一、 投資回報(bào)簡(jiǎn)述
( 一 ) 、節(jié)電費(fèi)用分析表
設(shè)備名稱
額定功率（Kw）
實(shí)際功耗（KW）
（估計(jì)值）
運(yùn)行數(shù)
量（臺(tái)）
日運(yùn)行
小時(shí)(h)
月耗電量（Kwh）
月電費(fèi)
（元）
預(yù)節(jié)電率
月節(jié)費(fèi)用
（元）
水泵系統(tǒng)
61
55
1
20
33000
23100
30%
6930
備注：電費(fèi)單價(jià)為0.70元/Kwh
( 二 ) 、投資回報(bào)分析
以上水泵系統(tǒng)改造前每月用電約為33000KWh, 以電費(fèi)價(jià)格0.7元/KWH計(jì)算,每月所耗電費(fèi)約為23100元，改造后，一次性投資約48000元，節(jié)電率可達(dá)到30～40%，按均值30%計(jì)算，
則：
投資回報(bào)期=投資總額/每月節(jié)約金額
=48000/6930
≈7個(gè)月
如果水泵每天20小時(shí)運(yùn)行，預(yù)期水泵系統(tǒng)運(yùn)行7個(gè)月內(nèi)可全部收回投資。
二、工況能耗診斷分析
水泵是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q、揚(yáng)程H及水泵的軸功率N的關(guān)系如下式所示：
Q1= Q2（n1/ n2） H1= H2（n1/ n2）2 N1= N2（n1/ n2）2
上式表明，水泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，水泵的揚(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，水泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。
水泵的流量Q與揚(yáng)程H的關(guān)系曲線如圖：
圖中，曲線1為泵在轉(zhuǎn)速n1下?lián)P程—流量（H—Q）的特性；曲線5為泵在轉(zhuǎn)速n2下?lián)P程—流量（H—Q）的特性；曲線2為泵在轉(zhuǎn)速n1下的功率—流量（P—Q）的特性；曲線3、4為管阻特性。設(shè)泵在標(biāo)準(zhǔn)工作點(diǎn)A點(diǎn)的效率最高，輸出流量Q為100%，此時(shí)軸功率P1與Q1、H1的乘積面積AH1 O Q1成正比。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，當(dāng)流量需從Q1減小到Q2時(shí)，如果采用調(diào)節(jié)閥門(mén)方法（相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力），是管阻特性從曲線3變到曲線4，系統(tǒng)由原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)工作點(diǎn)A變到新的工作點(diǎn)B運(yùn)行。此時(shí)泵揚(yáng)程增加，軸功率P2與面積BH2 O Q2成正比。如果采用變頻控制方式，泵轉(zhuǎn)速由n1 降至n2 ,在滿足同樣流量Q2 的情況下，泵揚(yáng)程H3 大幅度降低，軸功率P3與面積CH3 O Q2成正比。軸功率P3和P1、P2相比較，將顯著減小，節(jié)省的功率△P與面積BH2 H3C成正比，節(jié)能的效果是十分明顯的。
三、節(jié)電措施與方法
（一）、系統(tǒng)組成：
由水泵給供水管道提供所要求的流量。
（二）、改造方案
控制系統(tǒng)根據(jù)水位傳感器檢測(cè)到的沉淀池內(nèi)的水位信號(hào)值，經(jīng)變頻器調(diào)整泵電機(jī)的工作狀態(tài)（主要是轉(zhuǎn)速），保證電機(jī)以最小功率輸出，精確地進(jìn)行壓力控制，延長(zhǎng)供水系統(tǒng)的壽命，并大幅度地節(jié)約電能。另外，即使變頻控制回路發(fā)生故障，本控制系統(tǒng)的變頻—工頻切換功能也可將水泵系統(tǒng)切換到工頻工作，以確保設(shè)備正常工作的需要。
1、水位傳感器檢測(cè)沉淀池內(nèi)水位，反饋的信號(hào)實(shí)時(shí)反映沉淀池內(nèi)的水位，水位高時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，水位低時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在最佳狀態(tài)；
2、本系統(tǒng)可設(shè)有轉(zhuǎn)速下限，這樣就保證沉淀池內(nèi)水位變化時(shí)，水泵系統(tǒng)可作出足夠快的調(diào)整；
四、節(jié)電原理及投資回報(bào)分析
頻率f
轉(zhuǎn)速 n %
流量Q %
壓力H %
軸功率P %
50 Hz
100%
100%
100%
100%
45 Hz
90%
90%
81%
72.9%
40 Hz
80%
80%
64%
51.2%
35 Hz
70%
70%
49%
34.3%
30 Hz
60%
60%
36%
21.6%
由流體傳輸設(shè)備泵的工作原理可知：水泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵的壓力（揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而泵的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）如下表：
根據(jù)上述原理可知：改變水泵的轉(zhuǎn)速就可改變水泵的輸出功率。例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz，則P45 /P50 =453 /503 =0.729，即P45 =0.729P50 （P為電機(jī)軸功率）；將供電頻率由50Hz降為40Hz，則P40 /P50 =403 /503 =0.512，即P40 =0.512P50 （P為電機(jī)軸功率）。
（三）改造后的效果：
1、原水泵系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的沖擊電流，采用變頻控制后，可以使電機(jī)起動(dòng)時(shí)電流平緩上升，沒(méi)有任何沖擊；另外，大功率電機(jī)停機(jī)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的反生沖擊電流，對(duì)設(shè)備造成一定程度的損害。采用變頻控制后，可使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
2、原水水泵系統(tǒng)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)管道內(nèi)水的壓力，只能手動(dòng)調(diào)整閥門(mén)的開(kāi)口大小來(lái)大致調(diào)節(jié)水壓，從而無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的壓力控制。采用變頻控制系統(tǒng)后，可根據(jù)壓力傳感器反饋回來(lái)的壓力信號(hào)控制管道內(nèi)水的壓力，從而進(jìn)行準(zhǔn)確的壓力控制。
3、原水泵系統(tǒng)用閥門(mén)來(lái)調(diào)整管道內(nèi)水的壓力，當(dāng)閥門(mén)關(guān)小時(shí)，管道內(nèi)的阻力增加，浪費(fèi)了大量的電能。采用了變頻控制系統(tǒng)后，可將閥門(mén)全部打開(kāi)，通過(guò)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整水的壓力，節(jié)省了大量的電能。
4、可以大大減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音。。
變頻節(jié)能效果簡(jiǎn)圖
由以上內(nèi)容可以看出，用變頻器進(jìn)行流量控制時(shí)，可節(jié)約大量電能。
五、控制系統(tǒng)功能
1、 滿足供水量要求，使沉淀池內(nèi)能達(dá)到所要求的水位；
2、 準(zhǔn)確地進(jìn)行水位控制；
3、 節(jié)電效果明顯，節(jié)電率平均可達(dá)30%以上；
4、 大幅度地降低噪音，減少公害，保護(hù)環(huán)境；
5、 實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，沒(méi)有電流和機(jī)械沖擊；
6、 自動(dòng)調(diào)整水泵工作狀態(tài)，減少維護(hù)量，延長(zhǎng)管網(wǎng)系統(tǒng)壽命；
8、 本控制系統(tǒng)的變頻—工頻切換功能可以使變頻控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)將水泵系統(tǒng)切換到工頻工作，以確保水泵系統(tǒng)可以正常工作。
9、 設(shè)有轉(zhuǎn)速下限保證水泵系統(tǒng)的反應(yīng)速度。
