【正文】 如采用 PWM 變頻器或采用多重化技術(shù)的電流型和電壓型變頻器，其輸出波形大為改善，高次諧波大大減少，所以這個問題可以得到大大的改善。變頻軟起動是目前最好的軟起動方式，變頻器是目前最好的軟起動設備。并在整個調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的調(diào)速裝置效率 η V。 （ 5）液力耦合器一旦發(fā)生故障，被拖動的負載也就不能工作。 （ 8）能用于大容量風機與水泵的變速調(diào)節(jié)，目前單臺液力耦合器傳遞的功率已達 20MW 以上。能減緩沖擊負荷，延長電動機和風機水泵的機械壽命。由下表可見，由于水泵的靜揚程較大（額定 揚程的 60％），轉(zhuǎn)速比大大減小，變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效果也大大減小 ： 流量百分比（％） 轉(zhuǎn)速百分比（ %） 變速調(diào)節(jié)理論軸功率（％） 節(jié)流調(diào)節(jié)電功率（％） 液力偶合器調(diào)節(jié)電功率（％） 液力偶合器節(jié)電率 （％） 變頻調(diào)速電功率（％） 變頻調(diào)速節(jié)電率（％） 兩種調(diào)速節(jié)電率之差（％） 變頻器相對 液耦 節(jié)電率（％） 100 100. 100. 100． 106 103 3. 90 98 5. 80 96 67 94 60 92 50 90 40 88 33 . 液力耦合器調(diào)速和變頻調(diào)速的主要優(yōu)缺點比較 液力耦合器調(diào)速的主要優(yōu)缺點 液力耦合器用于葉片式風機水泵的變速調(diào)節(jié)時，具有以下優(yōu)點： （ 1）可實現(xiàn)無級調(diào)速。 若鍋爐給水泵電動機的額定功率為 2300kW，節(jié)流調(diào)節(jié) 到 50％流量時的實際消耗功率為 2020kW，試計算采用 液力耦合器調(diào)速的 節(jié)能效果。過 M/點作相似拋物線，由相似定律可推得 : 222239。39。39。 液力耦合器在風機 水泵調(diào)速中的節(jié)能效果 例 4－ 1： 下面通過一個具體的例子來說明葉片式風機水泵在采用液力耦合器調(diào)速，即使工作在低轉(zhuǎn)速比時，盡管其調(diào)速效率很低，但與節(jié)流調(diào)節(jié)相比，也還具有顯著的節(jié)能效果。 當風機與水泵由液力耦合器驅(qū)動調(diào)速工作時，風機或水泵的輸入軸與液力耦合器的從動軸相連接，故風機水泵的轉(zhuǎn)速等于液力耦合器渦輪的轉(zhuǎn)速，即 n=nT , 而其軸功率 P 等于渦輪軸傳遞的功率，即 P=PT 。轉(zhuǎn)矩系數(shù)λ的值主要是由液力耦合器工作腔的幾何尺寸及形狀、以及工作腔流道表面的粗糙度等因素所決定的。 （ 2）轉(zhuǎn)速比 i 液力耦合器運行時其渦輪轉(zhuǎn)速 nT與泵輪轉(zhuǎn)速 nB之比，稱為液力耦合器的轉(zhuǎn)速比 i，即： i = nT / nB 液力耦合器在 正常工作時，其轉(zhuǎn)速比 i必然小于 1。這樣就實現(xiàn)了電動機軸功率的柔性傳遞。泵輪與渦輪之間無固體的部件聯(lián)系，為相對布置，兩者的端面之間保持一定的間隙。但是，它們都屬于低效調(diào)速方式，其調(diào)速效率等于調(diào)速比。相應的轉(zhuǎn)速則分別為：n1=10666/18800=85％ n0； n2=14000/17600=％ n0； n3=12020/16200=74％ n0。 