风机和水泵是工业生产里普遍的使用的流体机械，其耗电量在工业用电中占有很大比例。传统风机水泵系统采用挡板或阀门调节流量，存在严重的节流损失，效率低下。变频调速技术通过改变电机转速来调节流量，可以显著提高系统效率，节约大量电能。变频节约能源改造是提高能源利用效率的重要措施。
风机水泵的负载特性是变频节能的理论基础。风机和水泵属于流体机械，其流量与转速成正比，扬程或压力与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。这一特性称为相似定律或比例定律。根据这一定律，当流量减小到额定值的百分之八十时，功率减小到额定值的百分之五十一点二；当流量减小到额定值的百分之六十时，功率减小到额定值的百分之二十一点六。这说明变频调速能带来显著的节约能源的效果。
传统的流量调节方式是节流调节，即通过阀门或挡板增加阻力来减小流量。节流调节虽然设备简单，但存在严重的能量浪费。节流损失等于阀门前后压差乘以流量。当流量减小时，阀门关小，压差增大，节流损失增加。在低流量工况下，大部分功率消耗在阀门上，系统效率极低。
变频调速系统由变频器、电机和风机水泵组成。变频器将工频电源变换为频率可调的电源，驱动电机变速运行。变频调速没有节流损失，电机功率随转速的立方下降，节能效果非常明显。变频调速还能轻松实现软启动，减小启动电流冲击，延长设备寿命。
变频器的选型是节约能源改造的关键环节。变频器的主要参数包括额定功率、额定电流、标称电压等。变频器的额定功率应大于或等于电机功率。变频器的额定电流应大于电机额定电流，并留有一定裕量。对于风机水泵负载，可以再一次进行选择风机泵类专用变频器，具有节能运行模式和转矩提升功能。变频器的控制方式有标量控制和矢量控制两种，风机水泵应用一般会用标量控制即可满足要求。
变频器的安装环境要求清洁、通风、干燥。变频器内部有电力电子器件和电路板，对环境条件敏感。灰尘和腐蚀性气体会导致器件损坏和故障。高温会缩短器件寿命。潮湿会引起绝缘下降和腐蚀。安装时应保证足够的散热空间，便于维护和检修。
变频器的接线包括主电路接线和控制电路接线。主电路接线应采用屏蔽电缆或穿钢管敷设，减小电磁干扰。控制电路接线应与主电路分开，避免干扰。接地应可靠，接地电阻符合标准要求。变频器的输出端禁止连接功率因数补偿电容，否则会损坏变频器。
变频器的调试包括参数设置和运行验证。参数设置包括电机参数、控制参数、保护参数等。电机参数包括额定功率、标称电压、额定电流、额定转速等。控制参数包括频率范围、加减速时间、控制方式等。保护参数包括过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护等。参数设置完成后，应进行空载试运行和负载试运行，验证系统功能正常。
变频器的节能运行模式能更加进一步优化节能效果。节能运行模式根据负载变化自动调整输出电压，降低电机损耗。在低负载工况下，电机不需要满磁通运行，降低电压能减小铁损和铜损。节能运行模式通常可以再节省百分之五到十五的电能。
某化工厂的循环水泵系统来进行了变频节约能源改造。原系统采用两台一百三十二千瓦水泵，一用一备，通过阀门调节流量。改造后安装变频器，根据工艺需求自动调节水泵转速。改造前后对比测试，在满足工艺要求的前提下，平均节电率达到百分之三十五，年节电量约三十万度，投资回收期不到两年。
变频器的谐波问题是节约能源改造需要仔细考虑的问题。变频器是谐波源，会产生高次谐波电流注入电网。谐波会导致电网电压畸变，影响别的设备的正常工作。减小谐波的措施包括安装输入滤波器、选用十二脉动或十八脉动整流器、采用有源滤波器等。对于小功率变频器，谐波问题相对不严重；对于大功率变频器或多台变频器并联运行，应重视谐波治理。
变频器对电机的影响也要关注。变频器输出的电压波形为PWM波形，富有丰富的高频分量。高频电压会在电机绕组上产生过电压，加速绝缘老化。对于长电缆传输，过电压更严重。解决方案包括在变频器输出端安装滤波器、选用变频电机或加强绝缘的电机。
变频器的维护保养是保证系统稳定运行的重要措施。日常维护包括检查变频器的运作时的状态、温度、噪声等。定期维护包括清洁散热器和风扇、检查接线端子、检测电容容量等。变频器的风扇和电容是易损件，应依据使用寿命及时更换。建立维护档案，记录维护历史和故障情况。
综上所述，变频器在风机水泵节约能源改造中具有非常明显的经济效益与社会效益。设计人员应根据负载特性和工况条件，合理选择变频器规格和功能。安装调试应严格按照规范执行，保证系统安全可靠运行。通过变频节约能源改造，可以大幅度降低能源消耗，提高能源利用效率，为企业创造实实在在的经济价值。
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