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變頻調(diào)速水泵在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用推廣

2012-08-02

變頻調(diào)速水泵在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用推廣

        水泵,眾所周知,它是用來輸送液體的動力元件,在國民經(jīng)濟的許多部門要用到它。其品種規(guī)格繁多。對它的分類方法也各不相同,按其工作原理可以分為三大類:葉片式水泵,容積式水泵,其他類型水泵。離心泵是葉片泵的一種,亦為應(yīng)用為廣泛的泵型。此種泵的工作原理是靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)時葉片撥動液體旋轉(zhuǎn),使液體獲得離心力而完成水泵的輸水過程,所以這種泵稱為離心泵。其應(yīng)用領(lǐng)域涉及生活熱水供水、污水排水、工業(yè)應(yīng)用、商業(yè)建筑暖通空調(diào)循環(huán)、冷卻水輸送等各個方面。由于離心泵是一種重要的設(shè)備,它的運轉(zhuǎn)需要消耗大量的動力!據(jù)統(tǒng)計,全世界20%的電能是消耗在水泵系統(tǒng)上。而事實上,通過采取必要的技術(shù)措施及控制手段,其中的30%-50%的能耗是可以節(jié)省下來的。

一、定速泵與變速泵:

        傳統(tǒng)的供熱、空調(diào)系統(tǒng),是按單獨質(zhì)調(diào)節(jié)的運行方式選擇循環(huán)水泵,選泵的原則是泵的流量不能小于外網(wǎng)的所需流量,一般按照外網(wǎng)理論流量的1.1~1.2倍,揚程按管路及用戶總阻力的1.05~1.10倍進行選擇,這時對應(yīng)的軸功率已大于100%??梢姲炊髁康倪\行方式,水泵運行電耗是很大的。而且?guī)淼恼{(diào)節(jié)效果也不十分理想。

        水泵按定流量的運行方式,如圖1:當部分負荷狀態(tài)下,系統(tǒng)所需流量降低,為適應(yīng)其流量變化,需通過減小閥門開度的調(diào)節(jié)以改變系統(tǒng)特性曲線,即消耗多余的壓頭,浪費了大量電能!

        除了通過改變閥門開度完成對水泵運行點的調(diào)節(jié),我們還可以采用改變泵轉(zhuǎn)速的方法:

        由可以看出:當泵的轉(zhuǎn)速改變后泵的性能曲線將同時改變,而轉(zhuǎn)速將隨頻率[Hz]改變而改變。對循環(huán)水泵性能分析可知:水泵的流量、揚程和軸功率均與水泵的葉輪轉(zhuǎn)速之間存在著一定的比例關(guān)系:

        如由此可以看出,水泵的揚程與電機轉(zhuǎn)速的平方成正比,水泵的軸功率與電機轉(zhuǎn)速的立方成正比。即當水泵的流量降低20%的時候,電機的轉(zhuǎn)速應(yīng)降低20%,水泵的電耗將降低50%;當水泵的流量降低50%的時候,電機的轉(zhuǎn)速就降低50%,水泵的電耗降低87.5%。當系統(tǒng)需要的流量降低時,通過降低轉(zhuǎn)速,相應(yīng)地水泵的流量降低,水泵的軸功率降低,節(jié)約電能效果顯著。并且,由于采用變速調(diào)節(jié),也避免了采用閥門調(diào)節(jié)時不必要的閥門壓頭損耗。

二、速度控制的原理:

        當流量降低時,控制器將檢測壓力信號(通過傳感器或者電機電流或轉(zhuǎn)速的狀態(tài))。此時,控制器將向變頻器發(fā)出一個信號,使其降低輸出(較低頻率)直至壓力回到要求的水平(設(shè)定點)。反之,當流量再次升高時,控制器將檢測到壓力在降低??刂破鲗⑾蜃冾l器發(fā)出一個信號,使其提高輸出(較高頻率)直至壓力回到要求的水平(設(shè)定點)。

三、變速泵的總體效率

        通常人們所指的泵的效率,僅為水泵效率[hp],而嚴格意義上說,我們應(yīng)該衡量的是其總效率:

        總體效率[ht]的評估要同時考慮電機效率[hm]、水泵效率[hp]和轉(zhuǎn)化效率[hd]??傮w效率是指P1到P4的變化。電機效率根據(jù)電機效率等級(EFF1或EFF2)和電機負荷的不同而不同。

何為電機效率等級?

