水泵變頻調速應用注意事項 |資料

摘要：變頻調速在泵與風機的節能方面應用 ，但在實際應用中往往由于對影響其節能效果的因素考慮不周，導致選擇與使用存在著較大的盲目性，影響其節能效益的發揮。以水泵為例，針對影響其調速范圍、節能效果的一些主要因素，進行了對癥分析和探討，在此基礎上指出了變頻調速的適用范圍。
　　關鍵詞：水泵；節能；變頻調速
　　中圖分類號：TU991.35
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2002)05-0045-03

　　近幾年變頻調速在供水系統發展很快，但在實際應用中仍然存在著較大的盲目性，導致節能效果不盡人意。本文針對變頻調速在水泵節能方面談一些淺顯的看法，以供商酌。

1 變頻調速與水泵節能

　　水泵節能離不開工況點的合理調節。其調節方式不外乎以下兩種：管路特性曲線的調節，如關閥調節；水泵特性曲線的調節，如水泵調速、葉輪切削等。在節能效果方面，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能的主要方式。而變頻調速在改變水泵性能曲線和自動控制方面優勢明顯，因而應用 。但同時應該引起注意的是，影響變頻調速節能效果的因素很多，如果盲目選用，很可能事與愿違。

2 影響變頻調速范圍的因素

　　水泵調速一般是減速問題。當采用變頻調速時，原來按工頻狀態設計的泵與電機的運行參數均發生了較大的變化，另外如管路特性曲線、與調速泵并列運行的定速泵等因素，都會對調速的范圍產生一定影響。超范圍調速則難以實現節能的目的。因此，變頻調速不可能無限制調速。一般認為，變頻調速不宜低于額定轉速50％，最好處于75％～100％，并應結合實際經計算確定。
2.1 水泵工藝特點對調速范圍的影響
　　理論上，水泵調速高效區為通過工頻高效區左右端點的兩條相似工況拋物線的中間區域OA1A2（見圖1）。實際上，當水泵轉速過小時，泵的效率將急劇下降，受此影響，水泵調速高效區萎縮為PA1A2[2]（顯然，若運行工況點已超出該區域，則不宜采用調速來節能了。）圖中H0B為管路特性曲線，則CB段成為調速運行的高效區間。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點就成為最小轉速時水泵性能曲線高效區的左端點。

因此，最小轉速可這樣求得：
　　由于C點和A1點工況相似，根據比例律有：
　　　　(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，解方程得：
　　　　HC=H1×H0/(H1-S·Q12)
　　　　QC=Q1×[H0/(H1-S·Q12)]1/2
　　根據比例律有：
　　　　nmin=n0×[H0/(H1-S·Q12)]1/2
2.2 定速泵對調速范圍的影響
　　實踐中，供水系統往往是多臺水泵并聯供水。由于投資昂貴，不可能將所有水泵全部調速，所以一般采用調速泵、定速泵混合供水。在這樣的系統中，應注意確保調速泵與定速泵都能在高效段運行，并實現系統最優。此時，定速泵就對與之并列運行的調速泵的調速范圍產生了較大的影響[2]。主要分以下兩種情況：
2.2.1 同型號水泵一調一定并列運行時，雖然調度靈活，但由于無法兼顧調速泵與定速泵的高效工作段，因此，此種情況下調速運行的范圍是很小的。
2.2.2 不同型號水泵一調一定并列運行時，若能達到調速泵在額定轉速時高效段右端點揚程與定速泵高效段左端點揚程相等。則可實現最大范圍的調速運行。但此時調速泵與定速泵 不允許互換后并列運行。
2.3 電機效率對調速范圍的影響
　　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，最終都影響到整個水泵機組的效率。而且自冷電機連續低速運轉時，也會因風量不足影響散熱，威脅電機安全運行。