【文章內(nèi)容簡介】 線與額定轉(zhuǎn)速下HQ特性曲線相交于B點和C點。由圖可讀出 QA=227m3/h，HA=2360m，故得:n39。=Qm’/QAn=190/2272950=2469(r/min)或 n39。=√(Hm’/HA)n=√(1670/2360)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。從計算結(jié)果知，此泵裝置因管路靜揚程Hst很高(60%)，故當流量減少到原流量的50%時，其轉(zhuǎn)速只降到原轉(zhuǎn)速的2469/2950 =%，而不是50%；其節(jié)能率約為1—（） = ％，而不是1—（50％）3＝％！水泵系統(tǒng)管路性能曲線中靜揚程（靜壓）所占比例的大小，與調(diào)速裝置節(jié)能效果的大小相關(guān)。當靜揚程所占比例很大時，即使泵系統(tǒng)的工作流量變化很大，但調(diào)速裝置的轉(zhuǎn)速變化范圍并不大，結(jié)果變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效果也不大。這是因為靜揚程（靜壓）不等于零時，管路性能曲線與變轉(zhuǎn)速時的相似拋物線不重合，故變速前后各工作點間的關(guān)系并不符合比例定律，即流量比不等于轉(zhuǎn)速比。當靜揚程（靜壓）為正值時，流量比恒大于轉(zhuǎn)速比。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。若泵系統(tǒng)的靜揚程Hst=1500m(Hst/Hc=60%)。則變速調(diào)節(jié)流量至60%最大流量（300m3/h）時，相應(yīng)轉(zhuǎn)速為最高轉(zhuǎn)速的89%（2625r/min）。可見這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。因此，管路性能曲線的靜揚程越高，則變速調(diào)節(jié)流量時，其軸功率的減少值也越小。所以說，對于有較大靜揚程的水泵，只用工作流量變化范圍大小確定節(jié)能效益的大小就不正確了，應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)速變化范圍確定節(jié)能效益的大小才是正確的。圖16所示為水泵在不同工作點的變頻調(diào)速相似拋物線的求法，表1為某離心泵在不同靜揚程和不同流量時轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率的關(guān)系。 調(diào)速范圍的確定水泵系統(tǒng)由于泵徑與管徑不同（管徑一般要大于泵徑），且千差萬別，所以閥門開度與流量的關(guān)系比較復(fù)雜，一般來說沒有固定的關(guān)系可循。常?？梢钥吹介y門開度才30%左右，而泵和電動機度已經(jīng)過載的情況，也就是說流量已經(jīng)超過了額定流量！如湄洲灣電廠的給水泵，當機組滿負荷運行時，其閥門開度只有26％。在進行節(jié)能計算時，千萬不能將閥門開度當作流量來計算。當水泵采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時，由于其靜揚程一般都不等于零，故其阻力曲線不通過坐標原點，因此不是相似曲線，其流量和揚程與轉(zhuǎn)速的關(guān)系要在作出各工況點的相似拋物線后，才能用比例定律計算。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。例32中圖18所示為某循環(huán)水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理圖，圖中分別畫出了當流量分別為額定流量的60％、70％和80％時的相似拋物線，由此可進行調(diào)速范圍和節(jié)能效果的計算。在確定調(diào)速范圍時應(yīng)兼顧流量和揚程的要求，一般這時將閥門開到最大，僅用轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，并要留有一定的揚程裕量。所以一定要知道生產(chǎn)工藝所要求的最小揚程（包括靜揚程和管路阻力），作為確定最低轉(zhuǎn)速的根據(jù)。當然，當最小揚程要求低于最小流量要求時，可以流量要求為準。 節(jié)能效果的計算水泵的調(diào)速節(jié)能效果計算比較復(fù)雜，由于水泵的靜揚程一般都不等于零，故其流量、揚程和軸功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系要在作出各工況點的相似拋物線，并求出各工況點的轉(zhuǎn)速后，才能用比例定律計算。水泵所消耗的電功率也可用比例定律求得。在進行節(jié)能計算時要用流量（百分比額定流量）作為根據(jù)（而不是閥門開度）；全流量軸功率也不能簡單的采用額定軸功率，而應(yīng)采用實際水泵系統(tǒng)的全流量軸功率進行計算，因為具體選定的泵用在不同的管路系統(tǒng)時其實際參數(shù)是不一樣的。