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第一章全三元技术及节能改造项目……‥…………………2～6
一、公司（EESCO）简介 (2)
二、射流—尾迹全三元技术概述 (2)
三、射流—尾迹全三元技术应用 (3)
四、水泵节能改造方式的比较 (4)
五、水泵节能改造项目实施方法 (5)
六、水泵节能改造项目实施方式 (5)
七、我们的服务承诺 (5)
八、水泵节能改造工作流程 (6)
第二章全三元技术基本原理、部分案例及分析报告……7～19
一、射流—尾迹全三元技术基本原理 (7)
二、部分案例 (11)
三、可行性分析报告（上海石化涤纶事业部） (16)
四、项目意义 (19)
第一章 全三元技术及节能改造项目
一、公司（EESCO ）简介
公司是一家专业从事节电、节水等节能项目及产品的研究开发、改造、销售
和技术服务的公司。公司以提高企业、团体的节能、环保水平，为用户降低能耗
提高效益为己任；全面开发应用具有世界先进水平的节能技术与产品，终身服务
于我们的客户。
公司经营：能源利用甄别，水泵、风机节能改造，灯光节能及远端控制等。
二、射流—尾迹全三元技术概述
射流—尾迹全三元流动理论是著名科学家、中国科学院院士吴仲华二十世纪
五十年代在美国创立的。二十世纪七十年代电子计算机得到有效应用后，这一理
论被广泛应用于美国的航空燃气轮机设计。西方各大发动机制造公司和国际航空
界称之为“吴氏理论”或“吴式方程”；在国际学术界吴仲华被公认为叶轮机械
全三元流动（射流—尾迹全三元）理论的奠基人。
水泵由电机等原动机带动泵叶轮旋转，将原动机的机械能转变为被输送流体
的动能和压力能。在与叶轮同步旋转的空间坐标系（R 、￠、Z ）中，任何空间
一点均可由此坐标系确定。任何一点的流速W 可表示为该点坐标的函数
(,,)W f R Z φ=，这就是全三元流动的基本概念。要求计算图（1）流道中任何空
间一点的流速W,这就是全三元流动解法。也就是说通过全三元流动计算，可以
得到水泵内任意点的流速。
在航空用离心压气机中，用激光测速技术观察到射流—尾迹现象；在水泵叶轮试验中，发现了同样的现象。在流道出口附近出现了一个低能量流动区，它类似于一个旋涡，称之为尾迹；其主流部分出口流速W可按全三元流动理论作无粘性位流计算得出，这部分称之为射流。尾迹的出现，不但降低了叶轮的水力效率；而且因减少了有效通流面积，也使泵的流量减少。
控制尾迹区成为改进水力效率设计的一个重要目标，以前人们对此是毫无所知。我们通过水泵设计软件《射流—尾迹全三元流动》对水泵叶轮作了多项、重大技术改进设计，根据用户水泵实际运行工况，以完全满足用户实际运行需要为前提；重新设计、铸造加工可互换的高效率全三元叶轮，置换于原设备壳体内。不动设备基础、电机、管路等，施工简单，见效快。在实际运行中节能效果十分明显。这一方法将会在水泵、风机的节能改造中发挥举足轻重的作用。从供水、钢铁、石油、化工等众多用泵大户的反映看，可以说大有用武之地。
三、射流—尾迹全三元技术应用
全三元技术应用，就是采用国际上最前沿的泵水力性能解决方案，通过使用水泵设计软件《射流—尾迹全三元流动》；重新进行水泵内水力部件（主要是叶轮）的优化设计；然后进行铸造、加工和更换，提高泵效率，减少能耗。
我们可以针对现场实际工况及使用要求，对水泵进行如下四种节能改造：
⑴提高单台水泵压力同时提高汇管压力（保持单台水泵流量及输入功率不
变）。
⑵增加单台水泵流量同时增加汇管流量（保持单台水泵压力及输入功率不
变）。
⑶同时提高水泵压力和增加流量（保证配套电机功率不超载）。
⑷保证水泵流量、压力不变或按系统要求的流量、压力的情况下降低电机
输入功率。
具体流程是：根据用户水泵的实际运行工况，首先对在用离心泵的流量、压力、电机耗功等进行测试，提出常年运行的工艺参数要求，以及双方确认；然后使用《射流—尾迹全三元流动》软件设计、铸造、加工出全三元水泵叶轮；保证可以和原型水泵互换，在不动管路、电路、泵体等条件下，更换叶轮；最后在同样测试条件下，对改型水泵进行测试比较，若效果不太理想，结合实际对叶轮作
微调，即可达到预期目标。
目前国内广泛采用的SH、SA、HS、S、KQS、KSB等型双吸水平中开式水泵，多级泵等都适用全三元技术进行节能改造；其他型水泵暂不适用。
四、水泵节能改造方式的比较
⑴叶轮是水泵的心脏,它决定了水泵的扬程、效率的绝大部分，不是工况与
设计值差异极大的情况，泵体的影响总是较小的。对于在用水泵，结合其在用的流量、扬程及泵体，设计出可互换的高效率全三元叶轮，置换于原泵内，这是投入最少、见效最快的节能改造方式。
⑵水泵制造厂或用户对在用水泵不符合使用要求时，可以采用的方式只有
切割叶轮；或整体更换新泵。切割叶轮是对流量、扬程都减小时使用的方法，此时电机功率会减小，人们往往以为这样是节能了；但要知道由于流量的减小，单耗（吨水电耗）不但不减，反而还会增加，因此水泵自身的水力效率是下降的。换装新泵，由于管路、底座甚至电路、电机都要改变，不但周期长，投资大，不是万不得已是不宜采用的。特别是对于要求水泵扬程减小，流量增大；或扬程、流量都在电机的功率许可条件下一起增大的情况，切割叶轮是无法应用的。
⑶变频调速方案：它是在降低频率，因而降低电机转速（即水泵转速），使
水泵的扬程下降，流量减少。变频调速减小了阀门的节流损失；因而减小了电机功率损耗，是一种节能措施；但如果水泵的运行工况是稳定的（压力、流量稳定），变频调速方案就不可取。只有针对工况变化频繁或较频繁、压力和流量有富裕量的水泵采用变频调速方案才是可取的。
水泵全三元改造与采用变频调速并不能互相取代。即使采用了变频调速，但是提高水泵效率的问题仍然存在。仍可使用全三元改造（射流—尾迹全三元改造）技术，提高节能的效果。
综上所述，对在用水泵，应用《射流—尾迹全三元流动》设计高效率可互换的全三元叶轮，无论对工频泵或变频泵都是行之有效的节能改造方案。其投入产出比最优。
五、水泵节能改造项目实施方法
根据用户水泵实际运行工况，以完全满足用户实际运行需要为前提；使用《射流—尾迹全三元流动》设计软件，重新设计、铸造加工可互换的高效率全三元叶轮，置换于原设备壳体内。不动设备基础、电机、管路等，施工简单，见效快。
六、水泵节能改造项目实施方式
合同能源管理（EMC）：根据合同能源管理方式，节能改造的成本将完全由本公司承担；或用户承担10%。
节能改造完成后，用户将在三年内由节能改造产生的节能效益中按一定的比例分成给本公司。
第一年：本公司获得每月节能效益的80%；
用户获得每月节能效益的20%。
第二年：本公司获得每月节能效益的70%；
用户获得每月节能效益的30%。
第三年：本公司获得每月节能效益的40%；
用户获得每月节能效益的60%。
付款方式：用户每月将实际节能效益金额按合同比例，在每月交纳电费时一并汇入本公司帐户。
七、我们的服务承诺
公司建有完善的全员服务体系和严格的质量管理体系，确保每个环节按标准执行，为用户提供优质服务。
⑴方案设计：为用户提供准确的系统能耗分析报告和合理、完善的节能改
造方案。
⑵节能改造效果：保证节电率达到10%～40％（多级泵7％～30％），我公
司承担全部改造风险，改造后若无节能或增容效果，不收取任何费用。
⑶资料管理：为用户建立完整的节能改造档案，合同期满后，全部移交用
户。
⑷技术升级：为用户提供终身的技术支持与升级；改造后的水泵，我们终
身提供备件等服务。
八、水泵节能改造工作流程(见下图)
第二章全三元技术基本原理、部分案例及可行性分析报告
一、射流—尾迹全三元技术基本原理
1、射流—尾迹全三元流动理论简介
区别于二元和准三元流动理论，吴仲华先生的全三元流理论深刻地揭示了叶轮机械内部流动的内在规律。吴氏理论创建了两类流面，即从叶片到叶片，反映了叶型的影响的S1流面，和从叶片根部到顶部，沿径向变化的S2流面，通过两类流面的适当组合、相互迭代就能完整地得出流体流过叶轮机械叶片槽道空间的三维变化，这就形成了著名的叶轮机械三元流动通用理论。
随着计算机和计算流体力学的迅速发展，直接求解叶轮机械三元流动已经不是一件难事；但是吴仲华教授的叶轮机械三元流动通用理论和S2 、S1流面迭代方法仍是叶轮机械设计体系的重要组成部分。
由此可见，叶轮机械三元流动通用理论深刻地揭示了叶轮机械内部流动的内在规律,为研究水泵内部流动奠定了基础。
作为典型的流体机械—叶片式泵，其流动损失中流动摩擦并不是主要的，而主要来自流动分离，尤其是当非设计工况时，流动分离更加激烈，损失急剧加大。
我们知道,当流动分离时必然产生旋涡，旋涡是分离流动，特别是激烈分离流动的典型特征。因此,为了减少能量损失提高泵效率，应尽量避免流动分离，即对旋涡运动进行透彻地研究是提高泵效率的关键。
2、射流—尾迹全三元技术原理简介
我们对吴仲华先生的叶轮机械三元流动理论和吴文权教授的离散涡数值仿真方法有深入的研究；并有机和系统地将他们的理论应用到了水泵技术领域；结合当代最先进的CFD技术，创立了叶片式泵全新的设计理念和方法—基于CFD 技术的全三元水泵叶轮设计方法，该方法的创立为提高泵的运行效率和可靠性提供了保障,并得到了实践应用和验证。
