能源是重要的物質基礎，能源的供需矛盾已成為製約我（wǒ）國社會主義經（jīng）濟建設的主要因素之一。在能（néng）源問題上國務院提出“節約與開發並重”的方針，就（jiù）是依靠（kào）技術進步，把節約能源以解決能源問題作為我（wǒ）國（guó）重要的技術經濟（jì）政策。
據不完（wán）全統計，全國風機、水泵、壓縮機就有1500萬台電動機，用電量占全國（guó）總發電（diàn）量的40～50%，這些電動機大多在低的電能利用率下運行，隻要將這些電動機電能利用（yòng）率提高10～15%，全年可節電300億kW以（yǐ）上。
根據火電設計規程SDJ-79規定，燃煤鍋（guō）爐的送、引風機的風量裕度分別為（wéi）5%和5%～10%，風壓裕度（dù）分別為10%和10%～15%。設計過程（chéng）中很難計算管網的阻力（lì）、並考慮到長期運行過程中發生的各種問題，通常總是把係統的大風量和風壓裕度作為選型（xíng）的依據，但風機的型號和係（xì）列是有限的，往往（wǎng）選取不到合適的（de）風機型號時就往上靠（kào），裕度大於20～30%比較常（cháng）見。因此這些風（fēng）機運行時（shí），隻有靠調節風門或風道擋板的開度來滿足生產工藝對風量的要求。風機和水（shuǐ）泵的機械（xiè）特（tè）性均為平方轉矩特性，水泵運行時，靠閥門的（de）開（kāi）度調節（jiē）流量來滿足供水要求（qiú），工況與風機相似，靠調節風門、風道檔板或閥門的開（kāi）度來調節風（fēng）機（jī）風（fēng）量，水泵流量的方法、稱為節流調節，在節流調節過程中，風機或水泵（bèng）固有特性不變、僅（jǐn）僅靠關小風門、擋板或閥門的開度（dù），人為地（dì）增加管路的阻（zǔ）力，由此增大管路係統的損失，不（bú）利於風機，水泵的節能運行。
采用調速控製（zhì）裝置，通過改變風機水泵轉速，從而改變風機風量，水泵流量以適應生產工（gōng）藝的（de）需要，這種（zhǒng）調節方式稱為（wéi）風機水泵（bèng）的調速控製。風（fēng）機、水泵以調速控製方式運行（háng）能耗省，綜合效益（yì）高。交流電機的調速方式有多種、變頻調速是的佳調速方案，它可以實現，風機水泵的無級調（diào）速，並可方便地組成閉環控製係（xì）統、實現恒壓或恒流量控製。
一、風機水（shuǐ）泵變頻調速的節電（diàn）原理：
如圖示為離心風機水泵的風壓、（水壓）H-風量（流量）Q曲線特（tè）性圖：
n1-代表風機水泵 在額定轉速運行（háng）時的特性；
n2-代表風機水（shuǐ）泵降速運行在n2轉速時的特性；
R1-代表風機水泵管路阻力小時的阻（zǔ）力（lì）特性；
R2-代表（biǎo）風機（jī）水（shuǐ）泵管路阻力增大（dà）到某（mǒu）一數組時的（de）阻力特性。
風機水泵在管路特性曲R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風機水泵所需的功率正（zhèng）比於H1與Q1的乘積（jī），即正比於AH1OQ1的（de）麵積。由於工藝要求（qiú）需減小風量（流量）到Q2，實際上通過增加管網管阻，使風機水泵的工作點移到R2上的B點，風壓（水壓）增大到（dào）H2，這時風機水泵（bèng）所需的功率正比H2Q2的麵積，即近比廣BH2OQ2的麵積。顯然風機水泵所需的功率增大了（le）。這種（zhǒng）調（diào）節方式控製雖然簡單、但功率消（xiāo）耗大，不利於節能，是以高運行成本換（huàn）取（qǔ）簡單控製方式。
若采用變頻調速，風機水泵轉速由n1下降（jiàng）到n2，這時工作點由A點移到C點，流量（liàng）仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調速（sù）後風機（水泵）所需的功率正（zhèng）比於H3與Q2的乘積（jī），即正比於CH3OQ2的麵（miàn）積，由圖可見（jiàn）功（gōng）率的減少（shǎo）是明顯的（de）。
二、風機（jī）水源節能（néng）的計算：
風（fēng）機水泵（bèng）流量變化量，如前所述，采用（yòng）變頻調速是節電之有效的措施。根據GB12497對電機經濟濟運行管理的規定有如下的計算公式。
