試論離心式水泵的節(jié)能問(wèn)題

《試論離心式水泵的節(jié)能問(wèn)題》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。

1、試論離心式水泵的節(jié)能問(wèn)題作者：飛索半導(dǎo)體有限公司張志奇　湖北省宜昌市自動(dòng)化研究所張燕賓1引言離心式水泵是二次方律負(fù)載的主要代表之一，故本文將根據(jù)水路管道系統(tǒng)的不同特點(diǎn)，對(duì)二次方律負(fù)載的節(jié)能效果進(jìn)行討論。2節(jié)能效果的考察部位2.1供水系統(tǒng)的基本模型與不同部位的功率(1)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)的基本模型變頻調(diào)速供水系統(tǒng)中,能量轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)較多,為了便于說(shuō)明問(wèn)題,這里首先畫(huà)出供水系統(tǒng)的基本模型如圖1所示。圖1中:圖1供水系統(tǒng)的基本模型·uf—變頻器，用于將工頻電源轉(zhuǎn)換成頻率任意可調(diào)的電源，提供給電動(dòng)機(jī)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，其輸入功率為p1，輸出功率為?！—

2、電動(dòng)機(jī)，是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，也是整個(gè)供水系統(tǒng)的動(dòng)力源。它輸入電功率，并在軸上輸出機(jī)械功率pl，帶動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)?！—水泵，是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸送水能的裝置，也可以看成是供水源。它從電動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械功率pl，并把水池中的水壓入輸水管道中，以便向用戶供水，其輸出功率便是供水功率?！p—壓力傳感器，用于測(cè)量供水壓力。(2)節(jié)能效果的最終著眼點(diǎn)當(dāng)我們討論變頻調(diào)速供水系統(tǒng)的節(jié)能效果時(shí)，首先必須明確:歸根結(jié)底，應(yīng)該由整個(gè)系統(tǒng)耗用電能的多少來(lái)判定。就是說(shuō)，在改變頻率前后，p1變化量δp1的大小，才是真正衡量節(jié)能多少的指標(biāo)。但在許多文獻(xiàn)中，這一點(diǎn)似

3、乎往往被忽視了。2.2供水系統(tǒng)的功率傳遞關(guān)系(1)供水功率是供水系統(tǒng)向用戶供水時(shí)所消耗的功率，也是水泵的輸出功率，用pg表示。由于管路中的水流量除了和水泵的轉(zhuǎn)速有關(guān)外，還和管路的結(jié)構(gòu)、閥門的開(kāi)度等等因素有關(guān)，因此，難以用簡(jiǎn)單的公式來(lái)計(jì)算，習(xí)慣上是通過(guò)揚(yáng)程特性和管阻特性來(lái)進(jìn)行分析的。不少文章在分析變頻調(diào)速的節(jié)能效果時(shí)，往往只根據(jù)揚(yáng)程特性和管阻特性來(lái)進(jìn)行分析，并得出關(guān)于系統(tǒng)節(jié)能效果的結(jié)論，這是有失偏頗的。從圖1可知，供水功率pg是并不能等同于系統(tǒng)的耗電功率p1的。(2)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載功率電動(dòng)機(jī)的輸出功率,就是水泵的輸入功率,用pl表示。p

4、l和pg間的關(guān)系取決于水泵的效率ηp:有必要指出，由電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)，屬于電力拖動(dòng)的范疇。因此，在分析其功率關(guān)系時(shí)，必須符合電力拖動(dòng)的運(yùn)行規(guī)律。(3)系統(tǒng)消耗的電功率在圖1中，p1指變頻器的輸入功率;p1′指電動(dòng)機(jī)的輸入功率,或變頻器的輸出功率。但由于變頻器本身的功耗所占比例很小,且和工作頻率關(guān)系不大。故可以粗略地認(rèn)為:p1′和pl間的關(guān)系取決于電動(dòng)機(jī)的效率ηm:對(duì)于電動(dòng)機(jī)輸入側(cè)的節(jié)能，往往并不為分析者所重視。其實(shí)，由于水泵在低速時(shí)的阻轉(zhuǎn)矩減小較多，電動(dòng)機(jī)容易處于“大馬拉小車”的狀態(tài)，效率和功率因數(shù)都較低。如果不注意調(diào)整變頻器的各項(xiàng)

