水泵變頻調(diào)速應(yīng)用的注意事項(xiàng)（2）

　　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(huì)急劇下降，但若電機(jī)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(huì)使電機(jī)效率下降過快，最終都影響到整個(gè)水泵機(jī)組的效率。而且自冷電機(jī)連續(xù)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也會(huì)因風(fēng)量不足影響散熱，威脅電機(jī)安全運(yùn)行。

　　3 管路特性曲線對(duì)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(shè)計(jì)工況相同的3個(gè)供水系統(tǒng)里（即最大設(shè)計(jì)工況點(diǎn)均為A點(diǎn)，均需把流量調(diào)為QB），水泵型號(hào)相同，但管路特性曲線卻不相同，分別為：
①H=H1+S1·Q2（H0=H1） ②H=H2+S2·Q2（H0=H2，H1＞H2） ③H=S3·Q2（H0=H3=0）
　　很顯然，若采用關(guān)閥調(diào)節(jié)，則3個(gè)系統(tǒng)滿足流量QB的工況點(diǎn)均為B點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的軸功率為NB；若采用調(diào)速運(yùn)行，則3個(gè)系統(tǒng)滿足流量QB的工況點(diǎn)分別為C，D，E點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速分別為n1，n2，n3，相應(yīng)的軸功率分別為NC，ND，NE。由于N∝Q·H，所以各點(diǎn)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(shí)，H0越小，節(jié)能效果越好。反之，當(dāng)H0大到一定程度時(shí)，受電機(jī)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(fèi)。

　　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(yīng)用得更廣泛，而后者技術(shù)上更為合理，雖然實(shí)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(duì)離心泵“流量大時(shí)揚(yáng)程低，流量小時(shí)揚(yáng)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(yùn)行揚(yáng)程保持不變，即等于設(shè)計(jì)揚(yáng)程。若采用關(guān)閥調(diào)節(jié)，當(dāng)流量由Q2→Q1時(shí)，則工況點(diǎn)由A1變?yōu)锳2，浪費(fèi)揚(yáng)程△H=H1-H3=△H1+△H2。若采用變頻恒壓供水，則自動(dòng)將轉(zhuǎn)速調(diào)至n1，工況點(diǎn)處于B1點(diǎn)（參見圖3）。由于變頻調(diào)速是無級(jí)變速，可以實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)，所以，恒壓供水工況點(diǎn)始終處于直線H=H2上，在控制方式上，只需在水泵出口設(shè)定一個(gè)壓力控制值，比較簡(jiǎn)單易行。顯然，恒壓供水節(jié)約了△H1，而沒有考慮△H2。因此，它不是最經(jīng)濟(jì)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(shè)置不同。它使水泵揚(yáng)程不確定，而是沿管路特性曲線移動(dòng)（參見圖3）。當(dāng)流量由Q2→Q1時(shí)，自動(dòng)將轉(zhuǎn)速調(diào)至n2，工況點(diǎn)處于B2點(diǎn)。此時(shí)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(shí)揚(yáng)程的浪費(fèi)，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(diǎn)壓力恒定，它一般有2種形式：
　　4.2.1 由流量Q確定水泵揚(yáng)程
　　流量計(jì)將測(cè)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(yáng)程H，通過調(diào)速使H沿設(shè)計(jì)管路特性曲線移動(dòng)。
　　但在生產(chǎn)實(shí)踐中情況比較復(fù)雜。對(duì)于單條管路輸水系統(tǒng)，是可以得到與之對(duì)應(yīng)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(shí)踐中，只能根據(jù)管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，通過盡時(shí)能接近實(shí)際的假設(shè)，計(jì)算出近似的管路特性曲線。
　　4.2.2 由最不利點(diǎn)壓力Hm確定水泵揚(yáng)程
　　即需在管網(wǎng)最不利點(diǎn)設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳設(shè)備，并向控制室傳回信號(hào)，控制器據(jù)此使水泵按滿足最不利點(diǎn)壓力所需要的揚(yáng)程運(yùn)行、由于管網(wǎng)最不利點(diǎn)往往距離泵站較遠(yuǎn)，遠(yuǎn)傳信號(hào)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(jī)因素的影響，都會(huì)使實(shí)際最不利點(diǎn)和設(shè)計(jì)最不利點(diǎn)發(fā)生一些偏差，給變壓供水的實(shí)施帶來困難。

　　5 結(jié)論

　�、僮冾l調(diào)速是一種應(yīng)用廣泛的水泵節(jié)能技術(shù)，但卻具有較為嚴(yán)格的適用條件，不可能簡(jiǎn)單地應(yīng)用于任何供水系統(tǒng)，具體采取何種節(jié)能措施，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況區(qū)別對(duì)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(yáng)程比例較大的供水系統(tǒng)。
　　③變頻調(diào)速個(gè)適用于流量較穩(wěn)定，工況點(diǎn)單一以及靜揚(yáng)程占總揚(yáng)程比例較大的供水系統(tǒng)。
　�、茏冾l變壓供水優(yōu)于變頻恒壓供水。

參考文獻(xiàn)：
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