【正文】 m3/h ，試問(wèn)其轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？（額定轉(zhuǎn)速為 2950r/min） 解 : 變速調(diào)節(jié)時(shí)管路性能曲線不變，而泵的運(yùn)行工況點(diǎn)必在管路性能曲線上，故 M＇ 點(diǎn)可由 QM’ =190m3/h處向上作垂直線與管路性能曲線相交得出，由圖可讀出 M＇ 點(diǎn)的揚(yáng)程 HM1=1670m。 2950=2469(r/min) 或 n39。 例如 DG500180 型鍋爐給水泵，其最高轉(zhuǎn)速 n=2950r/min，相應(yīng) Q=500m3/h，He=1800m， Hc=2500m。常?？梢钥吹介y門(mén)開(kāi)度才 30%左右，而泵和電動(dòng)機(jī)度已經(jīng)過(guò)載的情況，也就是說(shuō)流量已經(jīng)超過(guò)了額定流量！如湄洲灣電廠的給水泵，當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其閥門(mén)開(kāi)度只有 26％。 節(jié)能效果的計(jì)算 水泵的調(diào)速節(jié)能效果計(jì)算比較復(fù)雜，由于水泵的靜揚(yáng)程一般都不等于零，故其流量、揚(yáng)程和軸功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系要在作出各工況點(diǎn)的相似拋物線，并求出各工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速后，才能用比例定律計(jì)算。 3. 本表所列數(shù)據(jù)系根據(jù)某典型水泵特性 得出 ，與實(shí)際的泵有一定誤差。因此實(shí)際的節(jié)電效果，要根據(jù) 機(jī)組負(fù)荷曲線和 晝夜 季節(jié)氣溫的變化曲線計(jì)算得出。按應(yīng)用場(chǎng)合不同可分為普通型（標(biāo)準(zhǔn)型或離合型）、限矩型（安全型）、牽引型和調(diào)速型四類(lèi)。如此周而復(fù)始的重復(fù)，形成了工作油在泵輪和渦輪中的循環(huán)流動(dòng)。其輸出轉(zhuǎn)矩 M2與渦輪的阻力矩大小相等，方向相反，即 M2=MT。 （ 3）轉(zhuǎn)差率 S 液力耦合器工作時(shí)，其泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差與泵輪轉(zhuǎn)速之比的百分?jǐn)?shù)，稱為轉(zhuǎn)差率，即： %100??? B TBn nnS （ 2－ 1） 液力耦合器的轉(zhuǎn)差率除表示相對(duì)轉(zhuǎn)速差的大小外，還表示在液力耦合器中功率的傳動(dòng)損失率。 液力耦合器在風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速中的節(jié)能效果 液力耦合器在風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速中的功率損耗 由上可知，液力耦合器的調(diào)速效率等于調(diào)速比，所以液力耦合器屬低效調(diào)速裝置。而不是轉(zhuǎn)速越低， maxP? 越大。39。39。 例 4－ 2： 某鍋爐給水泵的性能曲線如圖 6 所示，其在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行工況點(diǎn)為 M，相應(yīng)的 =380m3/h。 ＝??? nn Am (r/min) 或 2 4 8 12 9 5 02 3 6 01 6 7 039。用變頻器取代液力耦合器調(diào)速的節(jié)能計(jì)算： 一般可以認(rèn)為變頻器 的 損耗 和 液力耦合器的機(jī)械損失和容積損失 相當(dāng)，則節(jié)電率的計(jì)算可以簡(jiǎn)化為： 節(jié)電率 == 100％ — 調(diào)速比 。 （ 3）可隔離震動(dòng)。 （ 6）工作平穩(wěn)，可以和緩地啟動(dòng)、加速、減速和停車(chē)。此外考慮到液力耦合器的轉(zhuǎn)差損失（ 2％～ 3％）、升速齒輪損失（ ％～3％）、機(jī)械損失和容積損失及油泵功率消耗（總計(jì)小于 1％）等因素，電動(dòng)機(jī)的 34 容量亦要稍增大些。變頻調(diào)速時(shí)的損失，只是在變頻裝置中產(chǎn)生的變流損失，以及由于高次諧波的影響，使電動(dòng)機(jī)的損耗有所增加，相應(yīng)效率有所下降。這對(duì)于泵或風(fēng)機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是很有利的。同時(shí)，高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動(dòng)，其脈動(dòng)頻率為 6kf(k=1， 2， 3? )。 變頻調(diào)速因其調(diào)速效率高，力能指標(biāo)（功率因數(shù)）高，調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高等優(yōu)勢(shì)，又可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，減少電網(wǎng)的電流沖擊及設(shè)備的機(jī)。 （ 2） 因電流型變頻器輸出電流的波形和電壓型變頻器輸出電壓的波形均為非正弦波形而產(chǎn)生的高次諧波，對(duì)電動(dòng)機(jī)和供電電源會(huì)產(chǎn)生種種不良影響。 或在同樣的電源容量下，可以多裝風(fēng)機(jī)或水泵負(fù)載。 （ 2）調(diào)速效率高。 （ 2）由于液力耦合器的最大轉(zhuǎn)速比為 in = ～ ，故液力耦合器輸出的最大轉(zhuǎn)速要比輸入轉(zhuǎn)速低。同時(shí)裝在液力耦合器上的易熔放油塞還能及時(shí)地把流道熱油自動(dòng)排空，切斷轉(zhuǎn)矩的傳遞。 （ 2）可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的空載啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流。 與上面的風(fēng)機(jī)相比，同樣是 50％ 流量，節(jié)電率卻相差一半。由圖可讀出 QA=227m3/h， HA=2360m，故得 : 2469295022719039?？