电机调频环保化运算研究
计算过程的估算性质，特别是年节约电量的很大差异，不能为决策者提供决策依据。
本文为验算高压水泵电机年节电费用，调阅了该台（组）设备的流量曲线，根据流体
力学的原理进行了计算，供读者参考。
水处理
15＃水泵主要参数和运行情况：15＃水泵（组）两台水泵一用一备，共用一个
母管向轧钢厂提供四组设备的冷却水需求，需求量变化较大，平时通过阀门开度和泄压回
流管稳定压力在
1.4MPa，以确保供水需求和安全运行。电机：Y500－4，10kV、710kW，额
定电流
49.6A，正常运行电流 37A 左右，负荷率为 37／49.6＝0.75.水泵：额定流量 1200m3.
风机水泵节电原理和计算风机
属平方转矩负载，而风和水均属流体，根据流体力
学定律，轴功率、压力、转速、流量之间有以下关系：（
1）流量与转速的一次方成正比，即
Q
∝n，Q2＝Q1（n2／n1）（2）压力与转速的二次方成正比，即 H∝n2，H2＝H1（n2／
n1）2（3）轴功率与转速的三次方成正比，即 P
∝n3，P2＝P1（n2／n1）3 由电工学原理可
知：
n＝f×60／极对数，即转速与频率成正比，调节频率即调节转速。交流电动机变频调速
节电，就是通过上述原理来实现的。如当转速降低到
80％时，流量也减小到 80％，而轴功
率却下降到原来的（
80％）3＝51.2％。
由上述原理计算出一组数据见。
风机水泵节电的流体力学规律表数学模型与计算：
15＃泵在满足正常生产时运行曲线
以
2006 年 7 月 26
日￣27 日 24h 为例。
LCPT（兼作放电线圈）三段且比较集中，即 A 线、B 线和 C 线。因此建立三段数学模型
进行，应该能较准确反映节电率。
第一段：取
A 线与 B 线的流量变化差值，流量变化取 QA 为基数，则流量变化为 QB
／
QA＝575／715＝80％运行时间由曲线测量为 12.92h 由得：流量 Q 下降 80％，则节电率
为
48.8 ％ 年 节 电 ： 功 率 × 负 荷 率 × 节 电 率 × 日 运 行 小 时 × 年 运 行 天 数 ＝
710×0.75×48.8％×12.92×330＝111 万 kW
h 第二段：取 A 线 C 线的流量变化差值，流量变化以 QA 为基数，则流量变化为：QC
／
QA＝215／715＝30％运行时间由曲线测量为 1.43h 由得：流量下降 30％，则节电率为
97.3％年节电：710×0.75×97.3％×1.43×330＝24 万 kW
h 第三段：A 线和 B 线以上的变化部分（C 线以上忽略）。从曲线可以看出，流量变化
的峰值时间较少，主要集中在流量低位
A 线和 B 线区域。该两区域低值 A 线和 B 线运行时
间长，则节电率高，但本人为保守计算节电率，仅取占
A 线和 B 线运行时间的 1／2.即：1
／
2（9.65＋12.92）＝11.29 流量变化：715／778＝90％由得流量下降 90％，节电率为
27.1％则年节电为：710×0.75×27.1％×11.29×330＝54 万 kWh 上述三段和为年节电量：111
＋
24＋54＝179 万 kWh 按当前南钢电费单价 0.55 元／kWh 计算年节约电费：179×0.55＝98
万元几家设备报价平均约
150 万元，这样不到两年则收回投资。
结论（
1）按流量分段式计算，能较准确地根据各段流量变化幅度，根据流体力学原理
和电工学原理进行计算，其结果比较准确。当然为进一步提高计算的代表性，可以多采集几
天或不同季节流量曲线进行计算，其准确性将更加准确。
（
2）当然一些设备，受采集数据和曲线的限制，计算节电率有一定的困难。但可以通
过统计其他数据，进行过程计算，尽可能避免估算作为计算结果。
（
3）一些采用新技术的变频设备，能有效地抑制变频器和接入系统的高次谐波、瞬变、
涌流等电能污染，对进一步提高节电率提供了更大的空间。