并要 注意在計算節(jié)電率時使用的比較 電功率應為采用閥門調(diào)節(jié)時 相同流量 下 水泵實際所消耗的電功率，而不 應當 是電動機的額定電功率 ，因為采用閥門調(diào)節(jié)時，隨著流量的減小，電動機的電流（電功率）也是有所減小的 。 所 以變速前后的 流量比不等于轉(zhuǎn)速比， 也就是說流量不再與轉(zhuǎn)速的一次方成正比， 而是 流量比恒大于轉(zhuǎn)速比 ?？梢娺@比靜揚程為零時流量比為 60%時，轉(zhuǎn)速比也為 60%時要高多了。 2950=2481(r/min) 上述兩式得出的結(jié)果略有不同是因作圖及讀數(shù)誤差引起的。 Q2= 為了把相似拋物線作到圖 17 上，上式（ H=）中 H與 Q 的關(guān)系列表如下： Q(m3/h) 0 100 200 220 240 H(m) 0 460 1840 2226 2650 把列表中數(shù)值作到圖 16上，此過 M＇ 點的相似拋物線與額定轉(zhuǎn)速下 HQ 特性曲線 相交于 A 點。必須只上一臺時，也要選揚程最高，流量最大的那一臺，其效果會較好些。如果還要減少調(diào)速泵的臺數(shù)的話，則一定要使揚程最高、流量最大的泵調(diào)速運行。供水系統(tǒng)的靜揚程越大，也就是空載功率所占的比例越大，水泵特性越平坦，調(diào)速范圍就越小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的節(jié)能效果也就越差。 16 . 高性能離心 水 泵群的變頻控制方案 恒壓供水的控制特點 供水控制，歸根結(jié)底，是為了滿足用戶對流量的需求。因此頻率越低，流量越小時這種變化就越大。電廠鍋爐給水泵系統(tǒng)中，由于給水壓力極高，管網(wǎng)阻力相對較小，因此采用變頻運行時也可以看成屬于這種情況。 （ 2） F2=Fmin 為變頻泵最低頻率下單泵運行時的性能曲線。工作點 C 也跟著變化。 靜揚程可由水泵進水口和出水口的落差形成，也可由管網(wǎng)阻力曲線形成，也可由用戶要求的供水壓力來決定。 變速泵在 B 點運行，雖然已經(jīng)不出水了，但是還要消耗空載功率，很不經(jīng)濟；此時的轉(zhuǎn)速 nB 只是最低轉(zhuǎn)速，不能在節(jié)能計算時作為調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使用，而應以不同流量時的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，或者以中心調(diào)節(jié)頻率（ 50%流量時的 轉(zhuǎn)速 ）為依據(jù)，注意：由于水泵系統(tǒng)靜揚程的存在，中心調(diào)節(jié)頻率（轉(zhuǎn)速）不是 最低轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的平均值 ，而應取 50%流量時的頻率 （轉(zhuǎn)速 ） 。但泵Ⅰ與泵Ⅱ有一臺為變速泵，另一臺為定速泵。 多臺并聯(lián)運行的水泵，一般采用關(guān)死點揚程（或最大揚程）相同，而流量不同的水泵。 7 水泵 變頻調(diào)速節(jié)能改造能效審計數(shù)據(jù)調(diào)查表 單位名稱 負載類型 聯(lián)系 人 聯(lián)系電話 地 址 郵政編碼 郵 箱 設 備 基 本 參 數(shù) 電動機參數(shù) 水泵參數(shù) 電 動 機型號 / 水 泵 型 號 額定功率（ kW） 水 泵 類 型 額定電壓（ kV） 額定流 量 (m3/s) 額定電流（ A） 額定揚程 (m) 額定轉(zhuǎn)速 (r/min) 額定轉(zhuǎn)速 (r/min) 額定效率 額定效率 額定 功率因數(shù) 額定 軸功率 （ kW） 轉(zhuǎn)子開路電壓 關(guān)死點 揚程（ m） 轉(zhuǎn)子短路電流 系統(tǒng)靜揚程（ m） 電機動類別： □同步式 □鼠籠式 □繞線式 起動方式： □直接起動 □轉(zhuǎn)子串水電阻起動 □定子串水電阻起動 □其 它 設 備 運 行 參 數(shù) 電 動 機 參 數(shù) 水 泵 參 數(shù) 運行電壓 (kV) 閥 門開度 （參考） 運行電流 (A) 出口流 量 (m3/s) 有功功率 （ ） 出口壓力（ MPa） 無功功率 (kVar) 回流流 量 (m3/s) 實際 轉(zhuǎn)速 (rpm) 水泵 轉(zhuǎn)速 (rpm) 工 藝 流 程 參 數(shù) 工藝數(shù)據(jù) 鍋爐負荷（ t/h） 投料量（ t/h） 發(fā)電量（ MW） 日產(chǎn) 量 （ t/h） 實際工況、工藝流程描述 電動機的其它有關(guān) 描述 對變頻系統(tǒng)的要求及欲實現(xiàn)的功能與效果 注： 如果工藝上沒有此項，可以不填； 工藝數(shù)據(jù)是指此工況下能滿足工藝要求的最小數(shù)值； 實 際工況、工藝流程描述盡量詳細清楚； 電動機的其它有關(guān)描述一般是指何種類型的電機、起動方式，有無液力耦合器等。n n 39。 )(nnPP ? 風機與水泵轉(zhuǎn)速變化時，其本身性能曲線的變化可由比例定律作出，如圖 8所示。 nn? 。HA相似拋物線 圖 6 某給水泵的調(diào)速性能曲線和阻力曲線 風機 的 性能曲線呈梳狀， 一般通過入口風門調(diào)節(jié)風量和風壓， 隨著風門（ 葉片）開大，風機的出口風量和風壓都沿阻力曲線增大，其等效率曲線是一組閉合的橢元。 泵的允許吸上真空高度 是指： 為了防止泵內(nèi)氣蝕，泵運行時 在泵進口附近的管路截面上所容許達到的最大真空高度值，該值也通常由 泵制造廠規(guī)定，在不同的大氣壓力下及不同的液體溫度時需要進行換算。 brbrHQgHQP ?????? 1021000 ?? 式中： Q水泵 流 量 （ m3/s）； H水泵揚程 (m, gHp ?? )； r? －傳動裝置效率； f? －風機效率； d? －電動機效率。 泵的流量是指單位時間內(nèi)從泵出口排出并進入管路 系統(tǒng) 的液體體積。 . 變頻泵與 工頻泵的并聯(lián)運行分析 . 高性能離心泵群的變頻控制方案 第三節(jié) 水泵變頻調(diào)速節(jié)能效果的計算方法 相似拋物線的求法 . 調(diào)速范圍的確定 . 節(jié)能效果的計算 第四節(jié) 水泵 變頻調(diào)速和液力偶合器調(diào)速節(jié)能比較 . 液力耦合器的工作原理和主要特性參數(shù) . 液力耦合器在風機水泵調(diào)速中的節(jié)能效果 . 風機水泵變頻調(diào)速和液力耦合器調(diào)速對比計算 . 液力耦合器調(diào)速和變頻調(diào)速的主要優(yōu)缺點比較 . 結(jié) 論 2 第一節(jié) 概 論 風機與水泵是用于輸送流體（氣體和液體）的機械設備。葉片式泵又可以分為離心泵、軸流泵、混流泵和漩渦泵；容積式泵又可以分為往復泵和回轉(zhuǎn)泵， 往復泵可分為活塞泵、柱塞泵和隔膜泵， 而回轉(zhuǎn)泵又可 分為齒輪泵、螺桿泵、滑片泵和液環(huán)泵 。水泵揚程 的計算式為： mg vvg ppZZH 2)( 21221212 ?????? ? 式中： Z p v2 與 Z p v1 分別為泵的出口截面 2 和進口截面 1 的位置高度、壓力和速度值。因此，比轉(zhuǎn)速也是泵 分類的一種準則。 