采用檔板調節流（liú）量對應電（diàn）動機輸入功率P1V與流量Q的關係為：
P1V≈[0.45+0.55(Q/QN)2]P1e （1）
式中：P1e——額定流量時電動機輸入功（gōng）率（kW）。
QN——額定流量
三、應（yīng）用實例（lì）：
某水泥廠機立窯離心風機245KW，電機4、實際用風量為（wéi）0.6～0.7，準備改造為變頻器驅動，估算節電率和投資回收期。
取Q/QN=0.65，由（2）式
由（1）式P1V=〔0.45+0.55(0.65)2〕245
=0.6428×245=157(KW)
采取風門調節風（fēng）量時（shí）風（fēng）機所需的軸（zhóu）功率為157kW，變頻（pín）器調速器調風量時相對調節風門調風量的節電（diàn）率為（wéi）0.6。
年節電量，每年按300天計（jì）算。
24×306×157×60%=678240KWh≈67.8（萬（wàn）kWh）
年節電費（fèi）（電價0.40元/kWh）
0.4×678240=27萬元
投資回收期:
投資回收期=設備投資總額(元)÷年節電（diàn）費(元)
=18÷27=0.67（年）=8（個月）
由此可判定，該水泥廠機立窯離心風機采用變頻器驅（qū）動後，年節電量67.8萬kWh，年節（jiē）電費27萬元（yuán），投資（zī）回收（shōu）期8個月，技術經濟效益可觀。
該水（shuǐ）泥廠訂購了一台變（biàn）頻調速櫃、內裝森蘭（lán）BT40S250kW變頻器一台，另有空開、熔斷器、電表、指示（shì）燈等，價（jià）值18萬元。投入運行後，變頻（pín）器頻（pín）率調（diào）到35Hz左右滿足機窯立風量要求，這（zhè）時（shí）電（diàn）動機電流210A左右，變頻器輸電壓、298V，實際輸（shū）出功率（lǜ）為
P=√3 IVCOφ4=3×210×298×0.9≈97.5kW
與理論計算值157×0.6=94.2kW基本吻合。
通過以上分析可以看出（chū），風機水泵（bèng）采用（yòng）變頻器調速後，節電效（xiào）果是明顯的（de），此外，機械的轉速降（jiàng）低後，機械的磨損減少（shǎo），使用壽命延長了，間接經濟（jì）效益也（yě）很可觀（guān）。
據不完（wán）全統計，全國風機、水泵、壓縮機就有1500萬台電動機，用電量占全國（guó）總發電（diàn）量的40～50%，這些電動機大多在低的電能利用率下運行，隻要將這些電動機電能利用（yòng）率提高10～15%，全年可節電300億kW以（yǐ）上。
根據火電設計規程SDJ-79規定，燃煤鍋（guō）爐的送、引風機的風量裕度分別為（wéi）5%和5%～10%，風壓裕度（dù）分別為10%和10%～15%。設計過程（chéng）中很難計算管網的阻力（lì）、並考慮到長期運行過程中發生的各種問題，通常總是把係統的大風量和風壓裕度作為選型（xíng）的依據，但風機的型號和係（xì）列是有限的，往往（wǎng）選取不到合適的（de）風機型號時就往上靠（kào），裕度大於20～30%比較常（cháng）見。因此這些風（fēng）機運行時（shí），隻有靠調節風門或風道擋板的開度來滿足生產工藝對風量的要求。風機和水（shuǐ）泵的機械（xiè）特（tè）性均為平方轉矩特性，水泵運行時，靠閥門的（de）開（kāi）度調節（jiē）流量來滿足供水要求（qiú），工況與風機相似，靠調節風門、風道檔板或閥門的開（kāi）度來調節風（fēng）機（jī）風（fēng）量，水泵流量的方法、稱為節流調節，在節流調節過程中，風機或水泵（bèng）固有特性不變、僅（jǐn）僅靠關小風門、擋板或閥門的開度（dù），人為地（dì）增加管路的阻（zǔ）力，由此增大管路係統的損失，不（bú）利於風機，水泵的節能運行。
采用調速控製（zhì）裝置，通過改變風機水泵轉速，從而改變風機風量，水泵流量以適應生產工（gōng）藝的（de）需要，這種（zhǒng）調節方式稱為（wéi）風機水泵（bèng）的調速控製。風（fēng）機、水泵以調速控製方式運行（háng）能耗省，綜合效益（yì）高。交流電機的調速方式有多種、變頻調速是的佳調速方案，它可以實現，風機水泵的無級調（diào）速，並可方便地組成閉環控製係（xì）統、實現恒壓或恒流量控製。