我们对水泵叶轮设计采用国际上最前沿的泵水力性能解决方案，其设计方法是全三元黏性正问题计算与反问题设计迭代法（以下简称全三元设计法），即主要设计流程按照反问题设计-正问题计算-反问题修正设计-正问题计算-反问题优化设计的迭代过程进行。
全三元黏性正问题计算是根据水泵叶轮和泵体等过流部件的几何尺寸、形状特征以及流体进出口条件，应用全三元CFD理论和技术直接求解泵内流场的特征参数。该方法的主要特点是：
⑴采用了全三维粘性流体力学模型；
⑵求解控制方程组的离散方法采用了适合工程应用的有限体积法；
⑶采用提高计算收敛速度的多重网格法；
⑷采用成熟的网格划分技术和前后数据处理技术。通过计算可以得到泵内三
维粘性流场的速度分布、压力分布及其它流动特征参数，为反问题设计提供真实可靠的理论依据。
反问题则是根据实际运行需要流量、扬程、功率和效率等工况参数，以及流动控制边界条件等要素，设计出水泵叶轮和蜗壳等过流部件的几何尺寸和形状，从而实现对给定内流流动特征的控制。
正反混合问题是对单一求解对象的同一求解区域来用正反问题混合求解，设计计算过程往往需要经过多次迭代；或者是同一求解对象的不同区域同时采用正
问题或反问题的不同求解方法，从而构成同一对象的正反混合问题。
我们的全三元水泵设计就是根据上述水泵叶轮研究设计思路，分析研究水泵实际运行工况，对低效率叶轮的叶片形状、叶片进出口几何尺寸、叶轮前后盖板几何形状等要素进行优化设计。改进设计的重点在于根据叶轮内部流动特性的要求，运用全三元设计方法优化叶片的进出安放角、叶片数、扭曲叶片各截面形状等要素，从而避免叶片工作面的流动分离，减少流动损失，提高叶轮的工作效率。另外，叶轮的前后盖板的形状也将直接影响叶轮内的流动的状态，我们在不改动水泵壳体尺寸条件下，利用全三元方法优化前后盖板的局部形状，改善叶轮和蜗壳内部的流动形态，减小流动损失，提高水泵效率。经过上述系列优化改进，将获得水泵内部的最佳流动状态，从而得到最优的叶片形状，最高效率的叶轮。
我们以流体机械内流计算的基本理论和方程组出发，运用当代计算流体力学（CFD）理论研究的成果，以“理论研究-数值计算-程序校准-产品设计”为发展模式，经历了由理想流体模型到粘性流体模型，一、二元流动到全三元流动的发展过程，形成了从“二元—准三元（S1、S2流面，射流-尾迹模型修正）—全三元势流—全三元黏性流”的研究历程。目前，我们的工作重点是叶轮机械全三元非定常粘性流动的连续方程和N-S方程等偏微分方程所构成的方程组计算方法研究和程序开发，以及全三元反问题的设计方法与计算研究。
我们先后引进了PHOENICS、FLUENT、NUMECA等商用CFD软件，先后采用“两类流面”理论（吴氏理论，射流-尾迹模型）、“全三维势流流动”和“全三维粘性流动”理论，在涡轮增压器设计、水泵设计、风扇设计以及通风机设计中进行流场分析，并根据分析结果进一步优化设计，提高了叶轮机械的设计水平。
全三元叶轮与普通叶轮的比较：
根据上述方法重新设计出的全三元叶轮与原一、二元流叶轮有相同安装尺寸
（轴孔、键、密封环等），但叶片形状有很大的变化。其区别见叶片上图：上左图为叶轮叶片的子午面视图，只画出了双吸叶轮的左半面。上右图为一个叶片的前视图。其主要区别在于：
⑴子午流道全三元叶片加宽了许多，特别是轮毂减小，以增大流通能力。
⑵子午流道全三元叶轮直径减小，而出口宽度增大。
⑶全三元叶片扭曲度较一元流大很多。
⑷全三元叶片进口边向来流进口伸展，减少进口损失。
应当指出：叶轮的这种变化，实际上是将原水泵改变成一种全新的高效率水泵。
3、全三元叶轮模型及网格
叶轮模型（SolidWorks）全三元叶轮网格划分（gambit）1／100点简图4、CFD计算结果图例
二、部分案例
1、上海联吉合纤有限公司循环、冷却水系统节能改造
本案例被收编进由上海市经委编撰的《上海市十大重点节能工程汇编》（2007年）
上海联吉合纤有限公司水泵房
上海联吉合纤有限公司于1994年建厂投产，为上海化纤行业的龙头企业。联吉公司循环、冷却水系统有12Sh—6B型循环水泵5台，开3备2，全天24小时运行；250S65A型冷却水泵3台，开2备1，全天24小时运行；用于生产工艺的循环和冷却。
2007年本公司以合同能源管理方式对该系统实施了节能改造，在水泵壳体保持不变的前提下更换全三元叶轮，结果如下：
⑴ 12Sh-6B，电机功率225kw
A）方案一：叶轮改造结果（适用于三分之二春秋季、冬季）：流量726m3/H，压力0.53mpa，电机电流257A。
机组效率由原来的52.70%提高至70.44%，提高17.74%。电机实际功率由原来的233.2kw降低至148.8kw，减少84.40kw。每天节电2025.6kwH。
B）方案二：叶轮改造结果（适用于三分之一春秋季、夏季）：流量840m3/H，压力0.57mpa，电机电流313.3A。
机组效率由原来的52.70%提高至70.95%，提高18.25%。电机实际功率由原来的233.2kw降低至183.9kw，减少49.3kw。每天节电1183.2kwH。
⑵ 250S65A，电机功率90kw
改造后：流量530m3/H，压力0.255mpa，电机电流98.5A。机组效率由原来的44.65%提高至66.74%，提高22.09%。电机实际功率由原来的88.9kw降低至55.03kw，减少33.87kw。每天节电：812.88 kwH。
该系统年节约电量：152.9万KWH
工程技术人员正在安装全三元叶轮
2、安徽泉盛化工有限公司循环、冷却水系统节能改造
安徽泉盛化工有限公司水泵房
安徽泉盛化工有限公司是安徽定远化肥行业的龙头企业。泉盛公司尿素车间循环、冷却水系统有250S65型循环、冷却水泵4台，开3备1，全天24小时运行；用于化肥生产工艺设备的循环和冷却。
2007年11月本公司对该系统实施了节能改造，在水泵壳体保持不变的前提下更换全三元叶轮。改造前、后的主要工艺参数如下：
改造前：（单泵）出口压力：0.53Mpa，流量：600m3／h，电机实际功率：152KW；汇管压力：0.48Mpa，流量：1800m3／h。
改造后：（单泵）出口压力：0.535Mpa，流量：620m3／h，电机实际功率：130KW；汇管压力：0.485Mpa，流量：1860m3／h。水泵效率由改造前的55％，提高至75％；实际提高20％。
该系统年节约电量：55.5万KWH
全三元新叶轮
3、山西省阳泉市、长治市自来水公司进水系统节能改造
10DK—9（A）型高压水泵2台，分别达到年节电182万KWH和528万KWH；并获得阳泉市和山西省建设系统科技一等奖。
4、内蒙古灵泉发电厂循环、冷却水系统节能改造
24SH—19（A）型泵，流量增大23％；以一台改造泵取代原来二台泵，年节电71万KWH。
5、山西天脊煤化集团公司循环、冷却水系统节能改造
P—1603型泵（苏尔寿公司产品），节电12%；解决了电机过载的难题。6、上海石化腈纶事业部（南组）循环、冷却水系统节能改造
上海石化腈纶事业部（南组）水泵房
腈纶事业部循环、冷却水系统（南组）共有8套泵组，其中：＃1、＃5、＃6、＃7水泵型号为：20SH-9B型，铭牌标定（设计）参数为：流量Q=1763m3/h，扬程H=42m，叶轮直径600mm，水泵转速n=970r/min。＃2、＃8、＃9、＃10水泵型号为20SH-9A型，铭牌标定（设计）参数：流量Q=1908m3/h，扬程H=50m，叶轮直径620mm（已车削R：10mm），转速n=970r/min。配套电机均为YKK450-6型，铭牌标定（设计）参数：额定功率Ne=355kw，额定电压Ue=6000V，额定
电流Ie=41.1A。系统正常冬季开3套泵组，夏季开4套泵组，全天连续运行（全年平均为3.5套运行）。
双方以签署文件形式约定，改造技术指标、双方责任及权利等：
整个系统水泵原叶轮更换为置本公司设计制作的全三元叶轮后，在确保整个系统与改造前同样的压力和流量前提下，不动基础、管路和电机，达到提高机组效率，降低机组（电机）平均电耗目的。公司承诺：水泵改造后，机组与改造前比较，节电率≥10 %；按平均开3.5台泵运行，全年总共可节电≥（110万KWH）。节电量的确认以实际电度表记录数据计算的结果为准，并由双方认可签字为依据。
原水泵更换为全三元叶轮后，机组的振动频率有所降低，改造后的水泵电机温度比原来降低1℃～3℃，整机使用寿命维持不变。
整个系统水泵的全三元节能改造在2009年3月份结束，经双方多次检测后确认：实际运行参数完全满足生产工艺需要，节能效果明显；电机运行安全、水泵（机组）系统工艺流程流畅。
全三元节能改造前后机组运行参数对比：
下面为腈纶事业部的结论：
南组循环水泵经全三元节能改造后的节电率，达到了双方签定技术协议中乙方承诺节电≥10% 的节能效果。节电率为12.95 % 。
经测算，南组循环水系统改造后，与改造前相比，一年的节电量将达到140万KWH，年节电经济效益达到85万元左右。
尽管腈纶事业部的水泵设备的维修保养情况较好，为了降低电耗，也作过叶
