【正文】 和等壓線的交點(diǎn)。 高性能離心式水泵由于采用了三元流動，進(jìn)口導(dǎo)葉等先進(jìn)技術(shù)，離心式水泵的特性曲線已經(jīng)做得非常平坦，高效率的工作 區(qū)域很寬，這也正是水泵生產(chǎn)廠家努力追求的目標(biāo)?？紤]到在動態(tài)供水情況下，供水管道中水的壓力 P 的大小與供水能力和用水需求之間的平衡情況有關(guān)：當(dāng)供水能力大于用水量時，管道壓力上升；當(dāng)供水能力小于用水量時，則管道壓力下降；當(dāng)供水能力等于用水量時，則管道壓力保持不變。 （ 3）在這種情況下進(jìn)行變頻運(yùn)行時，流量不宜太小，以防止微小的頻率或轉(zhuǎn)速的變化引起流量較大的變化，造成水泵流量不穩(wěn)定 （水擊）而損壞水管 。是一種非線性的很難說是幾次方的關(guān)系 。從圖 15中可以看出，隨著頻率的減少，微小的頻率變化 ?F 會引起很能大的流量變化 ?Q。工作點(diǎn) A， F2和 F3為變頻運(yùn)行性能曲線。 水泵變頻不論是單泵運(yùn)行還是并聯(lián)運(yùn)行都有一個極端理想的特例，就是只有靜揚(yáng)程，沒有管網(wǎng)阻力，或者管網(wǎng)阻力與凈揚(yáng)程相比可以忽略，則管網(wǎng)阻力曲線可以看成是一條與凈揚(yáng)程點(diǎn)平行的一條直線。 即當(dāng) F2=Fmin 時，變頻泵的揚(yáng)程不能超過工頻泵的揚(yáng)程，因此變頻泵的流量為零。即當(dāng) F2= F1=50Hz 時，變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時的特性，與兩臺性能相同的泵并聯(lián)運(yùn)行時完全一樣。 （ 3）隨著變頻泵頻率 F2 的降低，變頻泵的揚(yáng)程逐漸降低。 F3也不僅僅是一條曲線，而是在 F1 性能曲線右方偏上的一系列曲線族。）當(dāng)然也可由變 /定水泵并列運(yùn)行的定速水泵的出口壓力造成！ . 變頻泵與工頻泵的并聯(lián)運(yùn)行分析 ..1 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時總的性能曲線，與關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程（最大揚(yáng)程）不同，流量也不同的水泵并聯(lián)運(yùn)行時的情況非常類似，可以用相同的方法來分析 Q 流量H 揚(yáng)程HcH a 1H1 bH0OQb2 Qb1 Q a 1 Q a 2 QcF3F1F2B1A2A1B2CR = K Q22R = K Q11D 圖 12 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線 13 Q 流量H 揚(yáng)程HcH a 1H b 1H0OQb2 Q a 2 = Q b 2 Q a 1 = Q b 1 Q c = 2 0 A 2F3F1F 1 F 2 =5 0 H zB1A2 A1B2 CR = K Q 圖 13 變頻泵在 50Hz 時與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線 （ 1） F1為工頻泵的性能曲線，也是變頻泵在 50Hz 下滿負(fù)荷運(yùn)行時的性能曲線（假定變頻泵與工頻泵性能相同），工頻泵單泵運(yùn)行時的工作點(diǎn) A1。 供水系統(tǒng)的靜揚(yáng)程 Hst，即供水母管的最小壓力，（水泵在靜揚(yáng)程下消耗的功率稱為空載功率：在流量為零時，水泵所消耗的最大功率）。 當(dāng)定速泵的數(shù)量增加， B 點(diǎn)的揚(yáng)程 HB將升高，最低 轉(zhuǎn)速 nB 也將升高，變速泵的 調(diào)速范圍變小，調(diào)節(jié)效果及節(jié)能效果變差。為防止定速泵的過載和汽蝕，可在定速泵出口管路設(shè)置調(diào)節(jié)閥，必要時控制其流量 。