摘要：本文主要对水泵电机节能进行探究，并在技术方面给出相关指导，为水泵电机整个行业未来发展带来微薄之力。

关键词：水泵电机;节能;改造优化

1水泵电机介绍及运行效率下降的原因

1.1水泵电机

水泵就是一种能够增加液体压力或改变液体位置的设备，将外部能量输送到液体中，增加液体内部的能量。电机是水泵运作的动力设备，这一核心构造，将外部输入的电能转换为相应的动能，作用于水泵上，实现了水泵对液体的加压操作。

1.2电机水泵运行效率下降的原因

根据调研发现，水泵电机的损耗主要有两大方面，其一是水泵系统的调度不科学、型号使用不合理;其二水泵电机运作频率不可调，机组运行不稳定。

1.2.1水泵系统的调度不科学，使用效率未达最大化

据调研分析，各厂家在进行水泵型号的选择和系统部署时，为了满足最大流量需求，往往以流量大、扬程大为选择和部署的原则，这样的配置比，在高峰以外的时间段会导致水泵无法处于高效工作状态，造成水泵电机低效运行现象[1]。

1.2.2水泵电机运作频率不可调，机组运行不稳定

在站内进行水压调节工作主要是通过对运行中的水泵进行停运来实现的。水泵的频繁停止和启动不仅会降低整体供水系统的可靠性以及稳定性，也会使得水泵在停运和启动之间损失能量，从而造成浪费。

2案例分析

某水厂进行全市供水工作，站内运行水泵功5台，其型号均为离心水泵，其中4台水泵额定流量可达到1960m3/h，电机功率达到400千瓦。但根据对该厂长时间运行分析，站内水泵在运行过程中，长时间处于低效运行状态。实际扬程不及三分之二。

2.1低效运作原因

2.1.1水泵型号选择不合理

根据第1章节的分析，可以了解水泵型号、电机运行都會影响着水泵电机运行的损耗。而该站内在型号选择时，仅仅选择了离心式水泵。而该种水泵其运行效率通常仅在80%-85%之间，无法使得水泵运转处于高效区，从而无法将水泵运转得到充分发挥，并且实现不了节能目的。

2.1.2水泵电机频率不可调，能耗大

水泵扬程是指单位重量液体通过水泵后其能量的增值。是衡量水泵工作的重要指标。具体计算公式如下：

H=（p2-p1）/ρg+（c2-c1）/2g+z2-z1   公式1

其中H--扬程，m;p1，p2--泵进出口处液体的压力，c1，c2--流体在泵进出口处的流速，m/s;z1，z2--进出口高度，ρ--液体密度，kg/m3;g--重力加速度，m/s2。

扬程与流量：电流=扬程*流量，如下图1所示。

在本站内未采用变频电机，水泵保持流量大小不变动时，扬程与电流之间成正比，要想增大扬程，就必须得增大电流，即增大电机功率。

2.2站内实施的水泵电机节能方案分析

2.2.1改变水泵型号

站内原使用的水泵其流量每小时不足2000立方米，功率为400千瓦，改变水泵型号，选择每小时流量为3000立方米水泵，扬程为0.38MPa，经过公式计算其电流约为1140，功率约为250左右，外加运行过程中的无效功率，最终运行功率约300千瓦左右，与站内原有400千瓦相比，减少约四分之一能耗。

2.2.2调节水泵电机变频

该站内水泵是根据供水系统所需要的最大供水量选择，根据数据分析平均每天每小时最大所需水量约6000立方米，主要集中在下午5时至上午7时时间段内。而在非高峰时段，供水量仅需要满足高峰供水75%左右即可。目前该站主要是通过阀门调节增大系统阻力来节流，据记录分析，该种操作会下电机运行功率与正常运行时功率相比，约增加5%-10%。为改变这一现象，该水站在水泵电机电频安装PI控制器或PID控制器使其实现自动变频[2]。

在扬程保持不变的基础上，电流与流量成正比，因此可以通过减小电流来改变流量。在频率为32HZ时，n=60f/p =60*32/2=960r/min;当频率为40HZ时，计算得转速为1200r/min;频率为45HZ是，转速为1350r/min。而电机功率为额定轴功率与系数之积，额定轴功率与转速立方成正比，功率=额定轴功率*K（系数），经计算得不同频率下功率与原转速频率比约为：104KW、210KW、288KW。转速降低36%，约节省70%左右能耗。

2.3总结分析

该水站水泵型号改变与电机变频改变，与原始运行功率相比，分别下降25%左右。因此，从这两方面着手改善，是可以取得一定节能效果。

3水泵节能降耗措施

3.1水泵系统运行的科学调度，型号选择优化

要对所服务地区的用水需求进行调研，分析其需求变化情况根据具体的需求选择不同的高效区，结合供水中的参数波动、季节因素干扰和扩建需求等，规划不同参数的水泵电机组合投入生产，根据生产选择不参数的水泵电机，根据具体的流量、供水需要选择不同的水泵电机组合。

3.2水泵电机变频技术改造

衡量水泵电机运行的性能指标主要有扬程、转速、功率等，而这些指标与电机运行时的频率有着密切关系。而在满足系统输出的前提下，要想降低水泵电机运行时的功耗，需要针对水泵电机进行相应的变频调整。

在水泵电机内安装PID控制器，变频器时刻跟踪管网压力与压力给定位之间的偏差变化情况，经变频器内部的PI控制器运算，调节变频器的输出频率，改变变频器驱动的水泵的转速[3]。变频器的输出频率越高，泵站的出口压力就越高。选择最佳的输出频率，既能保证供水的压力，又能防止压力过高，可以节约大量的能量通过长期实践经验可以了解到，工频泵和变频泵在同步运行中，将最低频率控制在40Hz以上，满足水泵节能运行需要的同时，最大程度上降低供水成本。

3结束语

本文主要探究水泵电机运行环节中的节能优化措施，电机作为水泵的动能系统，决定着水泵运行过程中性能指标的好坏。同时也是影响水泵运行能耗的重要因素。选择合理的水泵型号、调整水泵电机频率，不仅能满足水厂运行流量需求，同时还能减少能耗，真正实现节能减排，绿色运行，才能在未来发展中稳步前行。

参考文献

[1]祝辉.水泵电机节能改造方案优化[J].《企业文化》.2018.

[2]康凯.水泵电机节能降耗方法研究[J].《中国设备工程》.2020.

[3]钱俊杰.发电厂循环水泵电机变极调速节能改造[J].节能，2018，37（07）：35-37.