轮切削改造，达到一定的节电目的，但降低了水泵的实际效率。本次进行全三元技术改造，由于是采用国际上最前沿的泵水力性能解决方案，它可以针对实际使用要求，在不改变电机、泵体、管线等条件下增大流量、提高压力，以满足生产需要；或者在保证流量、压力不变的情况下降低电机工作电流，达到节能降耗的目的。
通过本次节能技术改进，有效地提高了水泵的运行效率，节电效果明显。本次全三元技术在腈纶事业部南组循环水系统节能改造的成功，起到了较好的示范作用，腈纶部还打算在其他水泵、风机系统中进行推广，以取得更好的节能效果。
三、上海石油化工股份有限公司涤纶事业部动力西泵房循环、冷却水泵节能改造可行性分析报告
1、现状及要求
上海石油化工股份有限公司涤纶事业部动力西泵房，以下简称：动力西泵房。
动力西泵房有循环冷却水泵7台，水泵型号：20SH-9，额定流量：2016m3／h，额定扬程：59m；配套电机型号：JSQ157-6，额定功率：460KW，额定电流：54A。
动力西泵房原为开4备3的运行方式；优化后为开3备4的运行方式。此时的运行参数（见下表）。已验证此循环冷却水工艺条件能满足现时装置生产要求。
从上表中可以看出，动力西泵房的水泵实际运行效率较低，能耗较大。
今年涤纶事业部为满足市场的需求，需改造、扩充产能；所以需要增加新的空压机组，动力西泵房新增7000 m3／h空压机冷却用水量。
在新的空压机组投用后，动力西泵房为开5备2的新运行方式；运行参数为：汇管流量：15000 m3／h，汇管压力：0.44MPa。电机运行安全、正常、可靠。
为此，涤纶事业部决定采用置换高效率水泵的改造方案，用7台额定流量：2500～3000 m3／h，额定扬程：45 m的高效率水泵置换原有的水泵。
我们认为用我们的《全三元水泵叶轮设计方法》，通过调整水泵叶轮的主要
设计参数。对水泵叶轮进行重新设计、试验、铸造及金加工，置换于原泵内；能确保满足新、老装置生产工艺要求、确保水泵配套电机在额定输出功率下安全、正常、可靠运行。
应当指出：叶轮的这种变化，实际上是将原水泵置换成一种全新的高效率水泵。
2、置换改造效果
根据涤纶事业部对动力西泵房新的要求及现时的实际工况和运行参数，经我们计算改造后机组（单台水泵）及系统可以达到以下运行参数及节能效益（见下表）。
单泵
流量
m3／h
扬程
m
输入功率
KW
效率
％
汇管压力
MPa
汇管流量
m3／h
总输入功率
KW
原额定流量
2016 m3／h
2900 47 505 81 0.44 14500～15000 2525 注：该系统置换改造后实际运行数据与上表有±2％的误差。
该系统置换改造后，汇管（管网）运行特性将得到优化，系统更安全、可靠。
该系统置换改造后，系统可以少运行1台泵，即节约电度数505 KWH。
按值计算该系统年总节约电度数（按95﹪运转率）：420.26万KWH。
该系统年节约电费：420.26万KWH ×0.64元／KWH＝268.96万元
3、建议
⑴该系统排放新增总管（去新空压机组）时，应特别注意管网布置位置，需
装接总管压力表、流量计等。
⑵该系统高压电机需进行一次检测、整修。
如：进行一次抽芯保养，真空浸漆；可以考虑加装加热装置（以防潮、湿气体侵入电机绕组），以提高电机可靠性。
⑶该系统高压电缆、电气仪表（电度表等）进行一次预试、检测及检修，以
提高可靠性、准确度。
⑷该系统压力表、流量计进行一次检测、检修。
4、EMC（合同能源管理）方式
EMC(Energy Management Contract)是当今发达国家采用的为推进节能项目开展的合同。合同标的不是制成的产品也不是技术，合同标的是贵公司节约的能源成本。
⑴贵公司“零投资”、“零风险”：技术改造的成本由本公司承担，因改造
项目失败造成的全部损失由本公司包赔。
⑵改造项目实施后的节能效益由双方共同认定或请公正的认证公司或权威的
机构评定、检测。
⑶本公司得到的回报是与贵公司分享在规定的时间段的节能效益。
⑷本公司从贵公司获得的收益是贵公司一直向能源供应者付的成本的一部
分，即使不开展此改造项目，这部分也是一直发生只是支付给能源供应者罢了。贵公司不存在投资的问题。
⑸在双方约定的收益期内（3年），贵公司和本公司分享节能效益，贵公司可
按月或按季将节省电费的80%付给本公司，至收益期结束为止。
⑹付款方式：贵公司按月或按季将实际节能效益金额按合同比例，在交纳电
费时一并汇入本公司帐户。
5、价格款项方式
⑴价格取值：因为我们的全三元叶轮为量体裁衣式；故流程复杂，且成本高。
⑵整个系统（全三元叶轮改造）价格＝该系统18～24个月的实际节能效益。
⑶付款方式：合同签署生效后，即付款10％；改造安装结束，付款20％；经
双方（或三方﹤＋认证方﹥），评定认为改造效果达到合同要求，合同其它内容履行完成，付款70％。
6、服务及说明
⑴我们全三元叶轮在正常情况下使用包用八年（不低于原叶轮的使用年限）。
⑵同型号泵的全三元叶轮的新制作及备用叶轮均具有通用性、互换性，以利
设备管理及现场使用。
⑶改造后的水泵，我们终身提供全三元叶轮（备件）；叶轮价格：当年普通叶
轮价格×110％。
⑷改造后的水泵本公司提供其他相关服务。
四、项目意义
水泵、风机是工业领域中最为广泛的必不可缺的基础性设备。在大多数生产厂家
中水泵、风机的能源消耗占全部能源消耗的12%～43%。根据泵类行业的特性，
绝大多数的泵系统，无论其新或旧，都很难与厂家的实际使用工况相匹配；并且
由于普通一元叶轮存在射流尾迹的影响，水泵、风机的实际效率普遍较低。应用
全三元（射流—尾迹全三元）改造技术设计的叶轮对泵系统实施叶轮置换改造，
保持泵壳体不变，不但施工方便；而且可以明显提高泵效率，从而达到节能降耗
的目的。目录
第一章总论.................................................... 错误！未定义书签。
一、项目名称及承办单位 ................................... 错误！未定义书签。
二、编制依据及工作范围 ................................... 错误！未定义书签。
三、项目概况 (7)
四、项目投资估算及资金筹措 (8)
五、建设周期 (9)
六、可行性研究主要结论 (9)
第二章项目建设的必要性与可行性分析 ............. 错误！未定义书签。
一、建设单位基本情况....................................... 错误！未定义书签。
二、项目建设的必要性....................................... 错误！未定义书签。
三、项目建设可行性分析 (14)
第三章建设目标及建设内容 (16)
一、项目建设目标 (16)
二、建设内容 (16)
第四章项目选址及建设条件............................... 错误！未定义书签。
一、项目选址..................................................... 错误！未定义书签。
二、项目建设条件.............................................. 错误！未定义书签。第五章工程建设方案 ......................................... 错误！未定义书签。
一、建设指导思想.............................................. 错误！未定义书签。
二、建设工程设计原则....................................... 错误！未定义书签。
三、项目总体规划方案....................................... 错误！未定义书签。
四、结构工程设计方案....................................... 错误！未定义书签。
五、建筑工程设计方案 (29)
六、给水、排水工程设计方案 ............................ 错误！未定义书签。
七、采暖工程设计方案....................................... 错误！未定义书签。
八、电气工程设计方案....................................... 错误！未定义书签。
九、消防设计 (40)
第六章环境保护 ................................................ 错误！未定义书签。
一、项目环保设计原则....................................... 错误！未定义书签。
二、依据的标准及法规....................................... 错误！未定义书签。
三、生态环境影响.............................................. 错误！未定义书签。
四、生态环境保护措施....................................... 错误！未定义书签。
五、地质灾害影响.............................................. 错误！未定义书签。
