水泵變頻運(yùn)行分析

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1、水泵變頻運(yùn)行分析1引言水泵采用變頻調(diào)速可以達(dá)到很好的節(jié)能效果，這在同行業(yè)中已經(jīng)有很多人寫了大量的論文進(jìn)行論述。但其結(jié)果卻冇很多不盡人意的地方，冇很多結(jié)論茯至是錯(cuò)誤的和無(wú)法解釋清楚的，本文以簡(jiǎn)易的圖解分析法來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的解釋和分析。2水泵變頻運(yùn)行分析的誤區(qū)2?1有很多人在水泵變頻運(yùn)行的分析中都習(xí)慣引用風(fēng)機(jī)水泵中的比例定律流量比例定律Ql/Q2=nl/n2揚(yáng)程比例定律Hl/H2=(nl/n2)2軸功率比例定律Pl/P2=(nl/n2)3并曲此得出結(jié)論：水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，水泵的揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，水泵的輸出功率與轉(zhuǎn)速的3次方成

2、正比。以上結(jié)論確實(shí)是由風(fēng)機(jī)和水泵的比例定律屮引導(dǎo)出來(lái)的，但是卻無(wú)法解釋如下問(wèn)題：(1)為什么水泵變頻運(yùn)行吋頻率在30-35HZ以上吋才出水？(2)為什么水泵在不出水時(shí)屯流和功率極小，一旦出水吋電流和功率會(huì)有一個(gè)突跳，然后才隨著轉(zhuǎn)速的升高而升高？2.2繪制水泵的性能特性曲線和管道阻力曲線很多人繪制出水泵的性能特性曲線和管道阻力曲線如圖1所示。圖丄水泵的特性曲線圖1中，水泵在工頻運(yùn)行的特性曲線為F1,額定工作點(diǎn)為A,額定流量QA,額定揚(yáng)程HA,管網(wǎng)理想阻力曲線R1=KQ與流量Q成正比。采用節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)的實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線R2,工作點(diǎn)為B,

3、流量QB,揚(yáng)程HB。采用變頻調(diào)速且沒(méi)有節(jié)流的特性曲線F2,理想工作點(diǎn)為C,流量QC,揚(yáng)程HC;這里QB=QCo按圖1中所示曲線，要想用調(diào)速的方法將流量降到零，必須將變頻器的頻率也降到零，但這與實(shí)際情況是不相符的。實(shí)際水泵變頻調(diào)速時(shí)，頻率降到30~35Hz以下時(shí)就不出水了，流量已經(jīng)降到零。2.3變頻泵與工頻泵并聯(lián)變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于工頻泵出口壓力大，變頻泵出口壓力小,因此懷疑變頻泵是否會(huì)不出水？是否工頻泵的水會(huì)向變頻泵倒灌？3以上分析的誤區(qū)(1)相似定律確實(shí)是風(fēng)機(jī)水泵在理論分析當(dāng)中的一條很重要的定律，它表明相似泵(或風(fēng)機(jī))

4、在相似工況下運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)各參數(shù)之相互關(guān)系的計(jì)算公式。而比例定律是相似定律作為特例演變而來(lái)的。即兩臺(tái)完全相同的泵在相同的工況條件卜，輸送相同的流體，且泵的直徑和輸送流體的密度不變，僅僅轉(zhuǎn)速不同時(shí)，水泵的流量、揚(yáng)程和功率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。(2)在風(fēng)機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)門擋板不變口溫度和密度不變時(shí)，管網(wǎng)阻力只與風(fēng)機(jī)的流量有關(guān)，阻力系數(shù)為常數(shù)。因此其運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況相同，可以應(yīng)用比例定律。但在風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于出口風(fēng)壓受其它風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓的影響，出口流量也與總流量不同，造成工況變化，因此比例定律已經(jīng)不再適用了。(3)相似定律在引風(fēng)機(jī)屮，如果扌

5、當(dāng)板不變但介質(zhì)溫度和密度發(fā)生了變化時(shí)，作為特例，其形式也發(fā)生了變化，與上述比例定律不同，必須進(jìn)行溫度或密度的修正。(4)在水泵方面，比例定律僅適用于水泵的出水口和進(jìn)水口之間沒(méi)有高度差，即沒(méi)有凈揚(yáng)程的情況。比如在沒(méi)有落羌的同一水平面上遠(yuǎn)距離輸水，水泵的輸出揚(yáng)程(壓力)僅用來(lái)克服管道的阻力，在這種情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到零時(shí)，揚(yáng)程(壓力)也降到零，流量也正好降到零，這是理想的水泵運(yùn)行工況。圖1中工作點(diǎn)A和C就完全適合這種工況，可以使用比例定律。(5)但實(shí)際水泵運(yùn)行工況不可能達(dá)到理想工況，水泵的出水口和進(jìn)水口之間是有高度弟的，有時(shí)還很大。在水

6、泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，水泵的出水I」壓力還耍受到其它水泵運(yùn)行壓力的彩響。并聯(lián)運(yùn)行的泵要想出水，水其揚(yáng)程必須大于其他水泵當(dāng)時(shí)的壓力。水泵出口流量并不是總管網(wǎng)流量，總管網(wǎng)流量為所有運(yùn)行的水泵的流量和。由于管網(wǎng)總流量增大和阻力增大，因此并聯(lián)運(yùn)行的水泵揚(yáng)程更高，工況發(fā)生變化，因此比例定律在此也不再適用。4單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行的圖解分析(1)單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行分析的關(guān)鍵，在于水泵進(jìn)出口水位的高度差，也就是水泵的凈揚(yáng)程H0。水泵的揚(yáng)程只有大于凈揚(yáng)程時(shí)才能出水。因此管網(wǎng)阻力曲線的起始點(diǎn)就是該凈揚(yáng)程的高度，見(jiàn)圖2。圖2單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行特性曲線圖2中，額定工作點(diǎn)

7、仍然為A,理想管網(wǎng)阻力曲線R1與流量成止比。變頻后的特性曲線F2,工作點(diǎn)B。流量為零時(shí)的凈揚(yáng)程H0,變頻運(yùn)行實(shí)際工作點(diǎn)HB與凈揚(yáng)程的差△H=HB-HO,為克服管網(wǎng)阻力達(dá)到所需流量QB時(shí)的附加揚(yáng)程。由于管網(wǎng)阻力曲線與圖1不同，因此不滿足相似定律。(1)圖2中的工作點(diǎn)A為水泵額定工作點(diǎn)，滿足水泵的額定揚(yáng)程和額定流量。因此R1成為理想的管網(wǎng)阻力曲線。但是由于實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線不可能為理想曲線，因此實(shí)際的最大工作點(diǎn)一定要偏離A點(diǎn)。如果實(shí)際最大工作點(diǎn)向A點(diǎn)右下方偏移，則由于流量增加較大，容易造成水泵過(guò)載。因此實(shí)際額定工作點(diǎn)應(yīng)該向A點(diǎn)左上方偏移

8、，見(jiàn)圖3。Fj=50Hz圖3實(shí)際工作點(diǎn)向A點(diǎn)偏移(2)圖3中，在節(jié)流閥門全部打開(kāi)，管網(wǎng)阻力曲線R2為實(shí)際管網(wǎng)阻力曲線。變頻器在50Hz下運(yùn)行時(shí)的實(shí)際最大工作點(diǎn)C,實(shí)際最大流量QC(比水泵的額定流量QA小)，最大流量吋的揚(yáng)程HC(比水泵實(shí)際額定揚(yáng)程H