水泵變頻調(diào)速應(yīng)用的注意事項
郝衛(wèi)明 湖南長沙飲水工程投資管理中心

摘要：近幾年變頻調(diào)速在供水系統(tǒng)發(fā)展很快，但在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在著較大的盲目性，導(dǎo)致節(jié)能效果不盡人意。本文針對變頻調(diào)速在水泵節(jié)能方面談一些淺顯的看法，以供商酌。
關(guān)鍵詞：水泵節(jié)能，變頻調(diào)速，影響因素，效果比較；
一、 變頻調(diào)速與水泵節(jié)能
水泵節(jié)能離不開工況點(diǎn)的合理調(diào)節(jié)。其調(diào)節(jié)方式不外乎以下兩種：管路特性曲線的調(diào)節(jié)，如關(guān)閥調(diào)節(jié)；水泵特性曲線的調(diào)節(jié)，如水泵調(diào)速、葉輪切削等。在節(jié)能效果方面，改變水泵性能曲線的方法，比改變管路特性曲線要顯著得多。因此，改變水泵性能曲線成為水泵節(jié)能的主要方式。而變頻調(diào)速在改變水泵性能曲線和自動控制方面優(yōu)勢明顯，因而應(yīng)用廣泛。但同時應(yīng)該引起注意的是，影響變頻調(diào)速節(jié)能效果的因素很多，如果盲目選用，很可能事與愿違。
二、影響變頻調(diào)速范圍的因素　　
水泵調(diào)速一般是減速問題。當(dāng)采用變頻調(diào)速時，原來按工頻狀態(tài)設(shè)計的泵與電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)均發(fā)生了較大的變化，另外如管路特性曲線、與調(diào)速泵并列運(yùn)行的定速泵等因素，都會對調(diào)速的范圍產(chǎn)生一定影響。超范圍調(diào)速則難以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。因此，變頻調(diào)速不可能無限制調(diào)速。一般認(rèn)為，變頻調(diào)速不宜低于額定轉(zhuǎn)速50％，最好處于75％～100％，并應(yīng)結(jié)合實(shí)際經(jīng)計算確定。
1 、水泵工藝特點(diǎn)對調(diào)速范圍的影響：
理論上，水泵調(diào)速高效區(qū)為通過工頻高效區(qū)左右端點(diǎn)的兩條相似工況拋物線的中間區(qū)域。實(shí)際上，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速過小時，泵的效率將急劇下降，受此影響，水泵調(diào)速高效區(qū)將快速萎縮�！　� 　　
2、定速泵對調(diào)速范圍的影響：實(shí)踐中，供水系統(tǒng)往往是多臺水泵并聯(lián)供水。由于投資昂貴，不可能將所有水泵全部調(diào)速，所以一般采用調(diào)速泵、定速泵混合供水。在這樣的系統(tǒng)中，應(yīng)注意確保調(diào)速泵與定速泵都能在高效段運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)。此時，定速泵就對與之并列運(yùn)行的調(diào)速泵的調(diào)速范圍產(chǎn)生了較大的影響。主要分以下兩種情況：
A、 同型號水泵一調(diào)一定并列運(yùn)行時，雖然調(diào)度靈活，但由于無法兼顧調(diào)速泵與定速泵的高效工作段，因此，此種情況下調(diào)速運(yùn)行的范圍是很小的。
B、 不同型號水泵一調(diào)一定并列運(yùn)行時，若能達(dá)到調(diào)速泵在額定轉(zhuǎn)速時高效段右端點(diǎn)揚(yáng)程與定速泵高效段左端點(diǎn)揚(yáng)程相等。則可實(shí)現(xiàn)最大范圍的調(diào)速運(yùn)行。但此時調(diào)速泵與定速泵絕對不允許互換后并列運(yùn)行。
C、 電機(jī)效率對調(diào)速范圍的影響。在工況相似的情況下，隨著轉(zhuǎn)速的下降，軸功率會急劇下降，但若電機(jī)輸出功率過度偏移額定功率或者工作頻率過度偏移工頻，都會使電機(jī)效率下降過快，最終都影響到整個水泵機(jī)組的效率。而且自冷電機(jī)連續(xù)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，也會因風(fēng)量不足影響散熱，威脅電機(jī)安全運(yùn)行。
三、兩種調(diào)速供水方式節(jié)能效果比較
在供水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速一般采用以下2種供水方式：變頻恒壓變流量供水和變頻變壓變流量供水。其中，前者應(yīng)用得更廣泛，而后者技術(shù)上更為合理，雖然實(shí)施難度更大，但代表著水泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向。