六、特殊环境影响.............................................. 错误！未定义书签。
七、环境影响评价.............................................. 错误！未定义书签。第七章消防安全 ................................................ 错误！未定义书签。
一、设计依据..................................................... 错误！未定义书签。
二、工程量 ........................................................ 错误！未定义书签。第八章节约能源 ................................................ 错误！未定义书签。
一、节约能源的重要意义 ................................... 错误！未定义书签。
二、执行标准与规定 .......................................... 错误！未定义书签。
风机水泵节能分析 LH-300型节电装置，是我公司研制生产的具有国内领先水平的最新一代中低压电动设备专用节电产品，它是目前独具特色的高智能化节电装置，可广泛用于水泵、风机、电机、制冷机、空压机、注塑机、中央空调系统等电动设备。该产品是集国际先进的可编程技术、变频技术、智能化控制技术为一体，采用专门设计的节电控制软件和节能波形，自动调节电动设备的供电参数并进行优化控制，使系统始终保持在最佳经济运行状态，最大限度的节约电能，从而达到减少电费开支的目的。 1、节电原理：当电动设备处于空载、半载、轻载、满载、超载时，通过主板控制系统，根据负载的工作状态，变频调速动态调整供给电动设备的电压、电流、有功量、无功量、频率、功率、功率因数等达到转距与负载精确匹配，使电动设备保持在最佳、最经济的运行状态。 2、设备保护 1）、节电装置本身具有软启动功能，能使电机在设置好的V/F曲线上平滑调速和起制动，保持V/F比值基本不变，这样在相当小的电流下也能达到高启动转距，保持设备正常启动，启动电流的降低，可以消除高启动电流对设备的冲击，使齿轮和传动带平稳运转，延长其使用寿命。 2）、节电装置具有完善的故障诊断系统和保护功能，其内部设有电子过热过载继电器能根据节电装置输出电流/频率时间的模拟来监视电动机的缺相、过压、过流、过载及过热，及时停止节电装置输出，保护电动机免遭过热烧毁。 3）、节电装置对电源方面的过压、欠压、缺相等进行检测并显示，可帮助维修人员及时找到故障点。 4）、可通过对载波频率的设置，有效的减少电机噪声，减少电机漏电流。 3、节电装置带有市电（正常用电，非节电状态）和节电的转换装置，当节电状态出现故障时，将开关打到市电状态，生产设备仍可正常运转，对生产不会产生影响。 低压风机水泵节能装置的节能原理 1、变频节能 由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）╳H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％. 2、功率因数补偿节能 无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用节电装置后，由于节电装置内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。 3、软启动节能 由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用节能装置后，利用变频技术的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。 系统特点： 1．输入功率因数高，在整个速度范围内典型值为95%或更高，电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波抑制装置 2．输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，可接普通电机，对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减少轴承、叶片的机械震动，输出线可以长达100米 3．标准操作面板配置或LED屏操作界面 4．功率电路模块化设计，如果需要，可在数分钟内更换损坏的模块，维护简单 5．完整的故障检测电路，精确的故障报警保护
前言 离心式水泵在我国当前的工农业生产和人民日常生活中起到很大的作用，水泵使用三相异步电动机进行拖动，其流量和压力等控制对象大多采用管道阀门截流的调节方式。这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制，但是浪费了大量的电能，不是一种经济的运行方式。在电力能源越发短缺的今天，找寻并普及一种既经济又方便的水泵运行方式，对节能工作有着重大的意义。 1、离心式水泵工作特性 1.1 离心式水泵工作原理 离心式水泵是一种利用水的离心运动的抽水机械。由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。起动前应先往泵里灌满水，起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管。叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断地从低处被抽到高处。 1.2 泵类负载特性分析 为适应用户用水量的变化，调节出水流量，现通常采用两种方法来完成流量的连续调节。一种是利用控制阀或节流阀进行节流，以改变出水流量；另一种是泵的调速控制，调节泵的转速来改变出水流量。图1为水泵调速时的全扬程特性（H—Q）曲线。 图1 水泵调速时的H-Q曲线
在上图中，曲线n0表示，管路中阀门开度不变时，水泵在额定转速下的扬程—流量曲线。R1表示水泵转速不变时，全扬程与流量之间的关系曲线，又称管阻特性曲线。H0为供水量Q接近0时，所需的扬程等于实际扬程，其物理意义是：如果全扬程小于实际扬程，系统将不能供水。 由上图可知，水泵的扬程特性曲线和管网的管阻特性曲线有交叉点，这个点就是水泵工作时既满足扬程特性又满足管阻特性，供水系统工作于平衡状态，系统稳定运行。 在使用管道阀门控制时，当流量要求从QA减小到QB，就必须减小阀门开度。这时供水管道的阻力变大，管阻特性曲线从R1移到R2，扬程则从HA上升到HB，运行工况点从A点移到B点。 在使用水泵调速控制时，当流量要求从QA减小到QB，由于阀门开口度不变，管道的阻力曲线R不变，此时水泵的特性取决于其转速。如果把速度从n0降到n1，运行工况点则从A点移到C点，扬程从HA下降到HC。 根据离心泵特性曲线公式： 其中：P——为泵使用的工况点轴功率（KW）； Q——为使用工况点的水压或流量（m2/s）； H——为使用工况点的扬程（m）； ρ——为输出介质的密度（kg/m3）； η——为使用工况点的泵的效率（%）。 由公式1，可得出在使用阀门调节时，水泵运行在B点的轴功率，和用转速调节时，水泵运行在C点的轴功率分别为：
全国民用建筑工程风机和水泵的节能措施 1)设定控制液位、时间，控制泵的启停。 2)调节风机、泵类风门(挡板)，阀门，控制风量、流量。 对于风机类、泵类负载，当流量在90％-100％范围内变化时，通过风门控制器、阀门控制器控制风门(挡板)，阀门的开度，与电动机凋速的节能效果相近，不必采取电动机调速措施。 3)调速节能： ①电动机定子凋压。交流异步电动机定子调压一般采用双向晶闸管调整电压实现无级调速，为转差功率消耗型的调速系统。由于风机、泵类负载转差功率损耗系数均较小，较适用于要求风量、流量在50％—100％范围内变化、平滑启动、短时低速运行的风机、泵类负载。 电风扇、风机盘管风机等采用单相交流异步电动机，一般采用串电阻调整电动机定子电压的有级调速方法。 ②电动机变换极对数、风机是按满足风量的最大需求选用的，但实际运行并不固定布在最大风量的运行状态。例如：地下车库送排风风机、兼作火灾时排烟的风机，平时排风风量不大，只在汽车尾气浓度超过定值和火火时排烟才需要加大或在最大排风风量的工况下运行，所以采用接触器切换来改变变极电动机定子绕组接线，获得多个不通转速，改变风量，使风机平时低速运转。电动机变换极对数调速方法适用于风量、流量在50％~100％范围内变化的场合。 ③在转子回路连续调节等效电阻，线绕转子异步电动机在转子回路连