并要注意在計算節(jié)電率時使用的比較電功率應(yīng)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(yīng)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。在相同的流量百分比時，不同的靜揚程的轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率都是不同的，應(yīng)逐點進行計算。表1所列為某離心泵在不同靜揚程和不同流量時轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率的關(guān)系。而圖17所示則為某離心式水泵在不同靜揚程下采用變速調(diào)節(jié)及出口閥門調(diào)節(jié)方式時流量比qv/qvn和所消耗的軸功率之比P/Pn的關(guān)系曲線。注意：1. 表中最左邊一欄為水泵系統(tǒng)靜揚程與全揚程的百分比；2. 表中最上邊一欄為水泵系統(tǒng)的實際流量與額定流量的百分比。3. 本表所列數(shù)據(jù)系根據(jù)某典型水泵特性得出，與實際的泵有一定誤差。表1 水泵系統(tǒng)在不同靜揚程和不同流量時轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率： 流量Q/Qe靜揚程Hst零流量10％20％30％40％50％60％70％80％90％10％轉(zhuǎn)速%軸功率%節(jié)電率%20％轉(zhuǎn)速%軸功率%節(jié)電率%30％轉(zhuǎn)速%軸功率%41,7節(jié)電率%40％轉(zhuǎn)速%軸功率%節(jié)電率%50％轉(zhuǎn)速%軸功率%節(jié)電率%60％轉(zhuǎn)速%軸功率%節(jié)電率%70％轉(zhuǎn)速%軸功率%節(jié)電率%80％轉(zhuǎn)速%軸功率%節(jié)電率%閥門調(diào)節(jié)功耗％737780848790939698圖17 泵系統(tǒng)在不同靜揚程下的軸功率流量特性—— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)； 出口閥門調(diào)節(jié)（注意：這里的Hc為額定揚程） 例3－2：某發(fā)電機組循環(huán)水泵的有關(guān)參數(shù)如下：循環(huán)泵：64LKXA20立式斜流泵 額定流量：Qe=19726m3/h (5480l/s)額定揚程：He=20m 額定轉(zhuǎn)速：425rps電動機：YKSL1600－14/17301 額定功率；1600kW額定電壓：6000V 額定電流：額定轉(zhuǎn)速：425rps 工頻運行電流：154A額定效率： 95％ 功率因數(shù)： 由于隨著機組負荷和氣溫的變化，為了保證汽輪機的效率，需要保證凝汽器真空度的穩(wěn)定，隨著發(fā)電負荷的變化以及晝夜季節(jié)氣溫的變化，為了保證凝汽器真空度的穩(wěn)定，要求循環(huán)水流量大幅度變化，顯然用出口閥門來調(diào)節(jié)循環(huán)水的流量是達不到凝汽器真空度穩(wěn)定的目的的，只有采用變頻調(diào)速才能實現(xiàn)動態(tài)快速調(diào)節(jié)循環(huán)水的流量達到穩(wěn)定凝汽器真空度的目的。圖18 水泵在不同工作點的變頻調(diào)速相似拋物線 解：圖18所示為循環(huán)水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理圖，從圖中可以得出：水泵的額定工況點為“A”， 循環(huán)水泵系統(tǒng)的靜揚程 Hst=，（水泵的關(guān)死點揚程約為30米，靜揚程占30%左右），80％流量工況點為A1，70％流量工況點為A2，60％流量工況點為A3，對應(yīng)的相似工況點分別為：A1’(18800 m3/h，)、A2’(17600 m3/h，)、A3’(16200 m3/h，)。相應(yīng)的轉(zhuǎn)速則分別為：n1=10666/18800=85％n0；n2=14000/17600=％n0；n3=12000/16200=74％n0。消耗的電功率分別為：P1 = Pz，P2 = Pz，P3 = Pz /。這里額定軸功率 Pz = 5480l/s200kPa/ = 1370 kW；電動機工頻運行功率 Pd = 6000154 = 1360 kW。節(jié)電率分別為： ％，％ 和 ％。 由于需要的循環(huán)水流量隨著機組負荷和季節(jié)氣溫的變化而變化，而隨著循環(huán)水流量的增加，節(jié)電率將減少。因此實際的節(jié)電效果，要根據(jù)機組負荷曲線和晝夜季節(jié)氣溫的變化曲線計算得出。第四節(jié) 水泵變頻調(diào)速和液力耦合器調(diào)速節(jié)能比較交流異步籠型電動機以其優(yōu)異的性能和環(huán)境適應(yīng)能力而獲得了廣泛的應(yīng)用，但是其調(diào)速技術(shù)卻一直困擾著工程界。