叶片式风机的相似定律及其变频调速节能原理的分析

　　叶片式风机水泵属平方转矩型负载，即其轴上需要提供的转矩与转速的二次方成正比。风机水泵在满足三个相似条件（几何相似、运动相似和动力相似）的情况下遵循相似定律。对于同一台风机（或水泵），当输送流体的密度籽不变仅转速改变时，其性能参数的变化遵循比例定律，即流量与转速的一次方成正比；压头（扬程）与转速的二次方成正比；轴功率则与转速的三次方成正比。所以有人认为，如果水泵转速是其额定转速的50%时，则功耗只有额定值的12.5%，节能率可达87.5%。

　　果真如此吗？否。风机水泵比例定律的三大关系式的使用是有条件的，在实际使用中，风机水泵由于受系统参数和运行工况的限制，并不能简单地套用比例定律来计算调速范围和估算节能效果，而应将实际工况转化为相似工况后，才能用比例定律进行计算，其结果的差别还是很大的。作为变频器的生产厂家，特别是专门研究变频控制的专家学者，必须明明白白地告诉用户，风机水泵的变频节能到底是怎么一回事，而不能有意无意地误导用户，片面夸大节能效果。

　1 风机（水泵）的几何相似、运动相似和动力相似

　　两台泵（风机）若几何相似，就是说它们的形状完全相同，只是大小不同，其中一台泵（风机）相当于另一台泵（风机）按一定比例的放大或缩小。举个形象的例子，两张不同比例尺的中国地图，它们是几何相似的，但大小相差一定的倍数。应指出的是，本讲所说的两台泵（风机）几何相似，是指其通流部分的几何相似，并不是要求泵（风机）之间的轮廓外形也必须几何相似。

　　两台泵（风机）的运动相似是指两台几何相似泵（风机）通流部分各对应点的速度三角形相似。显然，只有当两台泵（风机）的通流部分几何相似，才有可能运动相似，但满足几何相似条件的，不一定满足运动相似的条件，只有当两台几何相似泵（风机）都在对应的工况点运行时（例如：都运行在最高效率工况点时），才是运动相似，所以运动相似又称工况相似。

　　两台风机（水泵）的动力相似则是指作用于两台泵（风机）内各对应点上力的方向相同，大小成比例。

　　作用于泵（风机）内流体的力主要有惯性力、粘性力的总压力。因此，为使泵（风机）中的动力相似，必须让对应点上的惯性力与弹性力（或压力与密度）之比相等，惯性力与粘性力之比相等。