续调节等效电阻，用转子电阻斩波调速法改变晶闸管的通断比率，实现无级调速节能、转子电阻斩波调速法是一种低效调速方法，适用于风机、泵类负载风量、流量在50％-100％范围内变化。电动机低速运转比关小阀门开度的耗电还节省得多。 ④采用变频凋速、静止串级调速，内反馈串级调速。当风量，流量在80％-100％范围内坐化时；风量、流量变化大于50％-100％范围时，宜采用高效率的变频调速或静止串级调速，内反馈串级调速，不宜采用变压、转子回路串电阻、电磁转差离合器等低效率调速方法。静止串级调速、内反馈串级调速均属静止低同步串级凋速，转差功率只能从转子输出，在同步转速以下调速，取代转子串电阻调速，适用于大功率风机，泵类的变速驱动。 供水泵类负载的控制普遍采用以压力或流量．速度为参量的双闭环控制系统。YQT系列中型内反馈交流调速三相异步电动机是专门为风机、泵类调速节能设计的，可广泛用于风机、水泵的凋速拖动，取代挡板，阀门调节，具有显著的节能效果。 ⑤采用电磁调速电动机调速系统。电磁调速电动机调速系统由鼠笼型异步电动机，电磁转差离合器、测速发电机及晶闸管控制装置组成。电磁调速电动机适宜风量、流量在50％-100％范围内变化的小型风机、泵类负载的节能。YCTD系列低电阻端环电磁调速电动机较YCT系列电磁凋速电动机效率高10％以上，宜选用YCTD系列低电阻端环电磁凋速电动机。但此调速方案节能效果较低，且要求运行环境相对洁净。
■风机水泵工作特性 风机水泵特性： H=H0-(H0-1)*Q2 H－扬程 Q－流量 H0－流量为0 时的扬程 管网阻力： R＝KQ2 R－管网阻力 K－管网阻尼系数 Q－流量 注：上述变量均采用标准值，以额定值为基准，数值为1 表示实际值等于额定值风机水泵轴功率P： P= KpQH/ηb P－轴功率 Q－流量； H－压力； ηb－风机水泵效率； Kp－计算常数； 流量、压力、功率与转速的关系： Q1/Q2 = n1/n2; H1/H2 =（n1/n2）2; P1/P2 =（n1/n2）3 ■变阀控制 变阀调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节泵与风机的流量。变阀调节时，泵或风机的功率基本不变，泵或风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生变化，泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。 ■变频控制 变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点，变速调节中没有附加阻力，是比较理想的一种调节方法。通过变频器改变电源的工作频率，从而实现对交流电机的无级调速。泵和风机采用变速调节时，其效率几乎不变，流量随转速按一次方规律变化，而轴功率按三次方规律变化。同时采用变频调节，可以降低泵和风机的噪声，减轻磨损，延长使用寿命。 ■节能计算示例 假设电动机的效率＝98% IPER 高压变频器的效率=97%（含变压器） 额定风量时的风机轴功力：1000kW 风机特性：风量Q 为0 时，扬程H 为标么值，以额定值为基准) ；设曲 线特性为H=年运行时间为：8000 小时 风机的运行模式为：风量100%，年运行时间的20% 风量70%，年运行时间的50% 风量50%，年运行时间的30% 变阀调节控制风量时 假设P100 为100%风量的功耗，P70 为70%风量的功耗，P50 为50%风量的功耗 P100=1000/ = 1020kW P70=1000 x x = 860kW P50=1000 x x = 663kW
水泵深度变频节能改造分析 发表时间：2018-03-20T11:41:12.230Z 来源：《电力设备》2017年第29期作者：刘辉 [导读] 摘要：目前多数火力发电厂都采用“一拖一”“一拖二”方案对凝结水泵进行变频改造，对提高电厂经济性的同时也给凝结水系统的控制及操作提出了新要求。 （安徽晋煤中能化工股份有限公司安徽阜阳 236400） 摘要：目前多数火力发电厂都采用“一拖一”“一拖二”方案对凝结水泵进行变频改造，对提高电厂经济性的同时也给凝结水系统的控制及操作提出了新要求。本文以凝结水变频控制系统出发，并结合实际生产数据分析，提出凝结水泵变频调节系统节能改造的相关建议。 关键词：凝结水泵；变频运行；节能效果 1凝结水系统概述 凝结水泵是火电厂的重要辅机，其耗能在厂用电中占一定的比重。凝结水泵工频方式运行时耗能高、节流损失大、压力高，使凝结水系统的整体效率偏低。目前，大多数火电厂都对凝结水泵进行了变频改造，多采用“变频一拖一”“变频一拖二”运行方式，一般可节电30%左右，且设备运行可靠，可明显提高电厂的技术和经济指标，所以凝结水泵变频改造技术己成为电力行业广泛推广的节能项目之一。本文以华能营口热电厂凝结水泵的深度变频改造为例，分析其节能效果。 某厂两台330MW机组，每台机组配备3台50%容量的凝结水泵，2台运行1台备用，其中A泵采用“变频一拖一”控制，B，C泵采用“变频一拖二”控制，同时给水管道上配置了除氧器给水主调节阀和给水辅调节阀。凝结水泵采用抽芯式结构，部件可拆装更换，泵壳设计成全真空型。凝结水泵深度变频改造的同时也给凝结水系统的控制带来一系列的新问题： （1）改造后，水泵的保护、联锁及凝结水系统相关调节阀的控制回路都需要做改动和优化，保证在各种异常工况下泵及相关调节阀的正确动作，来维持凝结水位的稳定运行； （2）改造后，泵由变频控制，原有调节阀调节系统压力难以满足原有凝结水用户对压力的需求，所以必须根据机组的工况设定合适的压力，来满足整个系统安全性和经济性的要求。 2凝泵变频控制系统的改进 2.1凝泵变颓控制系统的改进 改造之前，低负荷运行时，一台凝结水泵运行，用再循环门的开度和加减补水量的方式来控制凝汽器水位；高负荷时，两台凝结水泵运行，用调整再循环门的开度和加减补水量的方式来控制凝汽器水位。 改造后，整个除氧器水位自动控制系统设计为典型的两段式控制，即两套控制回路，其中一套为凝泵出口母管压力控制回路，靠凝结水泵变频控制，其中母管压力设定值为机组负荷的折线函数；另一套为除氧器水位控制回路，由除氧器主、辅调节阀控制，并且控制方式采用了单冲量和三冲量。当凝结水流量大于350t/h时，凝结水泵需提高转速以满足系统需要，此时凝泵变频器投入水位自动控制，调节门自动切换为凝泵出口压力控制。由于除氧器容积较大，作为被调量的除氧器水位存在较大惯性，负荷增减过程中给水流量变化较大时有可能出现“虚假水位”现象，使得给水流量和凝结水流量的不平衡增大，延长了调节时间，故凝泵变频器调节除氧器水位设计三冲量控制回路以解决这一问题，主调节器调节除氧器水位，副调节器调节除氧器入口凝结水流量，同时将总给水流量作为副调节器的前馈信号。当凝结水流量发生扰动时，通过内回路的作用可以迅速消除：当给水流量发生扰动时，通过内回路的作用可以使凝结水流量迅速跟踪给水流量的变化。 2.2报泵变颇独制系统改进后调节手段 （1）机组启机自第一台凝结水泵启动至150MW负荷时，凝泵变频不得投自动，手动调整凝泵变频保持凝泵出口压力在1.OMPa以上，此时除氧器水位由除氧器水位主调阀投自动（除氧器辅调阀不能投自动）或手动调整保持。 （2）机组负荷大于150MW且凝结水流量大于350 tlh，两台凝结水泵均变频启动运行正常，进入凝汽器疏水扩容器的疏水门全部关闭后可考虑将凝泵变频器投入自动运行。 （3）凝泵变频器投入自动运行前，应检查凝泵出口压力给定值与凝泵出口实际压力基本相同，但不得小于0.70 MPao （4）凝泵变频器投入自动运行后应检查凝泵出口压力和除氧器水位平稳，无较大波动，除氧器水位主调阀和凝泵变频器自动调整正常，两台汽泵密封水压差在正常范围。 （5）机组负荷大于170MW，除氧器水位主调阀接近全开后，手动将除氧器水位辅调阀逐渐开启，以满足公司节能要求。 （6）机组正常运行凝泵定期轮换应在负荷低于250MW以下进行。先解除备用泵联锁，缓慢转移出力后停运一台运行泵，再变频启动备用泵，操作过程中注意保持凝泵出口压力稳定。 此次改造方案实施前凝结水泵虽采取变频运行，但出口压力不能降低很多，变频深度受到影响，正常运行除氧器水位调整门开度未能全部打开，存在节流现象，凝泵变频的节电优势没有很好发挥。为充分发挥凝泵变频运行的节能、节电潜力，为了充分体现价值工程，汽机、热工专业技术人员经过多次试验，并对数据进行分析，提出除氧器水位由凝结水泵变频控制的改造方案，经多专业密切配合，进行了现场实施。 3凝泵深度变频运行节能效果 制约凝结水泵变频改造节能效果的最主要因素是凝结水泵出口压力允许最低值，其是由众多凝结水用户共同决定的。最常见的凝结水用户为给水密封水、低压旁路减温水和低压缸轴封减温水等。 3.1报泵深度变翻运行效果 图1为机组负荷与凝泵出口压力关系曲线，根据试验结果看出，#1，#2机凝结水泵变频调节除氧器水位改造方案实施后，凝泵出口压力由最低的的1.2MPa降低至0.75MPa，由最高的2.1MPa降低至1.7MPa o
变频水泵节能原理及分 析 Revised as of 23 November 2020
