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：图1-1 典型泵类特性曲线2、离心风机特性曲线：图1-2 典型离心风机特性曲线4、子午轴流风机入口导叶调节特性曲线：图1-4 子午轴流风机入口导叶调节特性曲线5、动叶可调轴流风机、泵特性曲线：图1-5 典型动叶可调轴流式风机特性曲线（二）、风机、泵的无因次特性曲线几何相似的叶片风机、泵，有相同的特性曲线，故用无因次特性曲线表达几何相似的同一系列的叶片式风机、水泵的特性：Q=Q÷（π÷4×D2×u2）；p =p÷（ρ×u22）；P=P÷（ρ×π÷4×D22×u23）。
式中：Q——为流量系数；p ——为全压系数；QP——为功率系数。
D2——风机、泵的叶轮直径m；u2——流体的园周速度m/s。
图1-6 典型无因子特性曲线三、管路性能曲线几运行参数：管路特性决定了风机、泵的操作状况。
（一）、通用管路特性曲线：管路特性曲线为p=p0+kQ2的抛物线。
管路曲线与风机、泵特性曲线的交点，即是风机、泵的操作点。
其操作点的工况也取决于管路的特性，因此，必须掌握管路特性曲线，才好分析工况，进行节能计算。
图1-7 风机、泵的管路性能曲线风机、泵的出口静压p0＞0时的管路性能曲线；风机、的出口静压p0=0时的管路性能曲线；（二）、改变管路特性对风机、泵操作状况的影响：图1-8 改变管路阻力特性曲线（三）、几种不同的风机、泵的组合的特性曲线：1、两台相同风机、泵并联运行：图1-9 两台相同风机、泵并联性能曲线2、两台性能不同风机、泵并联运行：图1-10 两台性能不同风机、泵并联性能曲线3、两台相同风机、泵串联运行：图1-11 两台相同风机、泵串联性能曲线4、两台不同性能风机、泵串联运行：图1-12 两台不同性能风机、泵串联性能曲线（四）、转速变化对运行参数的影响：转速不同，风机、泵的特性曲线按:Q2/Q1∝n2/n1；p2/p1∝（n2/n1）2；P2/P1∝（n2/n1）3的关系变化。
管路特性仍按p=p0+kQ2的关系变化。
图1-13 转速对运行参数的影响高速时的Q-p特性曲线；低速时的Q-p特性曲线；管路特性曲线。
第二部分：叶片式风机与泵的各种调节方式：一、叶片式风机与泵的调节方式的种类：（一）、非变速调节：1、节流调节；2、分流调节；3、离心式、轴流式风机前导叶调节；4、混流式、轴流式风机、泵的动叶调节；5、离心泵的汽蚀调节；6、改变风机、泵运行台数调节。
（二）、变速调节：1、定速电机的变速调节：1）、液力偶合器的变速调节（低效变速调节）；2）、油膜转差离合器的变速调节（低效变速调节）；3）、电磁转差离合器的变速调节（低效变速调节）；2、交流电机的变速调节：1）、调压调节（低效变速调节）；2）、绕线式异步电动机转子串电阻调节（低效变速调节）；3）、鼠笼式异步电动机的变极调节（高效变速调节）；4）、绕线式异步电动机的串极调速：（1）、机械串极（高效变速调节）；（2）、电机串极（高效变速调节）；（3）、晶闸管串极（高效变速调节）；5）、鼠笼式异步电动机的变频调速（高效变速调节）；6）、无换向器电动机（可控硅电动机）调速（高效变速调节）；7）、直流电动机调速；汽轮机等原动机调速（高效变速调节）。
二、几种非变速调节的各种方式简介：（一）、风机、水泵出口管路节流调节：1、叶片式风机、泵出口管路节流调节：离心式风机、泵出口节流调节，有效功的损失为：△W=（H1－H2）×Q1；离心式风机、泵出口节流调节，效率的损失为：△η＝η×（H1-H2）÷H1。
图2-1 离心式风机、泵出口节流调节特性曲线2、轴流式风机、泵的出口管路节流调节：轴流风机、泵的Q-H曲线的特点是，随着流量的减小，其轴功率反而会增大。
故轴流式风机、崩如用出口管路节流调节，不但很不经济，还有导致电动机过载的危险。
不能采用这种调节方式。
（二）、叶片式风机入口管路节流调节：为防止汽蚀，叶片式泵，一般不进行入口节流调节。
图2-2 风机入口管路节流调节的Q-p特性曲线（三）、叶片式风机、泵的分流调节：图2-3 叶片式风机、泵分流时特性曲线风机、泵分流主要是为适应生产工艺的要求，目的是调节流量。
