眾所周知，水泵調速通常都是進行轉速下調，那么水泵的轉速是否可以調高呢？泵 的調速一般不輕易調高轉速，即不超過額定轉速。因為泵機組的轉速大于額定轉速時， 相應地電機轉子和泵葉輪的離心力就會變大，如果泵軸鑄造時均勻性較差或材質的抗裂 性能不好，就有可能出現機械性損耗，甚至可能出現葉輪飛裂現象；且與水泵匹配的電 動機通常也不允許水泵超過額定功率運行（除了瞬時的微量超載外），因此水泵轉速都 是下調的，本文討論的也是水泵轉速下調的情況。

3.2水泵機組能耗分析

水泵機組能耗分析應包括電動機、傳動和水泵三個部分，示意圖如圖3.1

圖3.1水泵能耗分析示意圖

附注：Pi-電動機有功輸入功率；P2-電動機有功輸出功率；Nu-水泵有效功率；Cos0-電動機功率因素; g傳-傳動裝置效率；g泵-水泵效率；g電-電動機效率；N-水泵軸功率

水泵能耗分析應從水泵有效功率Nu和電動機有功輸入功率Pi之間的關系入手，兩 者之間存在如下關系：

Nu=g 泵• g 傳• g 電• Pi    (3.1)

傳動裝置有齒輪、皮帶、聯軸器，而齒輪和皮帶的傳動效率小于1，聯軸器的傳動 效率等于1。通常，水泵采用的是聯軸器傳動，那么由圖3.1有P2=N，公式（3.1)可簡 化為Nu= g泵• g電• Pi，很明顯整個機組的效率不僅與水泵效率有關，與電機效率也有關 系[32]。下面對電動機的特性曲線進行分析。

如圖3.2所示，由效率曲線看出，電動機有很寬的高效區（運>40%)，當電動機空 載或輕載（即零流量或小流量）運行時，電動機效率和功率因數都快速下降，因此電動 機的轉速比應在一定范圍內才行。

注：g-效率曲線；Cos0-功率因素曲線；電動機負載率

文獻[33]中，對富士:FRN110P9S-4JE型變頻器及其供電的Y315S-4型電機組成系統 進行了效率測定，實驗數據如表3.1所示。

表3.1變頻器及電機效率-變速比實驗數據

k     1     0.95 0.9   0.85 0.8

電機效率       0.9345     0.9291     0.9251     0.9218     0.9083

變頻器效率    0.9779     0.9768     0.9738     0.9688     0.9668

k     0.75 0.7   0.65 0.6   0.5

電機效率       0.9001     0.8945     0.8501     0.8356     0.7675

變頻器效率    0.9642     0.9631     0.9604     0.9551     0.9478

實驗結果表明，在電動機轉速比不低于0.6時電動機效率和變頻器的效率下降值都 在可接受范圍內，而調速比小于0.6時，二者效率明顯下降。因此可見，當采用變頻器 對電動機進行調速時，并不是電機轉速想降多少就降多少，而是有一定范圍的，否則電 動機和變頻器的效率會急速下降，反而造成整個系統不節能。

我們知道，水泵和電動機通過聯軸器連接，電動機通過聯軸器帶動水泵運轉，變頻 器對電動機轉速的改變勢必也會改變水泵葉輪的轉速，那么水泵轉速的改變會對水泵本 身效率產生什么樣的影響呢？下面將進行分析。