前言 离心式水泵在我国当前的工农业生产和人民日常生活中起到很大的作用，水泵使用三相异步电动机进行拖动，其流量和压力等控制对象大多采用管道阀门截流的调节方式。这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制，但是浪费了大量的电能，不是一种经济的运行方式。在电力能源越发短缺的今天，找寻并普及一种既经济又方便的水泵运行方式，对节能工作有着重大的意义。 1、离心式水泵工作特性 离心式水泵工作原理 离心式水泵是一种利用水的离心运动的抽水机械。由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。起动前应先往泵里灌满水，起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管。叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断地从低处被抽到高处。 泵类负载特性分析 为适应用户用水量的变化，调节出水流量，现通常采用两种方法来完成流量的连续调节。一种是利用控制阀或节流阀进行节流，以改变出水流量；另一种是泵的调速控制，调节泵的转速来改变出水流量。图1为水泵调速时的全扬程特性（H—Q）曲线。
图1 水泵调速时的H-Q曲线 在上图中，曲线n0表示，管路中阀门开度不变时，水泵在额定转速下的扬程—流量曲线。R1表示水泵转速不变时，全扬程与流量之间的关系曲线，又称管阻特性曲线。H0为供水量Q接近0时，所需的扬程等于实际扬程，其物理意义是：如果全扬程小于实际扬程，系统将不能供水。 由上图可知，水泵的扬程特性曲线和管网的管阻特性曲线有交叉点，这个点就是水泵工作时既满足扬程特性又满足管阻特性，供水系统工作于平衡状态，系统稳定运行。 在使用管道阀门控制时，当流量要求从QA减小到QB，就必须减小阀门开度。这时供水管道的阻力变大，管阻特性曲线从R1移到R2，扬程则从HA上升到HB，运行工况点从A点移到B点。 在使用水泵调速控制时，当流量要求从QA减小到QB，由于阀门开口度不变，管道的阻力曲线R不变，此时水泵的特性取决于其转速。如果把速度从n0降到n1，运行工况点则从A点移到C点，扬程从HA下降到HC。 根据离心泵特性曲线公式： 其中：P——为泵使用的工况点轴功率（KW）； Q——为使用工况点的水压或流量（m2/s）； H——为使用工况点的扬程（m）； ρ——为输出介质的密度（kg/m3）； η——为使用工况点的泵的效率（%）。 由公式1，可得出在使用阀门调节时，水泵运行在B点的轴功率，和用转速调节时，水泵运行在C点的轴功率分别为：
风机单位风量耗功率和冷热水系统循环水泵的耗电 输冷（热）比计算报告书 1.项目概况 本工程为秦皇岛市排水有限责任公司建设的秦皇岛市海港区西部污水处理厂及配套管网工程的污水处理厂综合楼，工程位于秦皇岛市经济技术开发区。2.计算依据 根据《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）条文5.2.5的要求：通风空调系统风机的单位风量耗功率符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189等的有关规定，空调冷热水系统循环水泵的耗电输冷（热）比比现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736规定值低20%。 《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）条文5.3.26的要求：空气调节风系统的作用半径不宜过大。风机的单位风量耗功率（Ws）应按下式计算，并不应大于表5.3.26的规定。 W s=P/（3600ηt） 式中：W s——单位风量耗功率[W/（m3/h）]； P——风机全压值（Pa）； ηt——包含风机、电机及传动效率在内的总效率（%）《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736-2012）条文8.5.12的要求：在选配空调冷热水系统的循环水泵时，应计算循环水泵的耗电输冷（热）比EC(H)R，并应标注在施工图的设计说明中。耗电输冷（热）比应符合下式要求： EC(H)R=0.003096Σ（G?H/ηb）/ΣQ≤A（B+ɑΣL）/ΔT 式中：EC(H)R——循环水泵的耗电输冷（热）比； G——每台运行水泵的设计流量，m3/h； H——每台运行水泵对应的设计扬程，m； ηb——每台运行水泵对应设计工作点的效率； Q——设计冷（热）负荷，kW； ΔT——规定的计算供回水温差，按表8.5.12-1选取，℃； A——与水泵流量有关的计算系数，按表8.5.12-2选取； B——与机房及用户的水阻力有关的计算系数，按表8.5.12-3选 取； ɑ——与ΣL有关的计算系数，按表8.5.12-4或表8.5.12-5选取；
水泵变频运行的图解分析方法 作者：变频器世界 1 引言 水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。 2 水泵变频运行分析的误区 2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律 流量比例定律Q1/Q2=n1/n2 扬程比例定律H1/H2=(n1/n2)2 轴功率比例定律P1/P2=(n1/n2)3 并由此得出结论：水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。 以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题： (1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水？ (2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高？ 2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线 很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。 图1 水泵的特性曲线 图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量QA，额定扬程HA，管网理想阻力曲线R1=KQ与流量Q成正比。采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工
作点为B，流量QB，扬程HB。采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量QC，扬程HC;这里QB=QC。 按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。实际水泵变频调速时，频率降到30~35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。 2.3 变频泵与工频泵并联 变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？ 3 以上分析的误区 (1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。而比例定律是相似定律作为特例演变而来的。即两台完全相同的泵在相同的工况条件下，输送相同的流体，且泵的直径和输送流体的密度不变，仅仅转速不同时，水泵的流量、扬程和功率与转速之间的关系。 (2) 在风机单机运行时，风门挡板不变且温度和密度不变时，管网阻力只与风机的流量有关，阻力系数为常数。因此其运行工况与标准工况相同，可以应用比例定律。但在风机并联运行时，由于出口风压受其它风机的风压的影响，出口流量也与总流量不同，造成工况变化，因此比例定律已经不再适用了。 (3) 相似定律在引风机中，如果挡板不变但介质温度和密度发生了变化时，作为特例，其形式也发生了变化，与上述比例定律不同，必须进行温度或密度的修正。 (4) 在水泵方面，比例定律仅适用于水泵的出水口和进水口之间没有高度差，即没有净扬程的情况。比如在没有落差的同一水平面上远距离输水，水泵的输出扬程(压力)仅用来克服管道的阻力，在这种情况下，当转速降到零时，扬程(压力)也降到零，流量也正好降到零，这是理想的水泵运行工况。图1中工作点A和C就完全适合这种工况，可以使用比例定律。 (5) 但实际水泵运行工况不可能达到理想工况，水泵的出水口和进水口之间是有高度差的，有时还很大。在水泵并联运行时，水泵的出水口压力还要受到其它水泵运行压力的影响。并联运行的泵要想出水，水其扬程必须大于其他水泵当时的压力。水泵出口流量并不是总管网流量，总管网流量为所有运行的水泵的流量和。由于管网总流量增大和阻力增大，因此并联运行的水泵扬程更高，工况发生变化，因此比例定律在此也不再适用。 4 单台水泵变频运行的图解分析 (1) 单台水泵变频运行分析的关键，在于水泵进出口水位的高度差，也就是水泵的净扬程H0。水泵的扬程只有大于净扬程时才能出水。因此管网阻力曲线的起始点就是该净扬程的高度，见图2。
变频水泵节能原理及分 析 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