在變頻技術(shù)發(fā)明以前，人們只能采用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速，而電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速又不適合大功率電機；繼而又發(fā)明了液力耦合器，解決了大功率電動機的調(diào)速問題，并獲得了廣泛的應(yīng)用。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。即便如此，當其用在風機水泵的調(diào)速時，與采用擋板和閥門的節(jié)流調(diào)節(jié)相比，也具有顯著的節(jié)能效果。在已經(jīng)采用液力耦合器調(diào)速的場合，進行變頻調(diào)速節(jié)能改造時，一定要認識到這一點，對其節(jié)能潛力有一個正確的估計，以免達不到預(yù)期的效果。不要以節(jié)能效果作為評價其經(jīng)濟性的唯一指標，而要與進行變頻調(diào)速節(jié)能改造后帶來的其它好處一起綜合評價其經(jīng)濟效益，比如改善啟動性能、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、延長設(shè)備壽命、減少維修費用和降低噪聲水平……等等。 液力耦合器的工作原理和主要特性參數(shù) 液力耦合器的工作原理液力耦合器是一種以液體（多數(shù)為油）為工作介質(zhì)、利用液體動能傳遞能量的一種葉片式傳動機械。按應(yīng)用場合不同可分為普通型（標準型或離合型）、限矩型（安全型）、牽引型和調(diào)速型四類。用于風機水泵調(diào)速節(jié)能的為調(diào)速型，這里討論的僅限于調(diào)速型。調(diào)速型液力耦合器主要由泵輪、渦輪、旋轉(zhuǎn)外套和勺管組成，泵輪和渦輪均為具有徑向葉輪的工作輪，泵輪與主動軸固定連接，渦輪與從動軸固定連接；主動軸與電動機連接，而從動軸則與風機或水泵連接。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。由泵輪的內(nèi)腔P和渦輪的內(nèi)腔T共同形成的圓環(huán)狀的空腔稱為工作腔。若在工作腔內(nèi)充以油等工作介質(zhì)，則當主動軸帶著泵輪高速旋轉(zhuǎn)時，泵輪上的葉片將驅(qū)動工作油高速旋轉(zhuǎn)，對工作油做功，使油獲得能量（旋轉(zhuǎn)動能）。同時高速旋轉(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口流道，其高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動能將推動渦輪作旋轉(zhuǎn)運動，對渦輪做功，將工作油的旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化為渦輪的旋轉(zhuǎn)動能。工作油對渦輪做功后，能量減少，流出渦輪后再流入泵輪的徑向進口流道，在泵輪中重新獲得能量。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。在這個過程中，泵輪驅(qū)動工作油旋轉(zhuǎn)時就把原動機的機械能轉(zhuǎn)化為工作油的動能和壓力勢能，這個原理與葉片式泵的葉輪相同，故稱此輪為泵輪；而工作油在進入渦輪后由其所攜帶的動能和壓力勢能在推動渦輪旋轉(zhuǎn)時對渦輪做功，又轉(zhuǎn)化為渦輪輸出軸上的機械能，這個原理與水輪機葉輪的作用相同，故稱此輪為渦輪。渦輪的輸出軸又與風機或水泵相聯(lián)接，因此輸出軸又把機械能傳給風機或水泵，驅(qū)動風機水泵旋轉(zhuǎn)。這樣就實現(xiàn)了電動機軸功率的柔性傳遞。只要改變工作腔內(nèi)工作油的充滿度，亦即改變循環(huán)圓內(nèi)的循環(huán)油量，就可以改變液力耦合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩和輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)了電動機在定速旋轉(zhuǎn)的情況下對風機或水泵的無級變速。工作油油量的變化是通過一根可移動的勺管（導(dǎo)流管）位置的改變而實現(xiàn)的：勺管可以把其管口以下的循環(huán)油抽走，當勺管往上推移時，在旋轉(zhuǎn)外套中的油將被抽吸，使工作腔內(nèi)的工作油量減少，渦輪減速，從而使風機或水泵減速；反之，當勺管往下推移時，風機或水泵將升速。 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ηv等。（1）轉(zhuǎn)矩M當忽略液力耦合器的軸承及鼓風損失時，其輸入轉(zhuǎn)矩M1等于傳遞給泵輪的轉(zhuǎn)矩MB，即M1=MB。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。若忽略工作液體的容積損失等，則由動量矩定律及作用力與反作用力定律可以證明MB=MT，因此有M1=M2。著就是說，液力耦合器不能改變其所傳遞的力矩，其輸出力