高同辉， 孙慧峰， 张平泽

(1.平顶山工业职业技术学院，河南平顶山 467001;

2.常州机电职业技术学院电气工程系，江苏常州 213164)

0 引言

水泵是供水系统中重要的设备之一，它一般按供水系统设计时最大工况需求选择，而用水系统实际使用中有很多时间不一定能达到用水最大量，一般用阀门调节增大系统阻力来节流，造成电机用电损失。据统计，水泵的能耗约占供水系统总能耗的90%。在实际运行中，水泵的效率大多不足60%，存在较大的资源浪费，而采用变频器可使系统工作状态平缓稳定，改变转速来调节用水供应，节电率可达到20% ～60%［1］。

现场有一个高度3.5 m、蓄水容量为100 m3的蓄水池，一个进水口和一个出水口，进水口不停的向蓄水池中注水，水量时大时小，流量约70 m3/h，要求在出水口装一个水泵排水，要求水泵扬程为95 m，通过水泵向他处泵水，让蓄水池水位自动控制在2.5±0.2 m的范围。按照此要求进行工程设计。

1 水泵变频调速节能原理

水泵是典型的变转矩负载。变转矩负载的特性是转矩随速度的上升而上升。水泵电机的轴功率P与其流量Q，扬程H之间［2］的关系如下:

当流量由Q1变化到Q2时，电机的转速为N1、N2，Q、H、P相对于转速的关系如下:

电机的轴功率P和转矩T的关系为

由式(1)和式(2)可看出，水泵电机的轴功率与转速的3次方成正比，而转矩与转速的2次方成正比。

图1为水泵的扬程与流量的关系曲线，图2为转矩与电机速度的关系曲线。从图2可看出，在低速时，功率会有很大的下降。由于水泵运行于额定转速以上是恒功率调速，此时水泵效率很低，机械磨损大。……