水泵變頻調(diào)速無負壓節(jié)能供水設備應用的注意事項
水泵變頻調(diào)速無負壓節(jié)能供水設備應用的注意事項
近幾年變頻調(diào)速無負壓節(jié)能供水設備在供水系統(tǒng)發(fā)展很快,，但在實際應用中仍然存在著較大的盲目性,，導致節(jié)能效果不盡人意,。本文針對變頻調(diào)速無負壓節(jié)能供水設備在水泵節(jié)能方面談一些淺顯的看法,，以供商酌,。
1 變頻調(diào)速無負壓節(jié)能供水設備與水泵節(jié)能
水泵節(jié)能離不開工況點的合理調(diào)節(jié),。其調(diào)節(jié)方式不外乎以下兩種：管路特性曲線的調(diào)節(jié),，如關(guān)閥調(diào)節(jié),；水泵特性曲線的調(diào)節(jié)，如水泵調(diào)速,、葉輪切削等,。在節(jié)能效果方面,，改變水泵性能曲線的方法，比改變管路特性曲線要顯著得多[1],。因此,，改變水泵性能曲線成為水泵節(jié)能的主要方式。而變頻調(diào)速無負壓節(jié)能供水設備在改變水泵性能曲線和自動控制方面優(yōu)勢明顯,，因而應用廣泛,。但同時應該引起注意的是，影響變頻調(diào)速節(jié)能效果的因素很多,，如果盲目選用,，很可能事與愿違。
2 影響變頻調(diào)速無負壓節(jié)能供水設備范圍的因素
水泵調(diào)速一般是減速問題,。當采用變頻調(diào)速時,，原來按工頻狀態(tài)設計的泵與電機的運行參數(shù)均發(fā)生了較大的變化，另外如管路特性曲線,、與調(diào)速泵并列運行的定速泵等因素,，都會對調(diào)速的范圍產(chǎn)生,，一,，定影響。超范圍調(diào)速則難以實現(xiàn)節(jié)能的目的,。因此,，變頻調(diào)速不可能，無,，限,，制調(diào)速。一般認為,，變頻調(diào)速不宜低于額定轉(zhuǎn)速50％,，處于75％～100％較好，并應結(jié)合實際經(jīng)計算確定,。
2.1 水泵工藝特點對調(diào)速范圍的影響
理論上,，水泵調(diào)速高，效區(qū)為通過工頻高,，效區(qū)左右端點的兩條相似工況拋物線的中間區(qū)域OA1A2（見圖1）,。實際上，當水泵轉(zhuǎn)速過小時,，泵的效率將急劇下降,，受此影響，水泵調(diào)速高,，效區(qū)萎縮為PA1A2[2]（顯然,，若運行工況點已超出該區(qū)域,，則不宜采用調(diào)速來節(jié)能了。）圖中H0B為管路特性曲線,，則CB段成為調(diào)速運行的高,，效區(qū)間。為簡化計算,，認為C點位于曲線OA1上,，因此，C點和A1點的效率在理論上是相等的,。C點就成為較小轉(zhuǎn)速時水泵性能曲線高,，效區(qū)的左端點。
因此,，較小轉(zhuǎn)速可這樣求得：
由于C點和A1點工況相似,，根據(jù)比例律有：
(QC/Q1)2=HC/H1
C點在曲線H=H0+S·Q2上有：
HC=H0+S·QC2
其中，HC,、QC為未知數(shù),，解方程得：
HC=H1×H0/(H1-S·Q12)
QC=Q1×[H0/(H1-S·Q12)]1/2
根據(jù)比例律有：
nmin=n0×[H0/(H1-S·Q12)]1/2
2.2 定速泵對調(diào)速范圍的影響
實踐中，供水系統(tǒng)往往是多臺水泵并聯(lián)供水,。由于投資昂貴,，不可能將所有水泵全部調(diào)速，所以一般采用調(diào)速泵,、定速泵混合供水,。在這樣的系統(tǒng)中，應注意確保調(diào)速泵與定速泵都能在高,，效段運行,，并實現(xiàn)系統(tǒng)較優(yōu)。此時,，定速泵就對與之并列運行的調(diào)速泵的調(diào)速范圍產(chǎn)生了較大的影響[2],。主要分以下兩種情況：
2.2.1 同型號水泵一調(diào)，一,，定,，并列運行時，雖然調(diào)度靈活,，但由于無法兼顧調(diào)速泵與定速泵的高,，效工作段，因此,，此種情況下調(diào)速運行的范圍是很小的,。
2.2.2 不同型號水泵一調(diào)，一，定,，并列運行時,，若能達到調(diào)速泵在額定轉(zhuǎn)速時高，效段右端點揚程與定速泵高,，效段左端點揚程相等,。則可實現(xiàn)較大范圍的調(diào)速運行。但此時調(diào)速泵與定速泵 不允許互換后并列運行,。
2.3 電機效率對調(diào)速范圍的影響
在工況相似的情況下,，一般有N∝n3，因此隨著轉(zhuǎn)速的下降,，軸功率會急劇下降,，但若電機輸出功率過度偏移額定功率或者工作頻率過度偏移工頻，都會使電機效率下降過快,， 終都影響到整個水泵機組的效率,。而且自冷電機連續(xù)低速運轉(zhuǎn)時，也會因風量不足影響散熱,，威脅電機安全運行,。
3 管路特性曲線對調(diào)速節(jié)能效果的影響
雖然改變水泵性能曲線是水泵節(jié)能的主要方式，但是在不同的管路特性曲線中,，調(diào)速節(jié)能效果的差別卻是十分明顯的,。為了直觀起見，這里采用圖2說明,。在設計工況相同的3個供水系統(tǒng)里（即較大設計工況點均為A點,，均需把流量調(diào)為QB）,，水泵型號相同,，但管路特性曲線卻不相同，分別為：
