一、 投資回報簡述
( 一 ) 、節(jié)電費用分析表
設(shè)備名稱
額定功率（Kw）
實際功耗（KW）
（估計值）
運行數(shù)
量（臺）
日運行
小時(h)
月耗電量（Kwh）
月電費
（元）
預節(jié)電率
月節(jié)費用
（元）
水泵系統(tǒng)
61
55
1
20
33000
23100
30%
6930
備注：電費單價為0.70元/Kwh
( 二 ) 、投資回報分析
以上水泵系統(tǒng)改造前每月用電約為33000KWh, 以電費價格0.7元/KWH計算,每月所耗電費約為23100元，改造后，一次性投資約48000元，節(jié)電率可達到30～40%，按均值30%計算，
則：
投資回報期=投資總額/每月節(jié)約金額
=48000/6930
≈7個月
如果水泵每天20小時運行，預期水泵系統(tǒng)運行7個月內(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)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q、揚程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)泵在標準工作點A點的效率最高，輸出流量Q為100%，此時軸功率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，當流量需從Q1減小到Q2時，如果采用調(diào)節(jié)閥門方法（相當于增加管網(wǎng)阻力），是管阻特性從曲線3變到曲線4，系統(tǒng)由原來的標準工作點A變到新的工作點B運行。此時泵揚程增加，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)水位傳感器檢測到的沉淀池內(nèi)的水位信號值，經(jīng)變頻器調(diào)整泵電機的工作狀態(tài)（主要是轉(zhuǎn)速），保證電機以最小功率輸出，精確地進行壓力控制，延長供水系統(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、水位傳感器檢測沉淀池內(nèi)水位，反饋的信號實時反映沉淀池內(nèi)的水位，水位高時電機轉(zhuǎn)速下降，水位低時，電機轉(zhuǎn)速上升，達到實時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，使電機運轉(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，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為電機軸功率）。
（三）改造后的效果：
1、原水泵系統(tǒng)起動時會出現(xiàn)較大的沖擊電流，采用變頻控制后，可以使電機起動時電流平緩上升，沒有任何沖擊；另外，大功率電機停機時會產(chǎn)生很大的反生沖擊電流，對設(shè)備造成一定程度的損害。采用變頻控制后，可使電機實現(xiàn)軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長設(shè)備的使用壽命。
2、原水水泵系統(tǒng)不能自動調(diào)節(jié)管道內(nèi)水的壓力，只能手動調(diào)整閥門的開口大小來大致調(diào)節(jié)水壓，從而無法進行準確的壓力控制。采用變頻控制系統(tǒng)后，可根據(jù)壓力傳感器反饋回來的壓力信號控制管道內(nèi)水的壓力，從而進行準確的壓力控制。
3、原水泵系統(tǒng)用閥門來調(diào)整管道內(nèi)水的壓力，當閥門關(guān)小時，管道內(nèi)的阻力增加，浪費了大量的電能。采用了變頻控制系統(tǒng)后，可將閥門全部打開，通過調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)整水的壓力，節(jié)省了大量的電能。
4、可以大大減小電機運行時的噪音。。
變頻節(jié)能效果簡圖
由以上內(nèi)容可以看出，用變頻器進行流量控制時，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)能達到所要求的水位；
2、 準確地進行水位控制；
3、 節(jié)電效果明顯，節(jié)電率平均可達30%以上；
4、 大幅度地降低噪音，減少公害，保護環(huán)境；
5、 實現(xiàn)軟啟動，沒有電流和機械沖擊；
6、 自動調(diào)整水泵工作狀態(tài)，減少維護量，延長管網(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。
