水泵变频调速应用注意事项

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发布时间:2017年6月17日

摘要:变频调速在泵与风机的节能方面应用广泛,但在实际应用中往往由于对影响其节能效果的因素考虑不周,导致选择与使用存在着较大的盲目性,影响其节能效益的发挥。以水泵为例,针对影响其调速范围、节能效果的一些主要因素,进行了对症分析和探讨,在此基础上指出了变频调速的适用范围。
  关键词:水泵;节能;变频调速
  中图分类号:TU991.35
  文献标识码:B
  文章编号:1009-2455(2002)05-0045-03

  近几年变频调速在供水系统发展很快,但在实际应用中仍然存在着较大的盲目性,导致节能效果不尽人意。本文针对变频调速在水泵节能方面谈一些浅显的看法,以供商酌。

1 变频调速与水泵节能

  水泵节能离不开工况点的合理调节。其调节方式不外乎以下两种:管路特性曲线的调节,如关阀调节;水泵特性曲线的调节,如水泵调速、叶轮切削等。在节能效果方面,改变水泵性能曲线的方法,比改变管路特性曲线要显著得多[1]。因此,改变水泵性能曲线成为水泵节能的主要方式。而变频调速在改变水泵性能曲线和自动控制方面优势明显,因而应用广泛。但同时应该引起注意的是,影响变频调速节能效果的因素很多,如果盲目选用,很可能事与愿违。

2 影响变频调速范围的因素

  水泵调速一般是减速问题。当采用变频调速时,原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生了较大的变化,另外如管路特性曲线、与调速泵并列运行的定速泵等因素,都会对调速的范围产生一定影响。超范围调速则难以实现节能的目的。因此,变频调速不可能无限制调速。一般认为,变频调速不宜低于额定转速50%,最好处于75%~100%,并应结合实际经计算确定。
2.1 水泵工艺特点对调速范围的影响
  理论上,水泵调速高效区为通过工频高效区左右端点的两条相似工况抛物线的中间区域OA1A2(见图1)。实际上,当水泵转速过小时,泵的效率将急剧下降,受此影响,水泵调速高效区萎缩为PA1A2[2](显然,若运行工况点已超出该区域,则不宜采用调速来节能了。)图中H0B为管路特性曲线,则CB段成为调速运行的高效区间。为简化计算,认为C点位于曲线OA1上,因此,C点和A1点的效率在理论上是相等的。C点就成为最小转速时水泵性能曲线高效区的左端点。

因此,最小转速可这样求得:
  由于C点和A1点工况相似,根据比例律有:
    (QC/Q1)2=HC/H1
  C点在曲线H=H0+S·Q2上有:
    HC=H0+S·QC2
  其中,HC、QC为未知数,解方程得:
    HC=H1×H0/(H1-S·Q12)
    QC=Q1×[H0/(H1-S·Q12)]1/2
  根据比例律有:
    nmin=n0×[H0/(H1-S·Q12)]1/2
2.2 定速泵对调速范围的影响
  实践中,供水系统往往是多台水泵并联供水。由于投资昂贵,不可能将所有水泵全部调速,所以一般采用调速泵、定速泵混合供水。在这样的系统中,应注意确保调速泵与定速泵都能在高效段运行,并实现系统最优。此时,定速泵就对与之并列运行的调速泵的调速范围产生了较大的影响[2]。主要分以下两种情况:
2.2.1 同型号水泵一调一定并列运行时,虽然调度灵活,但由于无法兼顾调速泵与定速泵的高效工作段,因此,此种情况下调速运行的范围是很小的。
2.2.2 不同型号水泵一调一定并列运行时,若能达到调速泵在额定转速时高效段右端点扬程与定速泵高效段左端点扬程相等。则可实现最大范围的调速运行。但此时调速泵与定速泵绝对不允许互换后并列运行。
2.3 电机效率对调速范围的影响
  在工况相似的情况下,一般有N∝n3,因此随着转速的下降,轴功率会急剧下降,但若电机输出功率过度偏移额定功率或者工作频率过度偏移工频,都会使电机效率下降过快,最终都影响到整个水泵机组的效率。而且自冷电机连续低速运转时,也会因风量不足影响散热,威胁电机安全运行。