要采用调节阀门开度来改变系统循环水量，这种调节法即不节约轴功率效果也不好，由于循环泵没有采用节能控制方式，总是满负荷运转，无形中又带来大量浪费，利用变频技术，可使电能消耗降低到合理的范围。
循环水泵性能参数分析：
首先对循环水泵进行性能分析：水泵的轴功率是与水泵流量和扬程的乘积成正比。因此，水泵的流量、扬程和轴功率均与水泵的叶轮转速之间存在着一定的比例关系。即：
表1ISB200/150-400-50A型水泵
由表1也可以看出三者之间的关系。
二、采暖系统循环泵安装变频器的效益
1、节能计算：以供暖系统为例，对该系统进行阀门调节法的流量调节和变频调速法的流量调节二种调节方法的能耗分析研究。鞍钢物业三台子锅炉房供热面积为48万m2，一环系统有2台循环泵，一用一备（每台功率132KW），分别采用自耦降压启动和变频启动；下面对该系统进行阀门调节和变频调速法的流量调节二种调节方法的能耗分析。
2011年11月份-2012年3月份的5个月采暖期间，循环泵没安装变频器前，电机全功率运转，仅靠阀门调节流量。5个月采暖期间运行3600小时，流量为600m3/H运行时，小时耗电量为106.7KWh，耗电量为106.7KWh*3600小时=384013KWh。
2012-2013采暖期安装变频器后，由公式P=f3（n^3），输出功率是与转速的立方程正比，即：转速下降10%时，输出功率就下降27.5%，所以2012年11月份-2013年3月份的5个月采暖期间，同样运行3600小时，流量为600m3/H，，小时耗电量为34.25KWh，耗电量为34.25KWh*3600小时=123295KWh；同比5个月采暖期间节约电量384013KWh-123295KWh=260718KWh，按0.75元/KWh，节约成本为260718KWh*0.75元/KWh=195538.5元。
三台子锅炉房一环系统和2个换热站在2012年安装变频器后，通过11月～2013年3月份5个月运行，少耗电量较去年同期少耗电量为45万KWH，节约电费金额为33.75万元。
三、结论
随着科学技术的发展，变频技术越来越成熟，现在市场上变频器的价格大约在500元/KW，配备150kW、132KW和220KW的变频器，投资大约为T=（150+132+220）×500=251000元人民币，变频设备的投资回收期已不足一年，在当年便可收回投资。
需要强调的是，任何循环泵流量的调节必须进行热网压力的重新分配，必须在近端分支、楼房加设自动调节阀才能达到预期效果。循环泵安装变频器调节系统流量、近端分支楼房加设自动调节阀，既节省了能源，又解决了末端用户室温达不到标准的难题。
通过上面的论述，我们可以很容易得出结论，变频器在供热行业应用的巨大潜力———优良的控制方式和节能效果，通过实际应用效果，证明其节能环保的效果是可以预见的。我们刚使用一年，流量的调节有待完善，应多段调节，充分发挥变频器的作用，从而达到节省电能、经济运行的目的。
参考文献：
[1]刘毅.高压变频器在生产给水泵上的应用[J].科技风.2010（13）
[2]邵永生，赵亮.锅炉及供热系统的节能问题[J].科技资讯.2011（02）
[3]王荣，刘秀东.供暖热网变频补水控制系统的应用[J].民营科技.2010（02）