但當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低時，并聯(lián)性能曲線變?yōu)槿鐖D 11 中的虛線所示，其并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)也相應(yīng)地變?yōu)?M′、M″、?? H c HIIII I I、N MMIMIIMIIIH s t 圖 10 兩泵并聯(lián)其中一臺轉(zhuǎn)速降低時并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)的變化 從圖 10 可以看出，當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低時，變速泵的流量減小，但定速泵的流量卻增大。 因此， 水泵 并聯(lián)合成后的性能曲線 (Hqv)并 或 (Pqv)并 的作法是：把并聯(lián)各泵（或風(fēng)機(jī)）的（ Hqv）或（ pqv）曲線上同一揚(yáng)程（或全壓）點(diǎn)上流量值相加，以圖 10 兩臺泵并聯(lián)為例，先把這兩 臺泵的性能曲線（ Hqv） i 和 (Hqv)a 以相同的比例尺繪在同一坐標(biāo)圖上，然后把各個同一揚(yáng)程值的流量分別相加，如圖 9所示，取揚(yáng)程值為 H、 H＇ 、 H〃 、??，對應(yīng)于（ Hqv） i 和（ Hqv） a，上分別為 1＇ 、 1〃 ??和 2′、 2″??取qv1+ qv qv＇ 1+ qv＇ qv〃 1+ qv〃 2??得 3′、 3″??連接 3′、 3″??各點(diǎn)即得合成后泵并聯(lián)性能曲線 (HQ)并 ，同法可得風(fēng)機(jī)并聯(lián)性能曲線。當(dāng)管網(wǎng)阻力曲線變化時，容易發(fā)生不出水和汽蝕現(xiàn)象。 9 一般的供水系統(tǒng)都采用多臺泵并聯(lián)運(yùn)行的方式，并且采用大小泵搭配使用，目的是為了靈活的根據(jù)流量決定開泵的臺數(shù)，降低供水的能耗。但流量增加的幅度大小與管路性能曲線的特性及并聯(lián)臺數(shù)有關(guān)。特別是對于水泵，其靜揚(yáng)程一般都很大， 所以變速前后的 流量比不等于轉(zhuǎn)速比，而是 流量比恒大于轉(zhuǎn)速比 。 當(dāng)管路阻力曲線的靜揚(yáng)程（或靜壓）等于零時，即 HST=0（或 PST=0）時，管路阻力曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的二次拋物線，它與過 M 點(diǎn)的變轉(zhuǎn)速時的相擬拋物線重合，因此 ， M 與 M＇ 又都是相似工況點(diǎn)，故可用比例定律直接由 M點(diǎn)的參數(shù)求出 M＇ 點(diǎn)的參數(shù)。H 揚(yáng)程HSTOMM39。 qvPOP q vP q 39。 339。39。即： 6 39。對于水泵，閥門開度的變化改變的是阻力曲線（陡度）；而對于風(fēng)機(jī)，風(fēng)門開度（葉片角度）的變化改變的是風(fēng)機(jī)的 PQ 特性曲線，而與阻力曲線無關(guān)。M39。 水泵 的性能曲線 圖 5所示是典型的鍋爐給水泵性能曲線（ HQ）、以及效率和軸功率曲線。 4 (7) 泵的必須氣蝕余量或泵的允許吸上真空高度 泵的必須氣蝕余量 是指：為了防止泵內(nèi)氣蝕，泵運(yùn)行時在泵進(jìn)口附近的管路截面 上單位重量液體所必須具有的超過汽化壓頭的富裕壓頭值，該值通常有泵制造廠規(guī)定。 因?yàn)樗拿芏葹?1000 kg/m3 ,所以水泵軸功率的計算公式可以簡化為： brgHQP ?? ??? 電動機(jī)容量選擇： dbrdgHQP ??? ??? （ 若流量的單位用“ m3/s” ） （ 4） 效率 水泵 的輸出功率（有效功率） Pu 與輸入功率（軸功率） P 之比，稱為水泵的效率或全 效率，以η表示： PgH QPPuf 1000?? ?? （ 5） 轉(zhuǎn)速 水泵的轉(zhuǎn)速指水泵軸旋轉(zhuǎn)的速度，即單位時間內(nèi)水泵 軸的轉(zhuǎn)數(shù)，以 n表示，單位為 rpm(r/min)或 s1 （弧度 /秒）。泵的揚(yáng)程即為泵所產(chǎn)生的總水頭，其值等于泵的出口總水頭和進(jìn)口總水頭的代數(shù)差。 qm定義 為單位時間內(nèi)從泵出口排出并進(jìn)入管路的液體質(zhì)量。 