水泵拖动电机能耗一直是城市供水企业的生产成本中的主要部分。设计中一般均以高日高时为设计点，并且留有一定的设计裕量，表面上看已满足了供水需求，但实际上大部分时间系统均不能满足实际的供水量变化，尤其在后半夜或所需供水量极小时，所需配水扬程就变得很低，而泵的特性却是随着流量的减少，扬程增大。为了使管网压力不致过大，不得不采取阀门调节的方式。也有的水厂设计使用较多的水泵，变机组运行的方式，但并联运行台数过多同样也不是最经济的运行方法。采用大容量少台数相同型号机组组合，再因地制宜合理选用高效率的调速电机泵组，可以实现大容量机组软起动，可以有效地减少水泵开停次数，同时使供水的调度管理方便灵活，使服务压力变化平稳，完全能消除开停泵的压力波动，特别是可以消除水锤的严重危害，延长机泵等设备的使用寿命，提高服务质量，使泵站能耗有较大幅度的下降，对供水企业节能降耗，内部挖潜很有好处，是比较理想的运行方式。

内馈电机斩波控制调速的原理

       根据电机学的理论，电机的转速与机械功率及电磁转矩成如下关系：

    ..................（1）
式中：   Ω 为机械转速    PM 为机械功率    T 为电磁转矩

      公式(1)表明，电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩控制获得调节。电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大小，当负载转矩一经为客观的工况所确定之后，电磁转矩就随之被决定了，因此，电磁转矩不仅与调速控制无关，而且不能随意改变。电磁转矩对转速的作用只表现在调速的过渡过程中，转矩的变化是转速响应滞后的结果，在一定的功率控制作用下，电磁转矩随转速响应自动减小，直至新的负载平衡时为止。因此，改变电机的转速便是改变电动机的轴功率，通过功率控制来实现电动机的调速。
      通过功率控制来实现电动机的调速控制，当电动机的轴功率增大时，转速升高，反之，转速降低。内馈调速电机是通过将转子的部分功率(即电转差功率)移出来，以电能的形式反馈给电机定子上安装的调节绕组，来实现电机的功率控制。转子反馈给调节绕组的功率越多，电动机的机械功率越少，转速越低；反之，转子反馈给调节绕组的功率越少，电动机的机械功率越多，转速就越高。
      由图一可以看出，由于转子的部分功率被移出，故转化为轴功率Pm的部分减少，因此电动机的转速下降:转子移出Pes的功率越大，调节绕组(利用绕组多重化技术嵌在定子铁芯上的辅助绕组)的功率圆P3越大，轴功率Pm面积越小，转速就越低。反之则相反。调节绕组在接受转子输入的功率P3时，又通过旋转磁场这一电磁通道，将能量返还转子，这部分功率只是在转子与调节绕组之间循环，不需要经过电源供应，这是内馈区别于普通串级调速技术的最大特点。

图一 内馈调速的能量原理图

日期	送水量 m3	生产耗电量	生产单耗	机组耗电量	一次电压	一次电流	机组电流
5 日	73590	32720	0.445	8280	10.2	22	41
6 日	74050	31920	0.431	8460	10.1	22	40
7 日	73820	31440	0.426	8280	10.2	21	41
8 日	73950	31880	0.431	8280	10.1	21	41
9 日	73940	32000	0.433	8460	10.2	21	42
10 日	72810	30320	0.416	8100	10.1	21	41
11 日	74010	32440	0.438	8460	10.1	22	42
12 日	76120	32960	0.433	8280	10	21	41
13 日	76710	31440	0.41	8460	10.2	22	42
14 日	76830	32680	0.425	8460	10.2	22	42
15 日	76370	31600	0.414	8460	10.2	22	42
16 日	74290	32600	0.439	8100	10.2	22	41
17 日	73870	31200	0.422	8100	10.1	21	40
18 日	73490	30480	0.414	8100	10.1	21	40
19 日	73250	32040	0.437	8280	10.1	21	41
20 日	73080	32240	0.441	8460	10.1	21	41
21 日	73000	31880	0.437	8100	10.1	21	40
22 日	73840	31880	0.431	8280	10.1	21	40
18 天合计	1337080	573720		149580
平均	74282	31873.3	0.429	8310	10.1	21.4	41