807060504030202020250030003500η(%)N(kW)100 200 300 400 500Q ( m / h )322002100202019001800H(m)h = 2 9 8 5 r / m i n 圖 5 典型的鍋爐給水泵性能曲線 5 H 揚程O5001000202025001500400300202000q ( M / h )v3qvaqv m 39。風機水泵在滿足三個相似條件：幾何相似、運動相似和動力相似的情況下遵循相似定律；對于同一臺風機（或水泵），當輸送的流體密度 ρ 不變僅轉(zhuǎn)速改變時，其性能參數(shù)的變化遵循比例定律：流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；揚程（壓力）與轉(zhuǎn)速的二次方成正比；軸功率則與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。 )(nnpp? 。MM39。而應將實際工況轉(zhuǎn)化為相似工況后，才能用比例定律進行計算。若實際并聯(lián)管路性能曲線很陡時，則應采取措施，如增大管徑、減少局部阻力等，使管路性能曲線變得平坦些，以獲得好的并聯(lián)效果。 10 水泵 并聯(lián)運行的基本規(guī)律是：并聯(lián)后的總流量應等于并聯(lián)各泵流量之和；并聯(lián)后產(chǎn)生的揚程與各泵產(chǎn)生的揚程都相等 （母管壓力） 。從圖 10 可見，當變速泵的轉(zhuǎn)速由額定轉(zhuǎn)速降 11 低到該泵輸出流量為零的轉(zhuǎn)速時，定速泵的流量將由 QN 增大到 QB， 而揚程將由 HN 減小到 HB， 這可能會導致定速泵產(chǎn)生過載或泵內(nèi)汽蝕。 若第三 臺泵是采用起 /停調(diào)節(jié)，起 /停比為 3/2 的 話，則反而費電 30%！ 所以在有三臺以上泵并聯(lián)運行時，只改一臺變頻泵是沒有什么意義的 ！ . 靜揚程（或靜壓）對調(diào)速范圍的影響。 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行時的特點 （ 1） F2 不僅僅是一條曲線，而是 F1 性能曲線下方偏左的一系列曲線族。 （ 2） F3為變頻泵和 工頻泵并聯(lián)運行的總的性能曲線，工作點 C，揚程 HC= HB2= HA2等于每臺泵的揚程，每臺泵的流量 QA2=QB2，總流量 QC=QA2＋ QB2=2 QA2。 （ 5）在這種特例中， 變頻泵極易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，易造成泵的損壞 ，解決的辦法是將再循環(huán) 閥 打開，使泵保持一定的最小流量，但這樣做 會 使泵的能耗增加。水泵的輸出功率只隨流量的變化而變化。 QA/（ F1－ Fmin），也很難說與頻率是幾次方的關(guān)系。 目前一般的供水系統(tǒng)，也都采用了多泵并列運行，大小泵搭配，以及采用泵的臺數(shù)調(diào)節(jié)等經(jīng)濟運行方式，其運行的經(jīng)濟性也很好；在此基礎上進行變頻調(diào)速節(jié)能改造，其節(jié)能潛力已不是很大了， 對于這一點應當有一個清醒的認識 ，不要過分夸大變頻調(diào)速的節(jié)能效果，否則將適得其反！ 高性能離心泵的變頻控制方案。新的工況點會發(fā)生劇烈變動，工況點極不穩(wěn)定，雖然在控制程序中可以采用軟件濾波的方法改善不穩(wěn)定的情況，但變、定 速 水泵配置方案運行匹配較為困難，且節(jié)能效果有限卻是肯定的，這也是和采用變頻節(jié)能控制的初衷相違背的。 在變、定速泵并列運行時，供水工作壓力應保證定速泵工作在高效區(qū)，以提高定 速泵的效率。現(xiàn)欲通過變速調(diào)節(jié)，使新運行工況點M＇ 的流量減為 190