【正文】 B 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。 圖 11 多泵并聯(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 12 如圖 11 所示，當(dāng)靜揚(yáng)程約為額定揚(yáng)程的 20%左右時(shí)， Qm 約為額定流量的85%， Hm 約為額定揚(yáng)程的 80%，工頻泵超載約 20%；此時(shí)變頻泵的轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的 89%（頻率為 ）左右，則其中心調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的%（頻率為 ） ，節(jié)電率大約為 10%左右，也就是所需消耗的電功率為采用閥門調(diào)節(jié)時(shí)的 90%。 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(shí)，水泵所消耗的最大功率）。 靜揚(yáng)程可由水泵進(jìn)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(lái)決定。）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(shí)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(shí)的情況非常類似，可以用相同的方法來(lái)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(shí)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(shí)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(shí)的工作點(diǎn) A1。 （ 3） F3為變頻和工頻水泵并聯(lián)運(yùn)行的總的性能曲線，工作點(diǎn) C，揚(yáng)程 HC，流量 QC=QA2＋ QB2。 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。工作點(diǎn) C 也跟著變化。 （ 3）隨著變頻泵頻率 F2 的降低，變頻泵的揚(yáng)程逐漸降低。 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行特例之一， 頻率 F= F1=50Hz （ 1） F1為工頻泵的性能曲線，也是變頻泵 F2= F1=50Hz下滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的性能曲線（假定變頻泵與工頻泵性能相同），工頻泵和變頻泵單泵運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn) 14 A1。即當(dāng) F2= F1=50Hz 時(shí)，變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的特性，與兩臺(tái)性能相同的泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)完全一樣。 （ 2） F2=Fmin 為變頻泵最低頻率下單泵運(yùn)行時(shí)的性能曲線。 即當(dāng) F2=Fmin 時(shí)，變頻泵的揚(yáng)程不能超過(guò)工頻泵的揚(yáng)程，因此變頻泵的流量為零。 （ 4）在此運(yùn)行狀況中，變頻泵的效率降到最低，因此變頻泵最好不要工作在這種工況中。 水泵變頻不論是單泵運(yùn)行還是并聯(lián)運(yùn)行都有一個(gè)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。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(duì)較小，因此采用變頻運(yùn)行時(shí)也可以看成屬于這種情況。工作點(diǎn) A， F2和 F3為變頻運(yùn)行性能曲線。 （ 2）圖 15 中不論怎樣調(diào)節(jié)頻率，揚(yáng)程都恒定不變，只是流量變化。從圖 15中可以看出，隨著頻率的減少，微小的頻率變化 ?F 會(huì)引起很能大的流量變化 ?Q。因此頻率越低，流量越小時(shí)這種變化就越大。是一種非線性的很難說(shuō)是幾次方的關(guān)系 。功率與頻率的關(guān)系為 H0 （ 3）在這種情況下進(jìn)行變頻運(yùn)行時(shí)，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 。 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(diǎn) 供水控制，歸根結(jié)底，是為了滿足用戶對(duì)流量的需求。考慮到在動(dòng)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(shí)，管道壓力上升；當(dāng)供水能力小于用水量時(shí)，則管道壓力下降；當(dāng)供水能力等于用水量時(shí)，則管道壓力保持不變。從而壓力就成了用來(lái)作為控制流量大小的參變量，也就是說(shuō)，保持供水系統(tǒng)中某處壓力的恒定，也就保 證了使供水能力和用水需求處于平衡狀態(tài)，恰到好處地滿足了用戶的用水要求，這就是恒壓供水所要達(dá)到的目的。 高性能離心式水泵由于采用了三元流動(dòng)，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)。供水系統(tǒng)的靜揚(yáng)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。圖 11 是定壓供水系統(tǒng)中變頻水泵的調(diào)速特性曲線圖，從圖中容量看出，在定壓供水系統(tǒng)中，變頻水泵新的工況點(diǎn)也就是變頻泵特性曲線和等壓線的交點(diǎn)。且因?yàn)楣┧畨毫π〉牟▌?dòng) （這在供水系統(tǒng)中是很常見的）。因此對(duì)于實(shí)際工程中 17 的高性能離心泵機(jī)群， 所有 的 運(yùn)行 泵都采用變頻調(diào)速控制才是 最 合理的。如果還要減少調(diào)速泵的臺(tái)數(shù)的話，則一定要使揚(yáng)程最高、流量最大的泵調(diào)速運(yùn)行。 首先，在滿足最大設(shè)計(jì)水量的基礎(chǔ)上，盡量使調(diào)速高效特性曲線接近系統(tǒng)的特性曲線，也就是說(shuō)，盡量將各種調(diào)速泵組合的高效區(qū)能套入出現(xiàn)機(jī)率最高的工作段或點(diǎn)上。當(dāng)一臺(tái)調(diào)速泵出現(xiàn)故障時(shí)，可以允許一臺(tái)工頻定速泵運(yùn)行，其綜合效率會(huì)稍有降低，而揚(yáng)程則會(huì)有所增加。 并列泵組中，變頻調(diào)速泵的臺(tái)數(shù)越多，節(jié)能效果越好。必須只上一臺(tái)時(shí)，也要選揚(yáng)程最高，流量最大的那一臺(tái)，其效果會(huì)較好些。 第三 節(jié) 水泵 變頻調(diào)速節(jié)能效果的計(jì)算方法 相似拋物線的求法 水泵與風(fēng)機(jī)不同，由于靜揚(yáng)程的存在，阻力曲線不是相似曲線，因此圖 16中 轉(zhuǎn)速變化前 后的運(yùn)行工況點(diǎn) M 與 M＇ 不是相似工況點(diǎn)，故其流量、揚(yáng)程（或全壓）與轉(zhuǎn)速的關(guān)系不符合比例定律，不能直接用比例定律求得。 