5、功能，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能效果。反之，正確地預(yù)置變頻器的功能，可使電動(dòng)機(jī)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能。下面，就各部分的功率逐一進(jìn)行討論。3水泵的供水功率3.1供水系統(tǒng)的基本參數(shù)(1)流量是單位時(shí)間內(nèi)泵所排出的液體，符號(hào)是q，單位是ｍ3/s或kg/s。(2)揚(yáng)程單位重的液體，從泵的進(jìn)口到出口所獲得的有效能量，符號(hào)是h，單位是j/n或j/ｍ。泵的揚(yáng)程常稱為全揚(yáng)程或總揚(yáng)程，它包括:(a)將液體上揚(yáng)到一定高度所需的能量;(b)克服液體在管路內(nèi)的流動(dòng)阻力(管阻)所需的能量；(c)使液體有一定的流速所需的能量。(3)實(shí)際揚(yáng)程供水系統(tǒng)中，為了提供

6、一定流量需要上揚(yáng)的最小高度，稱為實(shí)際揚(yáng)程，符號(hào)是ｈa。在圖2中，ｈa體現(xiàn)為從水平面到管路最高處之間的揚(yáng)程。3.2供水系統(tǒng)的特性與工作點(diǎn)(1)揚(yáng)程特性(a)定義　以管路中的閥門開(kāi)度不變?yōu)榍疤幔砻髟谀骋晦D(zhuǎn)速下，揚(yáng)程與流量間關(guān)系的特性ｈ＝f(ｑ)，稱為揚(yáng)程特性，如圖2(a)中的曲線①所示。圖2供水系統(tǒng)的揚(yáng)程特性(b)物理意義　揚(yáng)程特性反映了用戶用水流量的大小對(duì)揚(yáng)程的影響:用戶的用水流量越大，則管道中的磨擦損失也越大，供水系統(tǒng)的揚(yáng)程將越小。水泵是管道系統(tǒng)中供水源，所以，揚(yáng)程特性相當(dāng)于水泵的“外特性”(類似于電源的外特性)。(c)揚(yáng)程特性與轉(zhuǎn)速

7、有關(guān)　水泵的轉(zhuǎn)速下降，其供水能力也下降，揚(yáng)程特性將下移，如圖2(b)中之曲線②所示。(2)管阻特性(a)定義以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤幔砻鏖y門在某一開(kāi)度下，揚(yáng)程與流量間關(guān)系的曲線ｈ＝f(ｑ)，稱為管阻特性曲線，如圖3(a)中的曲線①所示。圖3供水系統(tǒng)的管阻特性(b)物理意義管阻特性實(shí)際上是管道系統(tǒng)的負(fù)載特性，它說(shuō)明了:為了在管路內(nèi)得到一定量的流量所需要的揚(yáng)程。管阻特性的起始揚(yáng)程等于實(shí)際揚(yáng)程(ｈa)。其物理意義是:如果揚(yáng)程小于實(shí)際揚(yáng)程的話，將不足以克服管路的管阻，從而不能向用戶供水。因此，實(shí)際揚(yáng)程可以認(rèn)為是供水系統(tǒng)中的“空載揚(yáng)程”。(c)近

8、似表達(dá)式管道系統(tǒng)中的流量和揚(yáng)程間的關(guān)系服從于柏努利方程，其近似表達(dá)式是:(d)管阻特性與閥門的開(kāi)度有關(guān)當(dāng)閥門關(guān)小時(shí)，管阻系數(shù)將增大，管阻也增大，在揚(yáng)程相同的情況下，流量將越小。故管阻特性將上揚(yáng)，如圖3(b)