水泵轴功率的节能分析介绍

电动机是通过克服水泵供水时的阻转矩而旋转和作功的，因此在分析P_L的大小时，必须首先了解水泵阻转矩的形成及其规律。

1.水泵的机械特性 水泵的阻转矩是由水流对叶片的反作用力构成的。迄今为止，被学术界公认的基本表达式为

T_L=T₀+K_Tn²_L （12-22）

式中 T_L———水泵的阻转矩（N）；

T₀———空载转矩（N）；

n_L———负载的转速（r/min）；

K_T———转矩比例常数。

式（12-22）通常称为离心式水泵的机械特性方程，其机械特性曲线如图12_-24所示。

在这里，空载转矩T₀是水泵本身的损耗转矩，数值上等于空转时电动机轴上的阻转矩，主要由各部分的摩擦力和其他阻力构成。由于与额定转矩相比，所占比例很小，在粗略估算中，常被忽略不计，从而使式（12-22）成为

T_L≈K_Tn²_L （12-23）

所以，离心式水泵常被称为二次方律负载。这个规律是离心式水泵的固有特性，是不以控制方式不同而转移的。就是说，水路的管道系统不论采取哪种方式进行控制，只要转速改变了，水流对叶片的反作用力所构成的阻转矩都将符合此规律。

图12-24 水泵的机械特性(www.xing528.com)

2.轴功率的计算 电动机输出的是机械功率，它与转矩和转速的乘积成正比：

将式（12-22）代入式（12-24），则负载功率的计算如下：

式中 P₀———空载功率或损耗功率（kW）；

K_P0和K_P———比例常数。

如果忽略空载功率，则

P_L≈K_Pn³_L （12-26）

3.广义地理解空载功率 上面对空载转矩和空载功率的含义是单纯从电动机的角度出发的狭义上解释。但如上所述，作为一个供水系统，其流体功率中，还有一个克服静态扬程所必需的空载功率。把流体功率中的空载功率也归算到电动机轴上，便是广义的空载功率的含义。

因此，对于一个用于水泵装置的电力拖动系统来说，式（12-23）中的空载功率P₀应该广义地理解为既包括水泵空转时的机械损耗，也包括流体功率中的空载功率。

许多变频器的营销公司喜欢根据式(12-26)来宣传变频调速的节能效果，如果用于供水系统，是言过其实的：如果用于循环水系统，则误差较小。