        美國國會在1997年10月制定和實施了“能源政策法案”(EPACT),該法案對高效電機進行了定義。同樣歐盟也有類似的定義,歐洲電機和電力電子制作商協(xié)會(CEMEP)也對1.1-90KW,2極和4極范圍內(nèi)的高效電機制定了低要求的定義?,F(xiàn)在CEMEP和EPACT分別是50Hz和60HZ世界上公認的高效電機標準。根據(jù)CEMEP標準,電機的效率被分為三個等級:EFF1-效率等級;EFF2-中等效率等級;EFF3-低效率等級。

Eff1電機有何優(yōu)點呢?

效率更高

        相對于普通電機來說,高校意味著對于相同的能量數(shù)如而言,電機自身能量損失更少,而輸出更多。同樣,因為電機自身能量損失少,在相同工作量所需的能量條件下,電機輸入的能量就會減少,從而節(jié)省了能耗和運行成本。如圖7,當負荷很低時(小于25%),意味著效率會急劇降低。但此時Eff1電機效率明顯高于Eff2電機。

部分負載時效率更高

        大多數(shù)電機都很少在100%的滿負載狀況下工作。因而在非滿負載的情況下,電機的標稱效率是多少,這一點是很重要的。對于普通電機而言,則一般不提供此數(shù)據(jù),但是EFF1電機的效率必須是在75%負載和100%負載時的效率。對于EFF1電機來說,這兩個效率值通常是相同的。

電機工作溫度低

        因為EFF1電機的效率高,有能量損失所產(chǎn)生的熱量非常少,所以工作時電機的溫度要比普通電機的工作溫度低。由此,高效電機就能夠在更高的環(huán)境溫度下工作,所需的環(huán)境冷卻要求也要比通常使用的標準電機低。

        同樣,受溫度影響的電機定子繞組的電阻也能保持在正常的范圍內(nèi),EFF1電機很少會出現(xiàn)電機定子繞組過熱的現(xiàn)象。這樣,電機定子繞組絕緣和電機軸承的使用壽命都會增加。

噪音低

        通常情況下,電機的噪音主要是由冷卻風扇產(chǎn)生的。對于EFF1電機,因為效率更高,由能量損失所產(chǎn)生的熱量較少,用于降低電機溫升所需的冷卻空氣也較少。所以大多數(shù)額EFF1電機的冷卻風扇都較小,從而產(chǎn)生的噪音也會降低。

運行成本降低

        EFF1電機能夠節(jié)省能量、減少維修成本和其它的相關(guān)運行成本,大大減少了業(yè)主成本。就此而言,EFF1電機的價格非常有競爭力。實際上,在正常工作的情況下,增加的采購成本在可以不到3年的時間內(nèi)完全收回。

轉(zhuǎn)化效率

        計算轉(zhuǎn)化效率時要考慮電機負荷和頻率輸出的因素。但當負荷降低至30%時,效率變化將很大。

水泵效率

        泵的效率根據(jù)流量不同而不同。

        同時泵的效率根據(jù)泵的大小而不同,通常來講大泵會比小泵效率更高。當泵的速度改變時,泵的效率將同時改變。如果速度降低小于20%,效率的改變很小。
        雖然總效率對能耗來講是很重要的,但控制模式卻對能耗有著更大的影響。下圖展示了不同控制模式下的節(jié)能效果:

四、結(jié)論:

        隨著技術(shù)的進步,變頻技術(shù)將越來越多的被人們認可和應(yīng)用,配合正確的系統(tǒng)設(shè)計(如三次泵系統(tǒng))以及科學(xué)的選泵配泵,在使用戶感受到更高舒適性的同時,得到更加明顯的節(jié)能效果。
 

上海帕特泵業(yè)制造有限公司

2012年08月02日 星期四

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21、QJ系列深井潛水泵    22、CQ系列磁力泵    23、ZCQ系列自吸磁力泵    24、CQB-F系列氟塑料磁力泵

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