前言 离心式水泵在我国当前的工农业生产和人民日常生活中起到很大的作用，水泵使用三相异步电动机进行拖动，其流量和压力等控制对象大多采用管道阀门截流的调节方式。这种人为增加管阻的调节方式虽然满足了生产生活所需的对流量的控制，但是浪费了大量的电能，不是一种经济的运行方式。在电力能源越发短缺的今天，找寻并普及一种既经济又方便的水泵运行方式，对节能工作有着重大的意义。 1、离心式水泵工作特性 离心式水泵工作原理 离心式水泵是一种利用水的离心运动的抽水机械。由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。起动前应先往泵里灌满水，起动后旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，外面的水就在大气压的作用下，冲开底阀从进水管进入泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管。叶轮在动力机带动下不断高速旋转，水就源源不断地从低处被抽到高处。 泵类负载特性分析 为适应用户用水量的变化，调节出水流量，现通常采用两种方法来完成流量的连续调节。一种是利用控制阀或节流阀进行节流，以改变出水流量；另一种是泵的调速控制，调节泵的转速来改变出水流量。图1为水泵调速时的全扬程特性（H—Q）曲线。 图1 水泵调速时的H-Q曲线
在上图中，曲线n0表示，管路中阀门开度不变时，水泵在额定转速下的扬程—流量曲线。R1表示水泵转速不变时，全扬程与流量之间的关系曲线，又称管阻特性曲线。H0为供水量Q接近0时，所需的扬程等于实际扬程，其物理意义是：如果全扬程小于实际扬程，系统将不能供水。 由上图可知，水泵的扬程特性曲线和管网的管阻特性曲线有交叉点，这个点就是水泵工作时既满足扬程特性又满足管阻特性，供水系统工作于平衡状态，系统稳定运行。 在使用管道阀门控制时，当流量要求从QA减小到QB，就必须减小阀门开度。这时供水管道的阻力变大，管阻特性曲线从R1移到R2，扬程则从HA上升到HB，运行工况点从A点移到B点。 在使用水泵调速控制时，当流量要求从QA减小到QB，由于阀门开口度不变，管道的阻力曲线R不变，此时水泵的特性取决于其转速。如果把速度从n0降到n1，运行工况点则从A点移到C点，扬程从HA下降到HC。 根据离心泵特性曲线公式： 其中：P——为泵使用的工况点轴功率（KW）； Q——为使用工况点的水压或流量（m2/s）； H——为使用工况点的扬程（m）； ρ——为输出介质的密度（kg/m3）； η——为使用工况点的泵的效率（%）。 由公式1，可得出在使用阀门调节时，水泵运行在B点的轴功率，和用转速调节时，水泵运行在C点的轴功率分别为：
我们当前水泵节能工作中存在的问题 火力发电厂中，厂用电约占总发电量的8%～10%，泵与风机的耗电量约占厂用电的70%～80%，因此，降低泵与风机的功耗对于提高电厂经济效益有很大作用。循环水泵的耗电量与季节和负荷都有关系，对其进行变频改造，既可以保证其有效地工作，又可以保证其在低负荷和不同季节的最低功耗，运用灵活、节能效果明显。 一、水泵节能技术在我国发展的趋势 目前，国内外许多电力拖动场合已将矢量控制的变频器广泛应用于通用机械、纺织、印染、造纸、轧钢、化工等行业中交流电动机的无级调速，已明显取得节能效果并满足工艺和自动调速要求。但在风机、水泵应用领域仍没有得到充分应用。其主要原因是对风机、水泵类负载可大量节能了解不够。故此，我们将风机、水泵的节能原理和应用状况向客户介绍。全国风机、水泵用电量占工业用电的60%以上，如果能在这个领域充分使用变频器进行变频无级调速，对我们发展加工制造业又严重缺电的国家，是兴国之策。风机，是传送气体装置。水泵，是传送水或其它液体的装置。就其结构和工作原理而言，两者基本相同。现先以风机为例加以说明。自然通风冷却塔、循环水泵、循环水管道及管道附件是电厂循环水系统的重要组成部分，在电厂初步设计中研究系统方案确定最优化系统配置，对于降低工程建设造价具有积极意义。循环水系统设计中最核心部分就是自然通风冷却塔、
循环水泵的合理选择配置，在循环水系统建设中它们的投资费用最多、施工最复杂，对电厂总投资影响最大。直接影响电力工程建设的单位造价与电厂投资回收年限。供水系统优化设计是系统方案选择的基础，其中对方案设计影响最大的是循环水泵电动机的年费用。在保证汽轮机运行安全满负荷发电的前提下，如何降低电动机的年费用，值得每一位工程设计人员思考。 二、水泵在使用过程中的问题 1、水泵本身设计技术含量不高 现阶段我国水泵设计主要是沿袭传统的模型换算法和速度系数法，这些设计方法从某种程度上来说已经过时，因为这是建立在旧的水泵设计经验的基础上的，在设计过程中无法超越过去的设计水平，无法在效率提升上有所突破。再加上水泵设计单位对技术的资金投入和人员投入不足，水泵设计人员的创新动力不足、缺乏创新意识，从而导致了水泵产品的技术含量得不到一个质的提升，水泵本身的技术含量无法提升，节能工作自然也做不到。再加上水泵制造企业片面着重经济效益，而忽视了水泵的节能工作，国家也没有这方面的政策扶持和财政优惠，造成了水泵制造企业对水泵节能、提高水泵效率也没有积极性。 2、水泵节能存在误区 我们过去对水泵节能的理解主要是提高水泵的各项效率指标，其实这是对水泵节能理解的一个误区，是一种片面的理解。我们所说的节能范围不只是一个效率指标，而且也包含水泵的性能的稳定性、水
引言 水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论 文进行论述。但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。 二、水泵变频运行分析的误区 1.有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律 流量比例定律Q I/Q2=n i/n2 扬程比例定律H i/H2=( n i/n 2)2 轴功率比例定律P i/P2=( n i/n 2)3 并由此得出结论：水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。 以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题： 1)为什么水泵变频运行时频率在30?35Hz以上时才出水？ 2)为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳， 后才随着转速的升高而升高？ 2.绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线 很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图i所示。 图i水泵的特性曲线 图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F i，额定工作点为A，额定流量Q A，额定扬程
H A，管网理想阻力曲线R i=KQ与流量Q成正比。采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2, 工作点为B，流量Q B，扬程H B。采用变频调速且没有节流的特性曲线F2,理想工作点为C，流量Q c，扬程H e;这里Q B=Q C。 按图i 中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零， 但这与实际情况是不相符的。实际水泵变频调速时，频率降到30?35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。 3.变频泵与工频泵并联 变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？ 4.以上分析的误区 1)相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵( 或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。而比例定律是相似定律作为特例演变而来的。即两台完全相同的泵在相同的工况条件下，输送相同的流体，且泵的 直径和输送流体的密度不变，仅仅转速不同时，水泵的流量、扬程和功率与转速之间的关系。 2)在风机单机运行时，风门挡板不变且温度和密度不变时，管网阻力只与风机的流量 有关，阻力系数为常数。因此其运行工况与标准工况相同，可以应用比例定律。但在风机并联运行时，由于出口风压受其它风机的风压的影响，出口流量也与总流量不同，造成工况变化，因此比例定律已经不再适用了。 3)相似定律在引风机中，如果挡板不变但介质温度和密度发生了变化时，作为特例，其形式也发生了变化，与上述比例定律不同，必须进行温度或密度的修正。 4)在水泵方面，比例定律仅适用于水泵的出水口和进水口之间没有高度差，即没有净扬程的情况。比如在没有落差的同一水平面上远距离输水，水泵的输出扬程（压力）仅用来克服管道的阻力，在这种情况下，当转速降到零时，扬程（压力）也降到零，流量也正好降到零，这是理想的