       由1月5日～1月22日连续18天生产记录可以看出，开3机组时，机组耗电量日均8310kwh，平均单耗为0.429。

三、 改造后， 2机组性能参数如下：
       1、 水泵              600S-32
           流量              3168m3/h
           扬程              32m
           转速              970r/min
           轴功率            314kw
           效率              88％
       2、 电机              YRNT450-6
           功率              400kw
           电压              10KV
           额定电流          30.1A
           转子电流          390A
           转子电压          643V
           效率              93.17％
       3、 空载运行参数:
      2001年2月17日对2机组进行空载试运行，参数如下：
      空载电流A相：11.2A;    B相：11.2A     C相：11.5A
      运行一次电压：10.1KV
      电机运行平稳，无异声，无振动，电流无摆动。
       4、 2月19日，2机组调速运行一次成功，各项运行参数如下：
      （1）全速运行参数：
        转速:      970r/min
        运行电流:  A相：22.8A    B相：22.9A     C 相：23.0A
        水量:      一干管: 860m3/h  (瞬时量)
                   二干管: 2810m3/h (瞬时量)
        出口压力： 0.23Mpa
        管内压力： 0.16Mpa
      （2）（2） 2月20日～2月27日调速运行各项运行参数如下：（2月22日由于大雾造成停电，临时开3机组，22日数据未作统计）:

日期1月	送水量m3	生产耗电量kwh	生产单耗 kwh/m3	机组耗电量kwh	一次电压KV	机组电流A	转速 rpm		出口压力Mpa
							最高	最低
20 日	75170	25840	0.344	4500	10.2	21	840	660	0.18
21 日	75270	25280	0.336	4800	10.1	21.5	850	680	0.18
23 日	73680	27240	0.39	4500	10.2	21	900	635	0.17
24 日	75050	26800	0.357	4900	10	22	850	700	0.19
25 日	75300	26080	0.346	4400	10.1	20	850	750	0.17
26 日	75340	27240	0.361	4900	10	22	870	650	0.17
27 日	75320	26880	0.357	4900	10.2	19	850	690	0.16
合计	525130	185360		32900
平均	75019	26480	0.353	4700

四、 对比分析
      由2月20日～27日生产记录可以看出，整个机组日平均水量由改造前的74282m3/d到改造后的75019m3/d，变化不大。
      生产耗电量由31873kwh/d降到26480kwh/d，日节电5393kwh，排除天气情况，非生产用电减少等因素，日均耗电下降较大。
      由2机组与3机组耗电对比可以看出，改造前3机组日均耗电量为8310kwh，改造后2机组日均耗电降为4700kwh，平均日节电3610kwh，节电率达到43%。

      浙江某水厂

      浙江某水厂是该市区独立的供水单位，出厂水压一般都在0.3MPa以上，另外白天的水量较大，调速设备运行后，有时白天处在全速运行，或周期换泵调速泵停用，节能效果受到一定制约，既使这样，节约效果还比较明显。现根据四年年终报表安装调速前与安装调速后在运行工况基本相同情况下的数据，如下所示：(电价：0.5元/KWh)

年份	水量（ KT ）	电量（ KWh ）	配水单位电耗（ kWh/KT ）	节电率	节电费（万元）
96 年（未安装）	18146.79	2959645	432.51
97 年（运行）	19803.76	2786389	380.34	13.7%	22.18
98 年 ( 半年改造停用）	21376.91	3250657	428.53	6.7%	11.8
99 年（运行）	22825.47	3222054	394.89	13.4%	25.04

      由上表可见，由于采取了高效率的内馈电机斩波控制调速技术，在年总流量从1996年的18146.79Km3增加到1999年时的22825.47 Km3后，供水量增加了26％，而配水单位电耗仍有较明显降低，运行中实际节电率三年仍达到13.4%。

      我国节能法第三十九条第二款规定：逐步实现电动机、风机、泵类设备和系统的经济运行，发展电机调速节电和电力电子节电技术，开发、生产、推广质优、价廉的节能器材，提高电能利用效率。生产机械的自动化和现代化，是水工业可持续发展的关键一环，技术设备落后，是我们很多水厂无法低成本、高质量生产的根源。内馈电机斩波控制调速装置在高压电机节能调速领域具有经济性好，可靠性高，调速效率高等优点。将在市政水行业得到广泛的应用。