一、風機水（shuǐ）泵變頻調速的節電（diàn）原理：
如圖示為離心風機水泵的風壓、（水壓）H-風量（流量）Q曲線特（tè）性圖：
n1-代表風機水泵 在額定轉速運行（háng）時的特性；
n2-代表風機水（shuǐ）泵降速運行在n2轉速時的特性；
R1-代表風機水泵管路阻力小時的阻（zǔ）力（lì）特性；
R2-代表（biǎo）風機（jī）水（shuǐ）泵管路阻力增大（dà）到某（mǒu）一數組時的（de）阻力特性。
風機水泵在管路特性曲R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風機水泵所需的功率正（zhèng）比於H1與Q1的乘積（jī），即正比於AH1OQ1的（de）麵積。由於工藝要求（qiú）需減小風量（流量）到Q2，實際上通過增加管網管阻，使風機水泵的工作點移到R2上的B點，風壓（水壓）增大到（dào）H2，這時風機水泵（bèng）所需的功率正比H2Q2的麵積，即近比廣BH2OQ2的麵積。顯然風機水泵所需的功率增大了（le）。這種（zhǒng）調（diào）節方式控製雖然簡單、但功率消（xiāo）耗大，不利於節能，是以高運行成本換（huàn）取（qǔ）簡單控製方式。
若采用變頻調速，風機水泵轉速由n1下降（jiàng）到n2，這時工作點由A點移到C點，流量（liàng）仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調速（sù）後風機（水泵）所需的功率正（zhèng）比於H3與Q2的乘積（jī），即正比於CH3OQ2的麵（miàn）積，由圖可見（jiàn）功（gōng）率的減少（shǎo）是明顯的（de）。
二、風機（jī）水源節能（néng）的計算：
風（fēng）機水泵（bèng）流量變化量，如前所述，采用（yòng）變頻調速是節電之有效的措施。根據GB12497對電機經濟濟運行管理的規定有如下的計算公式。
采用檔板調節流（liú）量對應電（diàn）動機輸入功率P1V與流量Q的關係為：
P1V≈[0.45+0.55(Q/QN)2]P1e （1）
式中：P1e——額定流量時電動機輸入功（gōng）率（kW）。
QN——額定流量
三、應（yīng）用實例（lì）：
某水泥廠機立窯離心風機245KW，電機4、實際用風量為（wéi）0.6～0.7，準備改造為變頻器驅動，估算節電率和投資回收期。
取Q/QN=0.65，由（2）式
由（1）式P1V=〔0.45+0.55(0.65)2〕245
=0.6428×245=157(KW)
采取風門調節風（fēng）量時（shí）風（fēng）機所需的軸（zhóu）功率為157kW，變頻（pín）器調速器調風量時相對調節風門調風量的節電（diàn）率為（wéi）0.6。
年節電量，每年按300天計（jì）算。
24×306×157×60%=678240KWh≈67.8（萬（wàn）kWh）
年節電費（fèi）（電價0.40元/kWh）
0.4×678240=27萬元
投資回收期:
投資回收期=設備投資總額(元)÷年節電（diàn）費(元)
=18÷27=0.67（年）=8（個月）
由此可判定，該水泥廠機立窯離心風機采用變頻器驅（qū）動後，年節電量67.8萬kWh，年節（jiē）電費27萬元（yuán），投資（zī）回收（shōu）期8個月，技術經濟效益可觀。
該水（shuǐ）泥廠訂購了一台變（biàn）頻調速櫃、內裝森蘭（lán）BT40S250kW變頻器一台，另有空開、熔斷器、電表、指示（shì）燈等，價（jià）值18萬元。投入運行後，變頻（pín）器頻（pín）率調（diào）到35Hz左右滿足機窯立風量要求，這（zhè）時（shí）電（diàn）動機電流210A左右，變頻器輸電壓、298V，實際輸（shū）出功率（lǜ）為
P=√3 IVCOφ4=3×210×298×0.9≈97.5kW
與理論計算值157×0.6=94.2kW基本吻合。
通過以上分析可以看出（chū），風機水泵（bèng）采用（yòng）變頻器調速後，節電效（xiào）果是明顯的（de），此外，機械的轉速降（jiàng）低後，機械的磨損減少（shǎo），使用壽命延長了，間接經濟（jì）效益也（yě）很可觀（guān）。