18 圖 16 某鍋爐給水泵的性能曲線 相似拋物線的求法 例 3－ 1：某鍋爐給水泵的性能曲線如圖 16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 QM =380m3/h。 M/與 M 不是相似工況點(diǎn)，需在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的HQ 曲線上找出 M＇ 的相似工況點(diǎn) A，以便求出 M＇ 的轉(zhuǎn)速。 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(guò) M＇ 點(diǎn)的相似拋物線與額定轉(zhuǎn)速下 HQ 特性曲線 相交于 A 點(diǎn)。 19 由圖可讀出 QA=227m3/h， HA=2360m，故得 : n39。 n=190/227=√ (Hm’/HA) 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。當(dāng)靜揚(yáng)程所占比例很大時(shí)，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。當(dāng)靜揚(yáng)程（靜壓）為正值時(shí)， 流量比恒大于轉(zhuǎn)速比 。若泵系統(tǒng)的靜揚(yáng)程 Hst=1500m(Hst/Hc=60%)?？梢娺@比靜揚(yáng)程為零時(shí)流量比為 60%時(shí)，轉(zhuǎn)速比也為 60%時(shí)要高多了。 所以說(shuō)，對(duì)于有較大靜揚(yáng)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。 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(wàn)別，所以閥門開度與流量的關(guān)系比較復(fù)雜，一般來(lái)說(shuō)沒有固定的關(guān)系可循。在進(jìn)行節(jié)能計(jì)算時(shí)，千萬(wàn)不能將閥門開度當(dāng)作流量來(lái)計(jì)算。 所 以變速前后的 流量比不等于轉(zhuǎn)速比， 也就是說(shuō)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 。 在確定調(diào)速范圍時(shí)應(yīng)兼顧流量和揚(yáng)程的要求，一般這時(shí)將閥門開到最大，僅用轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，并要留有一定的揚(yáng)程裕量。當(dāng)然，當(dāng)最小揚(yáng)程要求低于最小流量要求時(shí)，可以流量要求為準(zhǔn)。水泵所消耗的電功率 也 可用比例定律求得。 并要 注意在計(jì)算節(jié)電率時(shí)使用的比較 電功率應(yīng)為采用閥門調(diào)節(jié)時(shí) 相同流量 下 水泵實(shí)際所消耗的電功率，而不 應(yīng)當(dāng) 是電動(dòng)機(jī)的額定電功率 ，因?yàn)椴捎瞄y門調(diào)節(jié)時(shí)，隨著流量的減小，電動(dòng)機(jī)的電流（電功率）也是有所減小的 。 表 1 所列 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。 注意： 1. 表中最左邊一欄為水泵系統(tǒng)靜揚(yáng)程與全 揚(yáng)程的百分比 ； 2. 表中最 上 邊一欄為水泵系統(tǒng) 的 實(shí)際流量與額定 流量的百分比。 21 表 1 水泵系統(tǒng)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： 流量 Q/Qe 靜揚(yáng)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 ％ 73 77 80 84 87 90 93 96 98 22 通常選定的泵理想選定的泵00 . 20 . 20 . 40 . 40 . 60 . 60 . 80 . 81 . 01 . 01 . 21 . 2H/ H0 Cc =1. 0HC/ Hc=0. 751H2C/ Hc=0.5H3 C/ Hc=0.25H4C/ Hc=0P / P nq / qv v n 圖 17 泵系統(tǒng)在不同靜揚(yáng)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(yáng)程） 例 3－ 2：某 發(fā)電機(jī)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(yáng)程： He=20m 額定轉(zhuǎn)速： 425rps 電動(dòng)機(jī)： 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(yùn)行電流： 154A 額定效率： 95％ 功率因數(shù)： 由于隨著機(jī)組負(fù)荷和氣溫的變化，為了保證 汽輪機(jī)的效率，需要保證凝汽器真空度的穩(wěn)定，隨著發(fā)電負(fù)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(lái)調(diào)節(jié)循環(huán)水的流量是達(dá)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)快速調(diào)節(jié)循環(huán)水的流量達(dá)到穩(wěn)定凝汽器真空度的目的。相應(yīng)的轉(zhuǎn)速則分別為：n1=10666/18800=85％ n0； n2=14000/17600=％ n0； n3=12020/16200=74％ n0。 這里額定 軸功率 Pz = 5480l/s 200kPa/ = 1370 kW； 電動(dòng)機(jī) 工頻 運(yùn)行 功率 Pd = 6000 154 = 1360 kW。 由于需要的循環(huán)水流量隨著機(jī)組負(fù)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。 24 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(dòng)機(jī)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。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。 在已經(jīng)采用液力耦合器調(diào)速的場(chǎng)合，進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造時(shí)，一定要認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，對(duì)其節(jié)能潛力有一個(gè)正確的估計(jì)，以免達(dá)不到預(yù)期的效果。 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(dòng)能傳遞能量的一種葉片式傳動(dòng)機(jī)械。用于風(fēng)機(jī)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。泵輪與渦輪之間無(wú)固體的部件聯(lián)系，為相對(duì)布置，兩者的端面之間保持一定的間隙。若在工作