梢?jiàn)，當(dāng)把風(fēng)量調(diào)節(jié)到額定風(fēng)量的 50％時(shí)，盡管在液力耦合器中要產(chǎn)生較大的損耗，但它較之節(jié)流調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō)，所損耗的原動(dòng)機(jī)功率仍然要少得多，比節(jié)流調(diào)節(jié)少消耗=，其節(jié)約的功率還是相當(dāng)可觀的，節(jié)電率達(dá) %。 )(nnpp? 。 先看節(jié)流調(diào)節(jié)，從圖 20可直接讀出：當(dāng) Q = 190 103m3/h 時(shí)，風(fēng)機(jī)的軸功率為 158 kW，當(dāng)通過(guò)節(jié)流調(diào)節(jié)使 Q = 95 103m3/h 時(shí)，風(fēng)機(jī)的軸功率為 115 kW。把極大值代入式（ 2－ 9）可求出液力耦合器的最大轉(zhuǎn)差功率損耗 maxP? 為： nTnnTnnTn iPiPiPP 33323m a x 43232 ?????????? ??????????????? （ 2－ 10） 注意：式（ 2－ 10）中的 TnP 為 max,TT nn ? 時(shí)液力耦合器渦輪所傳遞的功率，等于風(fēng)機(jī)或水泵再最高轉(zhuǎn)速時(shí)的軸功率。它等于液力耦合器的輸出功率P2 與輸入功率 P1之比，因?yàn)?MB=MT，故有： innnM nMMMPPPP BTBBTTBBTTBT ???????? ??? ?12 即： Sinn BT ????? 1?? （ 1??S?? ） （ 2－ 4） 在忽略液力 耦合器的機(jī)械損失和容積損失等時(shí)，液力耦合器的調(diào)速效率等于調(diào)速比。從液力耦合器的調(diào)速效率特性可知， in表示了液力耦合器調(diào)速效率的最高值。 液力耦合器的主要特性參數(shù) 表示液力耦合器性能的特性參數(shù)主要有轉(zhuǎn)矩 M、轉(zhuǎn)速比 i、轉(zhuǎn)差率 S、轉(zhuǎn)矩系數(shù) λ、和調(diào)速效率η v等。同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的工作油在慣性離心力的作用下，被甩向泵輪的外圓周側(cè)，并流入渦輪的徑向進(jìn)口流道，其高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能將推動(dòng)渦輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)渦輪做功，將工作油的 25 旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為渦輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。不要以節(jié)能效果作為評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)性的唯一指標(biāo)，而要與進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造后帶來(lái)的其它好處一起綜合評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)效益，比如改善啟動(dòng)性能、提高調(diào)速精度、滿足工藝控制要求、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)效率、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、減少 維修費(fèi)用和降低噪聲水平??等等。 節(jié)電 率分別為： ％， ％ 和 ％。 而圖 17 所示則為某離心式水泵在不同靜揚(yáng)程下采用變速調(diào)節(jié)及出口閥門(mén)調(diào)節(jié)方式時(shí)流量比 qv/qvn 和所消耗的軸功率之比 P/Pn 的關(guān)系曲線。所以一定要知道生產(chǎn)工藝所要求的最小揚(yáng)程（包括靜揚(yáng)程和管路阻力），作為確定最低轉(zhuǎn)速的根據(jù)。 圖 16 所示為 水泵在不同工作點(diǎn)的變頻調(diào)速相似拋物線的求法，表1 為 某離心泵在不同靜揚(yáng)程 和不同流量時(shí)轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率的關(guān)系。這是因?yàn)殪o揚(yáng)程（靜壓）不等于零時(shí)，管路性能曲線與變轉(zhuǎn)速時(shí)的相似拋物線不重合，故變速前后各工作點(diǎn)間的關(guān)系并不符合比例定律，即 流量比不等于轉(zhuǎn)速比 。=Qm’/QA但當(dāng)管路性能曲線的靜揚(yáng)程（或靜壓）等于零時(shí)，即 HST=0（或 PST=0）時(shí)，管路性能曲線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的二次拋物線，它與過(guò) M 點(diǎn)的變轉(zhuǎn)速時(shí)的相擬拋物線重合，因此， M 與 M＇ 又都是相似工況點(diǎn)（比如風(fēng)機(jī)），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)。調(diào)速水泵的臺(tái)數(shù)，應(yīng)是全年內(nèi)運(yùn)行工況中開(kāi)泵運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的臺(tái)數(shù)，而備用泵則采用工頻定速泵。因水泵的特性曲線非常平坦，變頻器的調(diào)速范圍非常小?？梢?jiàn)，供水能力與用水需求之間的矛盾具體地反映在供水壓力的變化上。由于功率與流量成正比。 H0 為 靜揚(yáng)程，也是 實(shí)際 工作 揚(yáng)程。變頻泵與工頻泵并 聯(lián)運(yùn)行時(shí)總的性能曲線，與單臺(tái)工頻泵運(yùn)行時(shí)的性能曲線相同， 變頻泵 雖然 沒(méi)有流量輸出，但仍然 要 消耗一定的功率 。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(shí)要警惕工頻泵過(guò)載。 （ 2） F2為變頻泵在頻率 F2時(shí)的性能曲線，變頻泵在頻率 F2單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn) B1。一般定速泵與變速泵的比例達(dá)到 3： 1 時(shí)，采用變速泵已無(wú)多大意義了， 而 此時(shí) 往往還有一臺(tái)泵是采用起 /停調(diào)節(jié)的，此時(shí)采用變速泵就更無(wú)什么意義了 ！ 見(jiàn)圖 11。當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低到某一轉(zhuǎn)速值時(shí) ，其輸出流量為零，這時(shí)并聯(lián)運(yùn)行實(shí)際上相當(dāng)于一臺(tái)定速泵單獨(dú)運(yùn)行。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(tái)或兩臺(tái)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。圖 8 所示為兩臺(tái)及三臺(tái)性能相同的20Sh13 型離心泵并聯(lián)時(shí)，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(jiàn)，當(dāng)管路性能曲線方程為 Hc=20+10Q2時(shí)（ Q 的單位為 m3/s），從圖中查得： 一臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)： Q1=730L/s (100%) 兩臺(tái)泵關(guān)聯(lián)運(yùn)行時(shí)： Q2=1160L/s (159%) 三臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)： Q3=1360L/s (186%) 但當(dāng)管路性能曲線方程為 Hc=20+100Q2時(shí)（ Q的單位為 m3/s），從圖 9 可查出： 一臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)： Q1=450L/s (100%) 二臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)： Q2=520L/s (116%) 三臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)： 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(duì)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(tái)數(shù)越多，流量增加的幅度就越小。對(duì)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)。 vnn39。 )(nnHH ? 239。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(mén)開(kāi)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。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(shí)的揚(yáng)程稱為關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程。 （ 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(duì)應(yīng)的基本性能參數(shù)計(jì)算得出的。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。通常用來(lái)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。即流體獲得機(jī)械能后，除用于克服輸送過(guò)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)。 qm定義 為單位時(shí)間內(nèi)從泵出口排出并進(jìn)入管路的液體質(zhì)量。 因?yàn)樗拿芏葹?1000 kg/m3 ,所以水泵軸功率的計(jì)算公式可以簡(jiǎn)化為： brgHQP ?? ??? 電動(dòng)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(shí)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）。 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。對(duì)于水泵，閥門(mén)開(kāi)度的變化改變的是阻力曲線（陡度）；而對(duì)于風(fēng)機(jī)，風(fēng)門(mén)開(kāi)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(wú)關(guān)。39。 qvPOP q vP q 39。 當(dāng)管路阻力曲線的靜揚(yáng)程（或靜壓）等于零時(shí)，即 HST=0（或 PST=0）時(shí)，管路阻力曲線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的二次拋物線，它與過(guò) M 點(diǎn)的變轉(zhuǎn)速時(shí)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)。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(tái)數(shù)有關(guān)。當(dāng)管網(wǎng)阻力曲線變化時(shí)，容易發(fā)生不出水和汽蝕現(xiàn)象。但當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低時(shí)，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(tái)轉(zhuǎn)速降低時(shí)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(shí)，變速泵的流量減小，但定速泵的流量卻增大。 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。）當(dāng)然也可