?、貶=H1+S1·Q2（H0=H1）
?、贖=H2+S2·Q2（H0=H2，H1＞H2）
?、跦=S3·Q2（H0=H3=0）
很顯然,，若采用關(guān)閥調(diào)節(jié)，則3個系統(tǒng)滿足流量QB的工況點均為B點,，對應的軸功率為NB,；若采用調(diào)速運行，則3個系統(tǒng)滿足流量QB的工況點分別為C,，D,，E點，其對應的運行轉(zhuǎn)速分別為n1，n2,，n3,，相應的軸功率分別為NC，ND,，NE,。由于N∝Q·H，所以各點軸功率滿足NB＞NC＞ND＞NE,。
可見,，在管路特性曲線為H=H0+S·Q2的系統(tǒng)中采用調(diào)速節(jié)能時，H0越小,，節(jié)能效果越好,。反之，當H0大到,，一,，定，程度時,，受電機效率下降和調(diào)速系統(tǒng)本身效率的影響,，采用變頻調(diào)速可能不節(jié)能甚至反而增加能源浪費。
4 兩種調(diào)速供水方式節(jié)能效果比較
在供水系統(tǒng)中,，變頻調(diào)速無負壓節(jié)能供水設備一般采用以下2種供水方式：變頻恒壓變流量供水和變頻變壓變流量供水,。其中，前者應用得更廣泛,，而后者技術(shù)上更為合理,，雖然實施難度更大，但代表著水泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向,。
4.1 變頻恒壓（變流量）供水
所謂恒壓供水方式,，就是針對離心泵“流量大時揚程低，流量小時揚程高”的特性,，通過自控變頻系統(tǒng),，無論流量如何變化，都使水泵運行揚程保持不變,，即等于設計揚程,。若采用關(guān)閥調(diào)節(jié)，當流量由Q2→Q1時,，則工況點由A1變?yōu)锳2,，浪費揚程△H=H1-H3=△H1+△H2。若采用變頻恒壓供水,，則自動將轉(zhuǎn)速調(diào)至n1,，工況點處于B1點（參見圖3）,。由于變頻調(diào)速是無級變速，可以實現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié),，所以,，恒壓供水工況點始終處于直線H=H2上，在控制方式上,，只需在水泵出口設定一個壓力控制值,，比較簡單易行。顯然,，恒壓供水節(jié)約了△H1,，而沒有考慮△H2。因此,，它不是較經(jīng)濟的供水調(diào)節(jié)方式,，尤其在管路阻力大，管路特性曲線陡曲的情況下,，△H2所占的比重更大,，其局限性就顯而易見。
4.2 變頻變壓（交流量）供水
變壓供水方式控制原理和恒壓供水相同,，只是壓力設置不同,。它使水泵揚程不確定，而是沿管路特性曲線移動（參見圖3）,。當流量由Q2→Q1時,，自動將轉(zhuǎn)速調(diào)至n2，工況點處于B2點,。此時水泵軸功率n2小于恒壓供水水泵軸功率N1,。變壓供水理論上避免了流量減少時揚程的浪費，顯然優(yōu)于恒壓供水,。
但變壓供水本質(zhì)上也是一種恒壓,，不過將水泵出口壓力恒定變成了控制點壓力恒定，它一般有2種形式：
4.2.1 由流量Q確定水泵揚程
流量計將測得的水泵流量Q反饋給控制器,，控制器根據(jù)H=H0+S·Q2確定水泵揚程H,，通過調(diào)速使H沿設計管路特性曲線移動,。
但在生產(chǎn)實踐中情況比較復雜,。對于單條管路輸水系統(tǒng)，是可以得到與之對應的一條管路特性曲線的,。而在市政供水管網(wǎng)中,，則很難得到一條確定的管路特性曲線。在實踐中,，只能根據(jù)管網(wǎng)實際運行情況,，通過盡時能接近實際的假設，計算出近似的管路特性曲線。
4.2.2 由較不利點壓力Hm確定水泵揚程
即需在管網(wǎng)較不利點設置壓力遠傳設備,，并向控制室傳回信號,，控制器據(jù)此使水泵按滿足較不利點壓力所需要的揚程運行、由于管網(wǎng)較不利點往往距離泵站較遠,，遠傳信號顯得不太方便,，而且，在市政供水系統(tǒng)中,，由于管網(wǎng)的調(diào)整,，用水狀況的變化等隨機因素的影響，都會使實際較不利點和設計較不利點發(fā)生一些偏差,，給變壓供水的實施帶來困難,。
5 無負壓節(jié)能供水設備結(jié)論
①變頻調(diào)速無負壓節(jié)能供水設備是一種應用廣泛的水泵節(jié)能技術(shù),，但卻具有較為嚴格的適用條件,，不可能簡單地應用于任何供水系統(tǒng)，具體采取何種節(jié)能措施,，應結(jié)合實際情況區(qū)別對待
?、谧冾l調(diào)速適用于流量不穩(wěn)定，變化頻繁且幅度較大,，經(jīng)常流量明顯偏小以及管路損失占總揚程比例較大的供水系統(tǒng),。
③變頻調(diào)速個適用于流量較穩(wěn)定,，工況點單一以及靜揚程占總揚程比例較大的供水系統(tǒng),。
④變頻變壓供水優(yōu)于變頻恒壓供水,。
- 上一篇：別墅無負壓供水設備如何延長水泵使用壽命 2013/4/25
- 下一篇：無負壓變頻供水設備報價對泵的選型步驟與方法 2013/4/25