水泵 的性能參數(shù) 水泵的基本性能參數(shù)表示水泵的基本性能，水泵的基本性能參數(shù)有流量、揚(yáng)程 、軸功率、效率、轉(zhuǎn)速、比轉(zhuǎn)速 、必須汽蝕余量或允許吸上真空高度 等 7個。即流體獲得機(jī)械能后，除用于克服輸送過程中的通流阻力外，還可以實(shí)現(xiàn)從低壓區(qū)輸送到高壓區(qū)，或從低位區(qū)輸送到高位區(qū)。 1 科陸變頻節(jié)能技術(shù)講座 ： 第二講 水泵 變頻調(diào)速 節(jié)能技術(shù) 目 錄 第一節(jié) 概 論 水泵的主要功能和用途 水泵的性能參數(shù) 水泵的性能曲線 水泵拖動系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 水泵變頻調(diào)速節(jié)能改造 能效審計數(shù)據(jù)調(diào)查表 第二節(jié) 水泵 并列運(yùn)行 分析 . 水泵 并聯(lián)運(yùn)行的一般情況 如何作出并聯(lián)水泵 的性能曲線（ HQ）或（ PQ） 當(dāng)并聯(lián)泵 中的一臺進(jìn)行變速調(diào)節(jié)時，如何確定并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)？ 靜揚(yáng)程（或靜壓）對調(diào)速范圍的影響。通常用來輸送氣體的機(jī)械設(shè)備稱為風(fēng)機(jī) （壓縮機(jī)） ，而輸送液體的機(jī)械設(shè)備 則 稱為泵。 （ 1） 流量 以字母 Q(qv、 qm)表示，單位為 （升） l/s、 m3/s、 m3/h 等。顯然 qv與 qm間的關(guān)系為 ： vm qq ?? （ 2） 揚(yáng)程 水泵的揚(yáng)程 H 表示液體經(jīng)泵 后所獲得的機(jī)械能。 3 （ 3） 軸功率 由原動機(jī)或傳動裝置傳到水泵 軸上的功率，稱為風(fēng)機(jī)的軸功率，用 P 表示，單位為 kW。 （ 6） 比轉(zhuǎn)速 水泵 的比轉(zhuǎn)速以 ny表示，用下式定義： 4/ H Qnny ? 作為性能參數(shù)的比轉(zhuǎn)速是按泵最高效率點(diǎn)對應(yīng)的基本性能參數(shù)計算得出的。 泵的必須氣蝕余量 用（ NPSH） r表示 ,單位為米（ m） 。它是一條較為平坦的曲線，與風(fēng)機(jī)的一族梳狀曲線不同，其出口 壓力（揚(yáng)程）隨著流量的增加而單調(diào)下降，零流量時的揚(yáng)程稱為關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程。MAH qvH q1vHM39。風(fēng)機(jī)水泵所消耗的軸功率，則都與壓力和流量的乘積成正比，但 風(fēng)機(jī) 的軸功率隨著風(fēng)門開大而增大，而水泵則當(dāng)其流量增大到一定程度后，其軸功率隨著流量的增大 增加不多甚至 反而減小。39。 )(nnHH ? 239。39。 vnn39。nn39。對于風(fēng)機(jī)，其管路靜壓一般為零，故可用相似定律直接求出變速后的參數(shù)。 管路性能 曲線的靜揚(yáng)程越高， 水泵性能曲線和管路性能曲線的夾角就越小， 則變速調(diào)節(jié)流量時，改變相同流量時的轉(zhuǎn)速變化 就 越小，其軸功率的減小值也越小， 還有可能引起管路的水擊， 因此水泵的調(diào)速節(jié)能效果 要比風(fēng)機(jī)差 一 些。圖 8 所示為兩臺及三臺性能相同的20Sh13 型離心泵并聯(lián)時，在不同陡度管路性能曲線下流量增加幅度的情況，從圖 5 可見，當(dāng)管路性能曲線方程為 Hc=20+10Q2時（ Q 的單位為 m3/s），從圖中查得： 一臺泵單獨(dú)運(yùn)行時： Q1=730L/s (100%) 兩臺泵關(guān)聯(lián)運(yùn)行時： Q2=1160L/s (159%) 三臺泵并聯(lián)運(yùn)行時： Q3=1360L/s (186%) 但當(dāng)管路性能曲線方程為 Hc=20+100Q2時（ Q的單位為 m3/s），從圖 9 可查出： 