节能培训材料： 风机与泵的各种调节方式及其节能计算 节约能源是我国的一项基本国策。我国人均能源占有量，在全世界194个国家和地区中，大约排位在100另几位。人均能源十分缺乏。因此，节约能源是今后我国的长期战略任务。 我国电力工业所消耗的一次能源占有很大的比例，初步估计在35-40%左右。另一方面，我国的能源利用率不高，单位产值的能耗约为日本的8倍左右，是美国的5-6倍。因此，电能的节约在整个节能工作中，占有十分重要的地位。 风机、泵是通用的耗电量大的设备，它们被广泛用于国民经济的各个部门和生活设施的各个方面。它们数量多、分布广、总耗电量巨大，且有很大的节能潜力。目前我国使用的风机、泵，其本身效率要比先进工业国家的效率低3-5%，而其运行效率低10-30%。因此，开展风机、泵的节电工作，有着十分深远的意义。 第一部分：风机、泵调速的节能原理 一、叶片式风机、泵（包括离心式、轴流式、混流式、旋流式的风机、泵）的相似性原理： （一）、风机与泵的工作原理： 叶片式风机与泵的工作原理，就是通过旋转叶轮上的叶片，将能量传递给流体。 （二）、风机与泵的相似性原理：
1、同一台风机与泵的相似定律： Q1/Q2=n1/n2； H1/H2=(n1/n2)2，p1/p2=(n1/n2)2； P /P2=(n1/n2)3。 1 式中：P1、P2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的功率； H1、H2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的扬程； p1、p2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的压力； Q1、Q2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的流量； n1、n2——同一台叶片风机、泵在两种操作状况下的转速。 2、几何相似，但尺寸不同的两台叶片式风机、泵间的相似关系为： Q1/Q2=（D1/D2）3； H1/H2=(D1/D2)2，p1/p2=(D1/D2)2； P /P2=(D1/D2)5。 1 式中：D——叶片式风机、泵的旋转叶轮外径，其余同上。 二、叶片风机、泵的特性曲线： 描述叶片风机、泵额定及运行中的Q-H、Q-p、Q-η、Q-P等关系的曲线。要分风机、泵的云性工况，进行节能计算，必须把握各种型号、规格的风机、泵的特性曲线。 （一）、通用风机、泵的特性曲线： 1、离心泵的特性曲线：
风机水泵的变频调速节能分析 节能降耗、增加效益是全社会应为之努力的方向。我国的电动机用电量占全国发电量 的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。应用于风机、水泵等设备的传统方法是通过调节出口或入口的挡板、阀门开度来控制给风量和给水量，其输出功 率大量消耗在挡板、阀门地截流过程中。另外，由于在通常的设计中为了满足峰值需求， 水泵选型的裕量往往过大，也造成了不应有的浪费。根据风机、水泵类的转矩特性，采用 变频调速器来调节流量、风量，将大大节约电能。下面就分析一下在风机水泵类负载中使 用变频器所能达到的效果。 一，通过变频调速达到的一次节能。 下面以水泵为例来说明，由图1可以看到： 流量Q正比于转速n 压力H正比于n2 转矩T正比于n2 功率P正比于n3 图1 水泵流量、压力、功率曲线…
在普通的水泵流量控制中使用阀门来调节，如图2所示： 图2 阀门控制水泵流量 管道阻力h与流量Q的关系为h正比于RQ2，其中R为阻力系数 电机在恒速运行时，流量为100%情况下（工作点为A），水泵轴功率相当于Q1AH1O 所包容的面积。 电机在恒速运行时，采取调节阀门的办法获得70%的流量（工作点为B），将导致 管阻增大，水泵轴功率相当于Q2BH2O所包容的面积，所以轴功率下降不大。 采用变频调速控制流量时，由于管道特性没有改变，水泵特性发生变化（工作点为C），轴功率与Q2CH3O所包容的面积成正比。故其节能量与CBH2H3所包容的面积成正比， 输入功率大大减小。如图3所示： 图3 变频调节水泵流量
正如前面提到的，轴功率P与转速n的三次方成正比。采用变频器进行调速，当流量 下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,如果流量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,当然还需要考虑由于转速降低会引起的效 率降低及附加控制装置的效率影响等.即使这样,这个节能数字也是很可观的,因此在装有风机水泵的机械中,采用转速控制方式来调节风量或流量,在节能上是个有效的方法。 二，变频调速所实现的二次节能 变频调速自动根据负载情况调整输出电压，通过对电机的最佳励磁，有效地降低了无 功损耗，提高系统功率因数，降低电机工作噪音, 延长电机使用寿命。 电动机的总电流(IS)为电机励磁电流(IM)与电机力矩电流(IT)的矢量和, IS和IM夹角的余弦值即为电动机的功率因数; 电机励磁电流决定于加在电机线圈上的电压, 在工频状态下, 交流电压为380V恒定不变, 因此励磁电流也不会改变; 在变频状态下, 变频器自动检测负载力矩, 根据实际负载决定输出电压, 因此在负载较低的时候自动降低输出电压, 以维持最高的功率因数. 由于变频器自动降低了电机励磁电流, 使得输出总电流明显低于工频工作的总电流, 节约了线路中的损耗和无功功率的损失; 这个功能在丹佛斯VLT系列变频器中称为AEO功能(Automatic Energy Optimization, 自动节能功能). 声明：上海津信电气有限公司拥有此篇技术文档的所有权，任何人如需转载，必须表明出处。
低压风机变频节能改造 技 术 方 案 （初稿） 编制：高龙 审核： 日期： 2012 年 12 月 25 日
目录 第一章公司简介 (2) 第二章行业背景分析 (3) 第三章系统方案 (4) 一、现场工况分析 (4) 二、设备选型 (5) 三、方案论述 (7) 第四章节能直接效益分析 (8) 第五章使用变频器的间接效益 (12) 第六章 GD200系列变频器简介 (13) 第七章质量保证及服务承诺 (14)
第一章公司简介 深圳市英威腾电气股份有限公司，立足电气传动、工业控制领域，为全球用户提供专业化产品和服务，2010年在深交所A股上市，股票代码：002334。现设有国内办事处30多个，海外办事处2个，拥有海内外经销合作伙伴上百家，用户遍布全球50多个国家和地区。 目前英威腾主要产品有高、中、低压通用及各行业专用变频器、交流伺服系统、制动单元、能量回馈单元等。产品在市政、建材、塑胶、油田、机械、化工、冶金、纺织、印刷、机床、矿山等行业广泛应用。 英威腾是国家级高新技术企业，拥有深圳市唯一的“变频器工程技术研究开发中心”。 英威腾变频器产品包括低压CHA/CHV/CHE/CHF/GD各行业专用系列、中压660V/1140V系列、高压CHH （3KV/6KV/10KV）系列等，功率范围涵盖0.4～8000kW，满足不同行业不同场合的各种变频控制应用需求。 成熟矢量控制技术、各行业专用变频控制技术的掌握以及国际领先四象限控制技术的突破使英威腾的发展持续领先，成为中国变频器行业的领导者。高性能交流伺服系统的开发与成功应用标志着英威腾向运动控制领域的拓展与延伸。 英威腾大楼研发部门 测试部门生产车间
大功率风机水泵调速节能运行的技术经济分析（5） 徐甫荣 (国家电力公司热工研究院，陕西西安710032） 摘要：指出了发电厂风机水泵调速运行的必要性和巨大的节能潜力；讨论了各种调速方式的优缺点，并作出了详细的技术经济分析。 关键词：风机；水泵；液力耦合器；变频调速；串级调速；无刷双馈电机 图32各种电动机调速方式适用范围 5各种调速方式的综合性能分析 51不同的调速方式适用的电动机容量和转速 范围 各种电动机调速方式所适用的容量和转速范围是不同的。无换向器电动机适用于大、中容量和高、中转速场合。对于大容量?gt;5000kW）、高转速（>4000r/min）的电厂锅炉给水泵的电动机调速方式，目前只有无换向器电动机能适应这个工作要求，其最大容量达50MW，最高转速可达6000r/min。晶闸管串级调速系统适用于大、中容量和中、低转速场合，目前国外生产的最大容量达25MW，最高转速为2000r/min。鼠笼式电动机变频调速系统适用于中、小容量和中等转速（目前国外生产的最大容量已超过3MW，转速低于电动机同步转速）。其它如电磁调速电动机、异步电动机定子变压调速以及绕线式电动机转子串电阻调速等均适用于容量较小、转速不高的场合。图32为各种电动机调速方式的容量和转速的大致适用范围，可供在初步选择调速装置时参考。 52各种调速方式的电动机及其调速装置的综合 效率 适用于中、小型电动机的调速装置，有鼠笼式异步电动机PWM型变频调速、鼠笼式异步电动机电压型变频调速、鼠笼式异步电动机电流型变频调速、电磁调速电动机、绕线式异步电动机转子串电阻调速等。其综合效率ηz以鼠笼式异步电动机PWM型变频调速最高；鼠笼式异步电动机电流型、电压型变频