第19卷Vol．19第2期No．2琼州学院学报
JournalofQiongzhouUniversity2012年4月28日Apr．28．2012
恒压供水中水泵调速控制的节能分析
葛胜升
（芜湖信息技术职业学院电子信息系，安徽芜湖241003）
摘
要：阐述了水泵调速控制的节能原理，首先介绍了水泵的节流调节控制流量的方法，然后分析了水
泵的转速与各种性能参数的关系，进而研究水泵的调速调节控制流量的方法，将两种控制流量的方法作了对分析了调速调节比节流调节节能的原因，最后简要的介绍了变频调速恒压供水系统。比，
关键词：节能原理；水泵；节流调节；调速控制；变频调速；恒压供水中图分类号：TH318
文献标识码：A
文章编号：1008－6722（2012）02－0029－03
1节流调节
节流调节控制法，又称为阀门调节法（阀门控制法），这种方法就是将阀门装在水泵出口管网上用以调节流量，通过改变阀门的开度来调节流量，不改变水泵的转速。其实质是通过使管网中的阻力发生变化，改水泵的特性曲线保持不变。随着阀门的开度变变管性曲线（阻力损失在阀门上的变化）来改变流量，
化，管网阻力将发生变化，但是扬程（压力）不变。此种方法较为方便，但是管路上的阀门阻力损耗较大，对从节能的角度出发，这种所谓的“调节”将造成更大的电能浪费。并水泵系统来说增加了额外的能量消耗，
且由于在实际的用水当中，每时每刻都发生着变化，高峰期与低峰期用水量相差甚大，夜晚用水量极小，如果那么在管网中，高峰期会出现欠压现象，低峰期特别是夜晚会出现超压现象。所以此种保持阀门开度不变，
调节方法只适用于流量调节幅度不大的地方。
2水泵的转速与各种参数性能的关系
q'vn'
qvn
H'n'=（）Hn
2
一般泵的效率、叶轮出口速度三角形近似保持不变，若转速由n'变为n后，则有比例定律：
P'n'
=（）Pn
3
（1）
n表示转速，qv表示流量，H表示压头（扬程），P表示功率式中，
压头（扬程）与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。式（1）说明：流量qv与转速成正比，
3水泵的调速调节
水泵的调速调节，又称为调速控制，这种调节流量的方法是通过改变水泵的转速来实现的，不改变阀门的开度。其实质是管性曲线保持不变，通过改变水泵的转速，从而改变了水的动能，改变了水泵的特性曲线。
4水泵的调速调节比节流调节节能的原因分析
节流调节时，假设水泵运行时的特性曲线为n1，与管性曲线β2相交于E点，此时，流量、扬程分别H2；现要关小阀门，为Q1、管性曲线发生变化，从β2变成β1，与水泵性能曲线相交于F点，流量、扬程分H1，Q2、0、H1围成的面积即为水泵的功率消耗。别为Q2、由图1可见，此时F、
收稿日期：2012－03－02
作者简介：葛胜升（1984－），男，安徽芜湖人，芜湖信息技术职业学院电子信息系技师，硕士，研究方向为控制工程。
2011］11号）基金项目：安徽高校省级自然科学研究项目（KJ2012Z431），芜湖信息技术职业学院教学研究项目（院字［
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琼州学院学报（第19卷）2012
图1水泵及管网的运行特性曲线
原来仍运于E点，水泵降低速度后的特性曲线为n2，与管性曲线β2相交D点，由图1调速调节时，
Q2、0、H0围成的面积即为水泵的功率消耗。可见，此时由D、
Q2、0、H1和D、Q2、0、H0所围成的面积，由图1可见，比较F、节流调节控制比调速调节多消耗了功率，即F、D、H0、H1所围成的面积，造成了浪费。随着阀门的不断关小，管性曲线上移，与水泵特性曲线的相交点也随之上移，H1增大，造成被功率的浪费也不断增加。
水泵调速调节能够节能，这决定于是由水泵自身的特性。水泵的流量与转速成正比，压头（扬程）与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。当转速降低，流量则随之降低，而功率由于与转速的三次方成正比而大幅度降低。这也是水泵调速控制能够节约能量的实质所在。
5恒压供水中的水泵变频调速控制
从管性曲线和水泵特性曲线可得出一个结论：在现代供水控制系统中，水泵的调速方式因其具有较好的节能效果越来越被广泛应用，进而取代了以往的节流控制方式（阀门控制方式），
根据异步电动机的转速公式：
n=n1（1－s）=
60f1
（1－s）p
（2）
式中：n1表示异步电动机的同步转速；s表示异步电动机的转差率；f1表示异步电动机定子侧电源供电频率；p表示异步电动机定子磁极对数
式（2）说明改变转差率、电源频率、定子极对数均可实现对转速的改变，其中改变电源频率调速方式可以实现连续的、平滑的调节转速，在实际供水控制系统中得到广泛应用。
变频调速恒压供水系统一般是指通过PLC或者单片机作为控制器，通过给定压力值与实际压力值的比较计算，控制变频器，利用改变电源频率来实现对水泵电机的转速控制，使管网压力保持恒定的闭环控制方式。变频调速恒压供水系统能适应多种场合，比如生活用水、消防用水、工业用水等，在与过去的水塔、水箱供水或者气压泵供水等方式相比，不论是在可靠性、稳定性还是在设备经济性、运行成本等方面，都有着极大
第2期葛胜升：恒压供水中水泵调速控制的节能分析31
的优势，并且具有可扩充性、非线性、多变性、滞后性、容错性、节能性等特性，其中节能性的优越性更为突出，除了上文已经阐明了水泵调速调节具有明显的节约电能的优点，同时，采用变频恒压供水，在管网中，由于供水的压力恒定，使管网压力保持在一定的范围内，可延长水管的使用寿命，更不会造成因水压太高使水管崩避免或者减少了事故的发生，减少了维修的费用。裂的现象，
6总结
对节能调节及水泵的调速调节进行了简要的阐述，结合水泵及管网的特性曲线，分析了水泵的调速调节的优越性，进而介绍了变频调速恒压供水技术，该技术在现代小区中已经得到广泛使用，它具有可靠性高、节节约能量、节约用工、占地少、投资成本较低、特性平稳等优点，是一种既环保又经济的供水方式。约材料、
参考文献：
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TheEnergySavingAnalysisofWaterPumpMotorController
inWaterSupplySystemofConstantPressure
GESheng－sheng
（DepartmentofElectronicInformation，WuhuVocationalCollegeofInformation
andTechnology，WuhuAnhui241003，China）
Abstract：Thisarticleexpoundstheenergysavingprincipleofthepumpmotorcontroller，firstintroducethewaterpumpthrottlingadjustmentcontrolflowmethod，thenanalyzethespeedofthepumptotheinfluenceofvari-ousperformanceparameters，andthenstudythepumprunningspeedcontrolflowmethodandwilllasttwocontrolflowofthecontrastmethod，thispaperanalyzesthecontrolspeedthanthrottlingadjustmentcontrolflowofenergyconservationofreason，finally，thearticlebrieflyintroducesthefrequencycontrolofmotorspeedconstantpressurewatersupplysystem．
Keywords：energy－savingprinciple；waterpump；throttlingregulation；speedregulationcontrol；variablefrequencyspeedregulation；constantpressurewatersupply