风机、泵分流能否节能，关键看Q1×H1÷η1与Q2×H2÷η2，谁大谁小，Q1×H1÷η1大，则节能，反之则浪费。
（四）、叶片式风机入口导叶调节：1、风机入口导叶调节原理：由欧拉拉方程：H th=1/g（U2C2u—U1C1u）式中：C1u、C2u—分别为叶轮进、出口绝对速度的周向分量，m/s。
在其他条件不变的情况下，风机理论功德变化主要取决于C1u的变化，当C1u增加时，H th减小；当C1u减小，甚至减小到C1u＜0，均使H th增加。
风机、泵的入口导叶，除有部分节流作用外，改变入口导叶角度，改变了C1u，因而改变了风机与泵的性能`。
2、离心式风机入口导叶调节：图2-4 离心式风机入口导叶调节特性曲线3、子无加速轴流风机入口静叶调节：子无加速轴流风机入口静叶调节，其节能原理与叶片式风机入口导流调节的原理基本相同。
4、叶片式泵，因汽蚀问题，一般不设置入口调节导叶。
（五）、轴流式风机、泵的动叶调节：1、风机动叶调节原理：由轴流风机、泵的欧拉方程：H th=U/g（Cu2—Cu1）Cu1、Cu2—分别为叶轮进、出口绝对速度的周向分量，m/s。
风机、泵的动叶调节，主要是改变了出口流体在园周方向上的分速度Cu2，因而改变了风机与泵的流量与压力。
2、轴流式风机、泵的动叶调节：轴流式风机、泵的动叶调节角度对风机、泵性能的影响见下图由下图可以看到，采用动叶调节，具有以下特点：1）、等效线与管网阻力线趋于平行，说明当负荷变化时，通风机、泵仍能保持高效，即高效围广；2）、在最高效率区上、下都相当大的调节裕度；3）、压力特性曲线相当陡，即管网压力变化时，流量变化小。
4）、动叶调节是一种节约能源、效益显著的、比较理想的调节方式。
图2-5 轴流风机、泵动叶调节特性曲线图中：1、路特性曲线；2、最高负荷点；3、满负荷点；4、等效线。
（六）、立式混流泵的动叶调节：1、立式混流泵的动叶调节原理：混流泵的特性是介于轴流泵与离心泵之间。
由轴流泵、离心泵的欧拉方程分别为：H th=U/g（Cu2—Cu1）H th=1/g（U2Cu2—U1Cu1）Cu1、Cu2—分别为叶轮进、出口绝对速度的周向分量，m/s。
调节动叶角度，改变出口流体在园周方向的分速度Cu2,，即改变了混流泵性能。
2、立式混流泵的动叶调节对泵性能的影响：图2-6 动叶调节的立式混流泵特性曲线（六）、各种非变速调节方式节能效果比较：图2-7 风机各种非变速调节方式间耗电特性比较三、定速电机的变速调节：（一）、变速调节节能原理：叶片式风机、泵变速调节节能原理，是依据相似原理，即风机、泵的轴功率比是转速比3次方。
当风机、泵的转速（流量）下降20%时，风机、泵的效率，可以认为基本不变，但其轴功率下降[1-（1-0.2）3]=48.8%。
，差不多下降了一半。
（二）、液力偶合器调节：1、液力偶合器的调节效率：液力偶合器的调节效率η=I ；式中：η——液力偶合器的调节效率；i ——液力偶合器运行中的比转速。
液力偶合器的调节效率如下图：图2-8 液力偶合器的调节效率2、液力偶合器的节能原理：液力偶合器的节能原理，是根据叶片式风机、泵的相似性原理。
当风机、泵，根据工艺要求减负荷时，使用液力偶合器将设备的转速降到适合的位置，由于风机、泵的转速下降（电机转速并没有下降），风机、泵的轴功率为额定轴功率×（i）3，用电功率为额定功率×（i）2，i是液力偶合的比转速，i≦0.97。
3、液力偶合器在转速比为i=2/3时，其部功率损耗为最大：液力偶合器在不同速比下，部功率损耗与速比i的关系曲线如下图图2-9 液力偶合器部功耗与速比i的关系曲线4、液力偶合器的优点：1）、无级调速；2）、空载启动；3）、隔离振动；4）、过载保护；5）、工作平稳；6）便于控制；7）、能用于大容量风机与泵的变速调节。
5、液力偶合器缺点：1）、与节流调节相比，增加了投资，增加了所需控间；2）、在调节频繁的情况下，易损坏，维修量大；3）、由于液力偶合器的最大速比为0.97左右，需提高电机容量，提高电机转速；4）、不能用精确转速调节场合；5）、液力偶合器故障，风机与水泵均不能工作；6）、液力偶合器属于低效变速装置。