1、 變頻恒壓（變流量）供水：
所謂恒壓供水方式，就是針對離心泵“流量大時揚(yáng)程低，流量小時揚(yáng)程高”的特性，通過自控變頻系統(tǒng)，無論流量如何變化，都使水泵運(yùn)行揚(yáng)程保持不變，即等于設(shè)計揚(yáng)程。若采用關(guān)閥調(diào)節(jié)，當(dāng)流量由Q2→Q1時，則工況點(diǎn)由A1變?yōu)锳2，浪費(fèi)揚(yáng)程△H=H1-H3=△H1+△H2。若采用變頻恒壓供水，則自動將轉(zhuǎn)速調(diào)至n1，工況點(diǎn)處于B1點(diǎn)。由于變頻調(diào)速是無級變速，可以實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)，所以，恒壓供水工況點(diǎn)始終處于直線H=H2上，在控制方式上，只需在水泵出口設(shè)定一個壓力控制值，比較簡單易行。顯然，恒壓供水節(jié)約了△H1，而沒有考慮△H2。因此，它不是最經(jīng)濟(jì)的供水調(diào)節(jié)方式，尤其在管路阻力大，管路特性曲線陡曲的情況下，△H2所占的比重更大，其局限性就顯而易見。
2、變頻變壓（交流量）供水：　　
變壓供水方式控制原理和恒壓供水相同，只是壓力設(shè)置不同。它使水泵揚(yáng)程不確定，而是沿管路特性曲線移動。當(dāng)流量由Q2→Q1時，自動將轉(zhuǎn)速調(diào)至n2，工況點(diǎn)處于B2點(diǎn)。此時水泵軸功率n2小于恒壓供水水泵軸功率N1。變壓供水理論上避免了流量減少時揚(yáng)程的浪費(fèi)，顯然優(yōu)于恒壓供水。但變壓供水本質(zhì)上也是一種恒壓，不過將水泵出口壓力恒定變成了控制點(diǎn)壓力恒定，它一般有2種形式：
由流量Q確定水泵揚(yáng)程
流量計將測得的水泵流量Q反饋給控制器，控制器根據(jù)H=H0+S•Q2確定水泵揚(yáng)程H，通過調(diào)速使H沿設(shè)計管路特性曲線移動。
但在生產(chǎn)實(shí)踐中情況比較復(fù)雜。對于單條管路輸水系統(tǒng)，是可以得到與之對應(yīng)的一條管路特性曲線的。而在市政供水管網(wǎng)中，則很難得到一條確定的管路特性曲線。在實(shí)踐中，只能根據(jù)管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，通過盡時能接近實(shí)際的假設(shè)，計算出近似的管路特性曲線。
由最不利點(diǎn)壓力Hm確定水泵揚(yáng)程
　　即需在管網(wǎng)最不利點(diǎn)設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳設(shè)備，并向控制室傳回信號，控制器據(jù)此使水泵按滿足最不利點(diǎn)壓力所需要的揚(yáng)程運(yùn)行、由于管網(wǎng)最不利點(diǎn)往往距離泵站較遠(yuǎn)，遠(yuǎn)傳信號顯得不太方便，而且，在市政供水系統(tǒng)中，由于管網(wǎng)的調(diào)整，用水狀況的變化等隨機(jī)因素的影響，都會使實(shí)際最不利點(diǎn)和設(shè)計最不利點(diǎn)發(fā)生一些偏差，給變壓供水的實(shí)施帶來困難。
　 五、 結(jié)論
　 1、變頻調(diào)速是一種應(yīng)用廣泛的水泵節(jié)能技術(shù)，但卻具有較為嚴(yán)格的適用條件，不可能簡單地應(yīng)用于任何供水系統(tǒng)，具體采取何種節(jié)能措施，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況區(qū)別對待。　　
2、變頻調(diào)速適用于流量不穩(wěn)定，變化頻繁且幅度較大，經(jīng)常流量明顯偏小以及管路損失占總揚(yáng)程比例較大的供水系統(tǒng)。
3、變頻調(diào)速個適用于流量較穩(wěn)定，工況點(diǎn)單一以及靜揚(yáng)程占總揚(yáng)程比例較大的供水系統(tǒng)。
4、變頻變壓供水優(yōu)于變頻恒壓供水�！　�
參考文獻(xiàn)：
[1] 谷晉龍 水泵調(diào)定混合給水系統(tǒng)運(yùn)行工況分析。給水排水，1997，23（12）：1~4.
[2] 黃俊.半導(dǎo)體交流技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982

轉(zhuǎn)載請注明來自：http://www.jinnzone.com/gongyeshejilw/11199.html