一臺泵單獨(dú)運(yùn)行時： Q1=450L/s (100%) 二臺泵并聯(lián)運(yùn)行時： Q2=520L/s (116%) 三臺泵并聯(lián)運(yùn)行時： Q3=540L/s (120%) 100 400 600200 1000 1200 1400800 1600203040506070H c = 2 0 + 1 0 Q2H c = 2 0 + 1 0 0 Q2Q ( L / S )H ( m ) 圖 8 不同陡度管路性能曲線對泵并聯(lián)效果的影響 比較兩組數(shù)據(jù)可以 看出：管路性能曲線越陡，并聯(lián)的臺數(shù)越多，流量增加的幅度就越小。供水高峰時，幾臺大泵同時運(yùn)行，以保證供水流量；當(dāng)供水負(fù)荷減小時，采用大小泵搭配使用，合理控制流量，晚上或用水低谷時，開一臺小泵維持供水 壓力。母管制運(yùn)行的水泵群的母管壓力可由下式求出： H1Q1 + H2Q2+ H3Q3+.......+ HiQi H = Q1+Q2+Q3+...............+Qi . 如何作出并聯(lián) 運(yùn)行 水泵 的性能曲線（ Hqv）或（ Pqv） 兩臺或兩臺以上風(fēng)機(jī)（水泵）向同一壓出管路壓送流體 的運(yùn)行方式稱為并聯(lián)運(yùn)行，如圖 9（ a）所示。 . 當(dāng)并聯(lián)水泵 中的一臺進(jìn)行變速調(diào)節(jié)時，如何確定并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)？ 如圖 10 所示，Ⅰ、Ⅱ兩 臺性能相同的泵并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低到某一轉(zhuǎn)速值時 ，其輸出流量為零，這時并聯(lián)運(yùn)行實(shí)際上相當(dāng)于一臺定速泵單獨(dú)運(yùn)行。 如圖 10 所示，當(dāng)靜揚(yáng)程約為額定揚(yáng)程的 20%左右時， Qb 約為額定流量的70%， Hb 約 為額定揚(yáng)程的 60%，工頻泵超載約 20%；此時變頻泵的轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的 78%（頻率為 39Hz）左右，則其中心調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 （ 50%流量） 約為額定轉(zhuǎn)速的 86%（頻率為 43Hz） ，節(jié)電率大約為 25%左右。一般定速泵與變速泵的比例達(dá)到 3： 1 時，采用變速泵已無多大意義了， 而 此時 往往還有一臺泵是采用起 /停調(diào)節(jié)的，此時采用變速泵就更無什么意義了 ！ 見圖 11。十分明顯的是，靜揚(yáng)程越高，空載功率所占的比例越大，調(diào)速范圍越小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的節(jié)能效果就越差。 （ 2） F2為變頻泵在頻率 F2時的性能曲線，變頻泵在頻率 F2單獨(dú)運(yùn)行時的工作點(diǎn) B1。 （ 2） F2 變化時， F3 也隨著變化。變頻泵流量 QB2快速減少；工作點(diǎn) C 的揚(yáng)程也隨著降低，使總的流量 QC 減少；因此工頻泵的揚(yáng)程也降低，使工頻泵流量 QA2反而略有增加，此時要警惕工頻泵過載。 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特例之二， F2=Fmin， Q 流量H 揚(yáng)程HcH b 1H0OQb2 Qb1 Q c = Q a 2 = Q a 1F3F1F 2 = M I NB1B2CR = K QA1A2 圖 14 變頻泵在最低頻率下 （ F=Fmin） 與工頻泵 并聯(lián)運(yùn)行特性曲線 Q 流量H 揚(yáng)程H0OQc Qb QaF3F1F2BA2ACR = K Q△ Q△ F 圖 15 沒有管網(wǎng)阻力時變頻泵與工頻泵 并聯(lián)運(yùn)行特性曲線 15 圖 14 中： （ 1） F1 為工頻泵的性能曲線，工頻泵單泵運(yùn)行時的工作點(diǎn) A1。變頻泵與